初中Python課程教學中計算思維培養策略

蔣春紅

摘要：計算思維是信息技術學科核心素養之一。近年來，如何落實新版課標理念，培養學生計算機思維，日益成為關注熱點。基于項目式學習的基本原理，以初中信息技術Python編程課程為依托，面向計算思維培養的Python課程，以期為信息技術課程教學實踐提供參考。

關鍵詞：計算思維;信息技術;Python課程

1、Python語言與初中生編程教育

大數據和人工智能時代的來臨使程序設計和計算思維成為21世紀最具競爭力的技能之一。初中階段對學生進行編程啟蒙并通過程序設計教學訓練學生的計算思維，既符合學生的身心發展規律，又符合時代的發展需求。提及程序設計就必然與目前應用越來越廣泛的Python語言聯系在一起。Python是一種解釋型、面向對象、動態數據類型的高級程序設計語言。Python語法簡潔清晰、通俗易懂、簡單易學，有助于激發學生對計算機編程的興趣，非常適合對初中生進行程序設計和計算思維的啟蒙教育，在國外甚至有《Baby Python：Basic Code for Programming》這類的幼兒Python編程教程。為了提高學生的信息素養進而提高其未來社會競爭力，我們有必要在初中階段通過Python程序設計課程對學生的計算思維進行培育，通過Python程序設計教學培養學生計算思維和創新思維的能力，以提高學生主動運用計算思維分析問題、解決問題的信息素養，為學生進一步接受更高層次的專業學習筑牢計算思維和創新思維的根基，從而為培養符合時代發展需要的復合型人工智能人才打下良好的基礎。

2、初中Python課程教學中計算思維培養策略

2.1先學后教策略

與其他學科相比較，初中信息技術學科課時少并且一般情況下是不允許布置課后作業的，以至于在Python程序設計課程的實施階段，學生課前沒有預習，課后沒有復習，這就意味著學生在上課時沒有疑問、沒有目標也沒有方向。然而，學生是解決課堂教學中矛盾的主體力量，教師則應處于輔助學生解決這種主要矛盾的主導性地位。因此，教師需要在課堂教學的過程中讓學生充分與“物”進行對話（本文指的是閱讀、學習教材），激發其中的矛盾，協助學生解決矛盾，這樣才能真正體現學生在學習中的主體性地位，培養學生的核心素養，進而落實學科核心素養的培養這一教學目標。筆者認為，在程序設計的課堂教學中，學生的學習也應該是從閱讀教材開始，回歸“讀書學習”這一質樸的語境，給予學生足夠的時間對教材進行自學，在學生完成自學的基礎上開展程序設計教學。

2.2情境化策略

為了有效開展Python程序設計課堂教學，教師需要給學生創設貼切學生生活實際并能夠激發學生學習興趣與熱情的教學情境。在創設情境時，需要注意所創設的情境要與學生當下的學習經歷、家庭生活、社會環境產生緊密直接的聯系。情境的創設有哪些具體的要求？筆者以Python程序設計中的條件語句為例進行說明。首先，情境的創設要能貼合學生的日常生活實際并且生動形象，在架設形象思維與抽象思維的橋梁的同時，使學生知道所學習的內容是什么，有什么實際用處，如在上課伊始，請同學們觀看學生每日進校時刷臉通過閘機的視頻，提問在此過程中人臉識別程序是如何工作的，如何用流程圖進行描述。其次，情境的創設要能體現Python程序設計的特質，要能體現本節課學生所學習的內容在生活中的使用條件以及存在價值與意義，要能內含課堂教學中要解決的問題并能有效地促使學生積極思考，如在授課中，為增加學生對條件語句的理解，教師提前設置好在體驗的過程中出現的與條件語句相關的異常情況，請學生上講臺體驗可進行人臉識別的簡化版閘機系統，感受條件語句執行的特點。最后，情境的創設要能使學生的情感有效地融入到學習過程中，學生積極情感的介入能夠極大地激發學生學習的動力，變“要我學”為“我要學”。如在學生完成程序編寫之后，用他們自己編寫的程序在簡化版閘機系統中運行，檢驗其程序是否編寫正確，正確的程序能夠實現人臉識別并打開閘機。

2.3整體化策略

計算思維視域下Python語言教學設計的整體化策略要求我們在課堂教學中需要從教學內容的整體化和學生學習的整體化兩個方面進行考量。

2.3.1教學內容的整體化策略

Python語言教學內容的整體化需要通盤考慮Python語言各個知識點與整體之間的聯系，既要預防部分與整體之間的割裂，又要防止部分與整體的含混不清，不能突出課堂教學的重點;既要明確部分內容的教學可以對計算思維的培養起到作用，也要明確部分教學內容所能起到的對計算思維培養的作用在整個計算思維能力形成過程中所處的地位、價值、意義以及局限性。以Python程序設計的循環結構教學為例，首先，教師既要幫助學生明確循環結構是程序設計中三大基本結構之一，循環結構的應用可以使程序的編寫化繁為簡，可以有效控制程序的結構并可以與其他兩種程序設計結構相結合處理復雜的問題，也要確保通過學習后學生能夠掌握Python循環語句for循環、while循環各自的語法規則和適用范圍;其次，循環結構教學對計算思維中的“分解”（分解、有序、遞歸）、“抽象”（刪除、過濾、提取、符號化）、算法描述等方面具有重要的培養作用，但是對計算思維中的“概括”與“評估”所能產生的培養作用就非常有限。

2.3.2學生學習的整體化策略

學生學習的整體化策略是指在全面考慮初二學生智能特征、信息技術課時安排計劃以及Python程序設計的特性后，在課程實施時采取先分后總的教學策略。先分——教師采用教學內容的整體化策略，選擇探究式教學法、任務驅動教學法，按照章節知識點的邏輯順序幫助學生完成Python程序設計的學習，學生在此過程中了解了Python程序設計的基本概念，掌握了Python程序設計的基本方法，鍛煉了計算思維各組成部分的應用能力并可以獨立地編寫簡單的Python程序。后總——教師采用活動化策略和自主化策略，選擇小組合作教學法以及項目式教學法，學生在教師的指導下，在與教材的對話、與學習伙伴的探討中，利用已有的Python的學習經驗，充分鍛煉、內化、運用計算思維，借助Python語言逐步、系統、科學地編寫代碼，實現目標項目。

結束語

在日常教學中，教師必須認識到計算思維有“廣義”與“狹義”之分，利用Python程序設計教學以及初中階段信息技術學科所培養的計算思維較易偏向于“狹義計算思維”的范疇，所以在日常的教學工作中教師應該有意識地拓展學生對計算思維認識、理解與應用的廣度，避免管中窺豹、一葉障目。

參考文獻：

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