面向計算思維培養的初中《Python程序設計》教學策略

朱伏波 華永蘭

摘要：計算思維是運用計算機科學相關知識解決實際問題的重要思維，已成為信息技術學科的核心素養之一。Python語言是目前最流行且受歡迎的程序語言之一。作者提出，在初中階段利用Python語言開展程序設計教學，有利于學生在掌握編程知識的同時，培養計算思維，促進核心素養的提升。

關鍵詞：計算思維;Python語言;核心素養

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）13-0042-03

● 計算思維的培養是信息技術教育的核心任務

2006年，周以真教授首次提出“計算思維”的概念，指出計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。周以真教授同時提到對學生計算思維的培養，可以讓學生用信息技術學科思維方式理解信息世界，促進學生綜合發展，并且對學生終身的學習、生活、工作等能力都將產生深遠影響。[1]《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中明確提出信息技術學科的核心素養由信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任這四部分組成[2]，進一步明確了計算思維的培養在信息技術教學中的重要作用。

● Python程序設計有利于初中生計算思維的培養與提高

對學生計算思維的培養廣泛滲透在信息技術教學中，“算法與程序設計”模塊是最能體現學生學習并掌握計算思維運用過程的內容。而初中生正處于具體形象思維向邏輯思維過渡的階段，思維具有片面性與表面性，所以，在程序語言的選擇上，不應選擇難懂且繁雜的程序語言，否則會引起學生的反感及畏難情緒。而Python語言語法簡潔易懂，極易上手，具有功能強大、高效靈活、跨平臺等特點，有利于促進學生對計算機思維的理解和領悟。

● 面向計算思維培養的初中Python程序設計教學策略

1.依托“項目教學”，建構真實情境，激發學習興趣，助力計算思維的發展

項目教學法就是在教師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，都由學生自己負責，學生通過該項目可以了解并把握整個過程及每一個環節的基本要求。[3]在程序設計中開展項目教學，通過建構真實的項目情境，可以充分激發學生的學習興趣與求知欲，讓每個學生都樂于參與到項目中來，這樣學生既學習到了Python編程的有關知識，也發展了計算思維，同時鍛煉了自主探究與合作學習等綜合能力。

例如，筆者根據所在學校學生學習能力與特點及以往VB程序教學的經驗，確立了設計與制作“學生成長檔案系統”這一項目，上表為教學設計計劃表。

該項目計劃通過10次項目活動來完成，每次活動大約1節課的時間。設計原則：結合學校學生的學情與真實需求——“學生成長檔案系統”設計開展。為解決“學生成長檔案系統”的設計問題，學生在各項目組長的帶領下，分組進行自主學習與合作探究，小組間則開展設計競爭。在此過程中，學生始終是學習的主體，教師成為引導者與輔助者，而程序的算法與Python語言相關知識的滲透則隨著項目的進行逐漸展開。隨著項目的實施與深入，學生對程序算法以及Python的編程方法的理解由無到有、由淺入深。學生的計算思維能力以及自學能力、觀察能力、動手能力、研究和分析問題等綜合能力得到了發展，并開始學會運用計算思維來分析與解決所遇到的實際問題。

2.以“任務驅動”為抓手，分化知識難點，幫助提升計算思維

“任務驅動”就是在學習信息技術的過程中，學生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協作學習，并在完成既定任務的同時，產生一種學習實踐活動。[4]

“學生成長檔案系統”的設計與制作會涉及許多算法及Python編程知識，學生要通過學習運用這些知識來解決項目活動中遇到的問題，其中有很多知識對初中生來說具有一定的難度。對于這種情況，可以在項目開展過程中，把每次活動所要學習到的知識分解成若干任務，以“任務驅動”為抓手，讓學生通過完成任務來掌握算法及編程知識，以此來分化學生的學習難點，幫助他們盡快地達成學習目標。例如，活動5：修飾“成長檔案上系統”—繪制圖形，學生需要用Python語言完成圖形的繪制（如下圖）。

