初中計算思維培養之編程教學的實踐與思考

董偉娜

摘要：當下信息技術在中學生思維培養當中越來越重要，故自身在大學和畢業后繼續教育中編程學習的經驗，以及這一年中用Python和C++在編程教學當中的實踐，思考寫下本文。

學而不思則罔，思而不學則殆。靜下心來去寫這篇文章，就是希望把這些經驗和思考記錄下來，總結其中的一些優秀做法，并能引起反思，為以后自身的學習和在教學過程中提供一些可能性的操作。

理論和實踐的反復結合，才能開出最美麗的花。而實踐不僅僅是教師自身，還有一位位的同學，教育管理能力和編程專業教學的思考兩者并行，才是學生成長的最好方式。

關鍵詞：編程;初中;計算思維;教育

2019-2020學年，在八年級的信息課程中，我立足當下，改良教材，分別引入了python和C++編程教學，在這里分享一些實踐與思考。

一、背景：計算思維

在信息迅猛發展的今天，用計算機的相關方法和技術解決現實中的問題成為當代學生的基本素質之一。義務教育階段的信息技術課程綱要明確指出：義務教育階段的信息技術課程目標將圍繞發展學生核心素養內容展開。而計算思維作為本學科的核心素養，在中學的信息課上至關重要，那么我們首先就要弄明白計算思維是什么，我們的初中編程和計算思維又有著怎樣的聯系。

1）計算思維概念

為了更好地培養學生的計算思維，2011 年，ISTE 和 CSTA 等國際組織給出其“ 操作性定義”，歸納出計算思維包含的九個核心部分，如表 1 所示。

計算思維的操作性定義把計算思維特征點歸結為：問題分析、抽象、算法與程序和自動化四個方面，這也是我進行教學設計思路和學生計算思維評價的依據，具體見表二。

2）計算思維在初中信息課程中的分析

想要了解這個，要從小學階段看起，小學階段計算思維要求學生能夠分析、界定簡單問題;掌握用自然語言描述算法的方法;初步認識程序的三種基本結構;能夠調試和運行簡單程序。

初中階段的計算思維要求學生能用計算思維界定問題;掌握用自然語言或流程圖描述算法的方法;掌握程序的三種基本結構;能使用編程語言，解決生活中的問題。初中階段的計算思維要求是小學階段的一個深化，學生從能夠分析簡單問題到能夠用計算思維界定問題;從初步認識程序的三種基本結構到掌握三種基本結構;從選擇簡單編程工具到能使用編程語言等等，具體如表 3 所示。

二、實踐出真知

在確定了順應時代需求，了解初中階段的教學目標后，就開始了Python的學習，并經過一個學期的Python和一個學期的C++后，碰撞出了以下一些思考：

1）編程語言的選擇-以師定教

編程語言其實就像我們日常交流說話一樣，想要表達清楚，總得選擇一種語言作為載體，方言、普通話、英語等都可以，只要交流無礙即可，但是和日常生活不同的是，信息技術發展的速度真的是太快了，語言是經過幾千年的積累演變，可以編程語言時間短，各類又多，更新太快，目前頑強生長的并且在中小學教育里的主要就是Python和C++，尤其是Python已經寫入了好幾個省份的教材中，我也是第一學期選擇了Python，因為其簡單易學、語法簡潔，入門快，學生一開始進入的是挺快，但是第二學期，我又重新選擇了C++，這兩次經歷讓我堅定了之后的選擇。

接下來，我會毫不猶豫的繼續進行C++，原因有二。其一是知識儲備方面，信息學科不像語、數、英這些科目，初中要教授的知識不會有太大的變化，課堂輔導的參考書又多如牛毛，信息技術的更新速度，使信息課本都不能滿足我們對知識的渴求，更別說教學設計等的參考內容，如果想真切地上好每一堂課，只能靠老師挖掘本身的儲備，多下功夫創造課堂，在此，Python是近些年新興語言，我也是初學，大學時期學的是C++，剛開始選擇Python是新鮮，也是因為之前在市里組織的培訓活動中進行了學習，但是通過實踐教學后，深感自身的不足，就像俗語所說，想要給學生一碗水，自己就要有一缸水，而基礎更是重中之重，在Python中，不能高屋建瓴地引導學生，這是想想就害怕的事情。其二是編程語言有共通性，雖然Python語言很受歡迎，入門快，但是初中階段，學生的能力已經是可以理解到C++的入門的。所以綜合自身和學生的情況，做出這項決定。