學生通過繪制“學生成長檔案系統”中的修飾圖形，從而掌握Python的turtle庫語法，forward、left、range命令用法以及range循環的用法。對于這部分內容，可以把每種圖形的繪制作為一個學習任務，讓學生在完成任務的過程中，掌握Python繪制圖形的方法以及理解range函數的用法等知識。

設置學習任務時應注意以下幾點：首先，任務需要圍繞項目教學的主題，幫助學生解決“學生成長檔案系統”項目中的實際問題。其次，任務還要有利于提升學生的計算思維，即任務應該圍繞學生計算思維的發展與提升，可以采用“先易后難，環環相扣、層層遞進”的方法，讓學生從解決簡單的學習任務開始，逐步過渡到比較復雜的任務上來。同時，任務與任務之間要有一定的關聯，在知識的傳授上要具有層層遞進的關系。

3.構建“主題網站”，開展互動學習，促進計算思維提高

要想提高學生的編程能力，促進學生計算思維的養成，僅僅依靠課堂上的學習是遠遠不夠的。教師應該調動學生學習的積極性，讓他們利用課余時間有的放矢地學習，并將學習的結果及時與教師進行溝通反饋，而通過構建“主題網站”，開展互動學習則是解決該問題的一個好方法。

筆者為該項目制作了一個主題網站。網站根據“項目教學設計計劃表”分為10個活動欄目，每個欄目都由“課前預習”“課中學習”“課后鞏固”三個部分組成。每次項目活動前，學生需登錄網站，進行“課前預習”，預習相關知識，為即將到來的項目活動做好準備。預習完成后，通過網站提交預習情況表，方便教師及時掌握預習情況，為項目活動的開展提供依據。網站的“課中學習”部分，則列出本次活動的學習目標、學習任務、學習單、教師的課件，以及用于幫助學生學習的微視頻。學生在這里借助教師的課件與微視頻，通過自主學習與合作探究，掌握編程知識，完成學習任務。“課后鞏固”部分，則是“課前預習”與“課中學習”知識的拓展與練習鞏固。學生在這里可以學習編程的相關拓展知識，編寫“課后鞏固”程序，鞏固所學的知識。完成鞏固練習后，學生將練習程序通過網站提交給教師，而教師則通過批改學生提交的練習，了解并及時評價每個項目小組及成員的學習情況，并在網上通過留言的方式與學生進行互動交流。

構建主題學習網站能使學生的預習有方向、學習有重點、反饋有評價、評價有互動，幫助學生提高了計算思維能力。

● 結語

譚浩強教授在《研究計算思維，堅持面向應用》一文中說：“計算思維主要不是靠講課得來的，而是在學習和應用計算機過程中培養的。學生對計算機應用越深入，對計算思維的認識就越深刻。”[5]實踐證明，在《Python程序設計》中，依托“項目教學”，以“任務驅動”為抓手，構建“主題網站”，開展互動學習，有利于培養初中生的計算思維，提高他們解決生活中的實際問題的能力。

參考文獻：

[1]Jeannette，M.Wing.Computational Thinking[J].Communications of ACM，2006，49（03）：33-35.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[3]項目教學法[EB/OL].[2014-5-29].https：//baike.so.com/doc/56508595863504.html.

[4]任務驅動教學法[EB/OL].[2021-2-25].https：//baike.baidu.com/item/%E4%BB%BB%E5%-8A%A1%E9%A9%B1%E5%8A%A8%E6%95%99%E5%AD%A6%E6%B3%95/7869947？fr=aladdi.

[5]劉向永.計算思維改變信息技術課程[J].中國信息技術教育，2013（06）：5-12.

作者簡介：朱伏波，中學高級教師，工作單位為江蘇省南京市蓮花實驗學校，研究方向為信息技術教育教學。華永蘭，中學一級教師，工作單位為南京師范大學附屬新城初級中學黃山路分校，研究方向為信息技術教育教學。