2）編程內容的界定-以學定教

在這一年的教學過過程中，有一個沖突是知識面的廣和深。就像本文之前提到的初中階段計算思維要求，學生能用計算思維界定問題;掌握用自然語言或流程圖描述算法的方法;掌握程序的三種基本結構;能使用編程語言，解決生活中的問題。這個要求不難，但是由于學科的特點，學生這方面知識較少，所以就給教學帶來了一些麻煩，但是在此過程中要堅持一個原則：初中編程的學習是體驗和簡單的問題應用，不是系統開發，系統的語言學習不是中學教學的本意，而且這也是在初中階段不可能的事情，所以在實際中一定要多關注學情，在我們制定的教學內容上及時調整，注重培養學生的計算思維，培養他們解決問題的能力。

3）編程教學之思想先行

編程教學的前提是思想上的重視，之前提了很多計算思維，編程教學，社會上也在如火如荼的開展著編程教育，可是在很多校園內，不管是從學校層面，還是學生層面，還是家長層面，大家對信息技術，對編程教學的思想重視程序都或多或少的有些缺失。

在這一年的編程教學中，我對這一塊也是有了更真切的認知。首先，編程教學的開展，不是一個人的事情，不是一個老師的事情，任何一本教材的編寫，都是有經驗的專家教師的心血，像我們經驗不足，又是面對著新興學科，只能自己多加重視，多取經，多實踐，摸著石頭過河;再者，信息技術非考試科目，一般的學生和家長不愿意在此學科上花費時間和精力，而由于編程的特殊性，即使是在中學階段進行簡單的普及，同樣是需要學生花功夫在上面才可以的，否則學生兩節課之后就像是在聽天書了。另外，由于科目有一些難度，并且學生沒接觸過這一類的學習方式，所以需要一開始就吸引足學生思想上的重視和興趣，讓他們對這個學科充滿期待，樂意去學，改變他們固有的認知。

所以，對于編程教學，在思想上，信息老師一方面要做各個層面的思想工作，一方面要做好面對繁難的教學研究工作的準備，還要抓住學生的心，在思想上重視，提高主觀能動性，做好編程教學的先行工作。

4）編程教學之興趣引領

由于學生身心發展的特點，他們在這個年紀只靠思想的重視是不夠的，要根據他們的認知現狀，采用貼近學生實際生活的案例，或者學生感興趣的小知識，在課堂之初就激發出他們的興趣和求知欲，引導他們主動去發現問題，吸收知識。

當然，這就對教師整合素材的能力提出了較高的要求，對此，其實社會上也早已有了建議—跨學科融合。信息老師不妨將初一、初二，尤其是本學期的數學課本細讀一下，并在讀的過程中結合我們要學習的編程知識，一邊看，一邊思考這個是否可以用到我們的案例當中，這樣時間久了，即使有很多不能用的，也會慢慢養成思考的習慣，漸漸地就會不僅僅是課本了，生活中的一些小事情也會下意識的去想一下，而這些，才是和學生的生活最貼切的東西。不過，這些不是一蹴而就的，需要日積月累，并多和同事交流，并且可以是多個科目地了解，說不定不經意的一個小靈感，會開啟學生的一扇門呢。

比如，學生體育和我們日常生活都會提到是否超重的問題，那我們是否可以做出自動計算的程序來實現呢，將這一活動貫穿到本節學習過程中，一下子就把抽象的程序問題轉化為生動的生活問題了。

5）編程教學之學生主體

一切教育活動都要以學生為主體，在信息技術課程中，我們是在相對較大的物理空間里，每位同學面前又都有一臺電腦，老師上課時，切換學生的電腦屏幕為教師的，每位同學只要看眼前的屏幕就可以，這雖然在技術上方便了，但是在效果上卻打了折扣，今年的疫情中，使用線上教學時，這個折扣最是嚴重，在這樣的課堂上，教師很容易把關注點更多的放在教上面，很難去關注到每一位學生的學，以及學的效果。

在此，有兩點覺得可以對這一情況多多改善：

其一，教師可多多地各方面了解關注學生。學生的主體不僅僅是課堂那四十分鐘，并且信息老師有一個特別的地方是每周一個班只有一節課，但是一個老師一周有八節課，也就是說一位老師一周見將近400位同學，卻只見一節課的時間，并且信息老師和班主任及其他任課老師并不在一間辦公室，聽到的學生信息也少。可是哪一位同學不希望他/她在老師的心目中是有一份位置的呢，不希望是被了解、被認可的呢，所以，信息老師接手到一個班的課時，雖然我們每周和學生見面的時間少一點，但是我們可以更多的花功夫在課下，喊出他們的名字，多交流，多了解，這樣在課堂上不會發生一些尷尬的事情，同樣也讓這些主體們真切地感受到自己的主體地位，并樂于在這節課上是表現自己的主體。

其二，教師加強課堂管理的業務能力。課堂管理總是一節課效果的保證，也是每一位老師成長為經驗型教師前重要的學習內容，老師不能一味地討好學生，我們是要關心愛護他們的成長，但是這不意味著我們沒有原則。在課堂上，要讓學生明白，課堂就是課堂，對于我們信息課來說，不管是在教室，還是在機房，都是嚴肅而神圣的地方，教室應有的紀律，機房當然要有，并且還要有專門的規定;不管是室內，還是在走廊上，儀表儀態都是我們的一部分。有些同學進入機房就興奮，坐到電腦前就不能控制自己，這些必須要嚴肅聲明。從這些一點一滴去規范我們的課堂，有獎有懲，有鼓勵有提醒，不過這不是一朝一夕的事情，可以多向本學科及其他學科老師們請教，多實踐，多改進。當學生在知道是上信息課時，就自覺的按著規矩來，明白這個課不能想干什么就干什么時，至少課堂管理就成功了一半。

6）編程教學之思維為重

初中編程入門時期，計算思維與流程圖為重，代碼次之。編程和數學考試不同的地方在于，數學有過程分，而編程沒有，是黑盒測試，只檢測你的運行結果，那么，一旦是從思維上有問題，那么，即使努力檢查，可能都是徒勞。所以在入門時間，要先培養學生的計算思維，并學習使用流程圖來梳理其中的邏輯，這兩項解決了，再去用語法結構代碼來實現，那就沒多大問題了。

首先，面對問題，要運用計算思維去進行分析，從而發現問題、分析問題，找到問題的關鍵，并引導學生自主發現問題，重要的是教會他們其中的方法，在實際教學中，可以先用其感興趣的案例來引入問題，再通過幾個小提問來剖析這個問題，找到關鍵處，比如已知什么，要求什么，幫助學生將復雜問題簡單化，從而結合原有的認知找到核心問題。從學生的思維和長遠發展的角度來說，這一方面的培養比教會一點點代碼要重要的多。

再者，當找到問題的關鍵后，就是怎么把問題用程序來解決，這是很多學生入門時的攔路虎。在教學時，找到核心問題后，不能直接帶學生進行代碼學習，代碼只是一些語法結構，重頭戲卻是要先理清楚程序的邏輯關系，這時，就要先帶領學生用語言來描述這個問題的程序應該是怎么樣的，在教學初期，可以做成學案分發，可以多找學生來說，用自然語言來說明一些簡單的算法。接著再帶領學生一起看流程圖，最好做成動畫的樣式來一步步呈現，這時期學生最起碼要會看流程圖，制作簡單的流程圖出來，之后再在學案上的流程圖中呈現對應的代碼，將自然語言轉換成程序語言，甚至入門的前兩節課，可以直接在教室上，養成好習慣，并且有了基本的編程思維和語法再去機房。

7）編程教學之評價反思

編程教學中對學生的評價和教師的反思都是重要的事情。

評價的途徑為線上和線下。除了常規的線下和學生當面交流評價以外，由于信息技術效果的特殊性，須通過電腦這個媒介才可評價，故信息技術課程的作業和評價最好用一個專門的平臺來承載，在這個平臺中，學生可以下載學案，課件，微課，可以上傳作業，可以詢問問題，教師可以直接通過平臺來批改作業，給予評價。平臺上還有學生的作業評分排行，學生可以橫向看學生相互之間的，也可以縱向看自己前后期的，并且作業保存都比較省力，所以有這么一個平臺存在的話，對學生和教師來說都是比較好的。

評價的目的一方面是為了學生的發展，另一方面也是為了教師的反思，從而更好的教。從學生的表情、語言反饋和作業情況反思本節課的效果，以及下節課的計劃和本學期、學年的發展，由于編程的難度和課時的數目并不太相匹配，所以到后期會有部分學生跟不上進度，這是很正常的，故老師要根據學生的情況和課程內容把握好進度，不貪快，每兩節課之間要注意銜接，溫故知新，對學生寬嚴相濟，布置的任務內容難度要分層次，學生的程序不是寫的多就好，可以少，但是靈活，多變，最好由一個項目進行多節課，比如體重問題，早期輸入身高和體重，得知IBM值，之后再進行判斷，是偏胖還是瘦，再之后可以循環輸入判斷。

總之，編程需要老師時刻關注學生的情況，不斷地進行反思，從實際出發，靈活安排，最大限度的培養學生的計算思維和能力。

三、創新與發展

編程教學在初步發展階段，這個時候一點點經驗要注意總結，之后的教學中會將經驗繼續使用，教訓多多探索改進，并注意創新，之后也可以嘗試使用STEAM課程框架下使用例題設計來進行研究，也可以繼續帶領學生試試短期集訓，一起進步。

總之，信息課程編程學習對學生來說重要而不易，我們一起且行且加油！

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