將“錯”就“錯”，以“錯”促思
——面向計算思維的初中Python教學策略探索

劉夢恒 江蘇省無錫市江南中學

筆者在開展Python教學時發現，大部分學生對新知識中的關鍵點掌握得還不夠，當遇到代碼錯誤時，往往會感到茫然無措。而每當學生找到自己的錯誤所在時，就會加深對知識的印象，在下次檢錯時，則會重點查看這些錯誤。筆者設想，如果在學習新知識時，就將錯誤融入課程案例中，帶領學生一起探究如何解決編程中的問題，那么學生解決類似編程問題就會更加游刃有余。因此，筆者依托icode編程平臺，以游戲化的形式，讓學生通過Python語言控制機器人Dev、飛船、飛盤等角色的移動方向與步數，獲取路徑中所有的能量瓶，從而達成通關目的。每一關卡對所有角色的行走步數、完成程序的代碼行數都有所限制。如果學生能夠按照要求順利通關，即說明其已經找到了最優解。

● 無錯加錯，鞏固學生認知

學生在初次接觸Python語言時，先從模仿教師的案例開始，再逐步遷移應用。在模仿的過程中學生會因不注重細節而產生各種各樣的問題，因此，筆者將學生常犯的錯誤進行歸納，并將其融入課程案例中。例如，在設計課程案例時，改變原有條件，將機器人Dev出發時的狀態從面向X軸正方向改為面向Y軸負方向（如下頁圖1）；故意漏寫循環次數，使得程序運行出現問題。通過人為制造錯誤，帶領學生了解在編程書寫時經常會遇到的問題以及如何解決這些問題。

在運行案例后，學生因游戲無法通關而產生認知沖突，會自覺地回到代碼區域尋找錯誤。通過多次練習，學生對常見代碼問題的敏銳度有所提升，在操作時，對常見問題也會多加注意。與此同時，在解決錯誤的過程中，筆者引導學生思考產生錯誤的原因，從而抽象出本節課所學習的重點知識。例如，在for循環案例中，為什么改變出發方向，程序就會出現錯誤？這其中包含了一個關鍵知識點，即每一次循環的結束相當于下一次循環的開始，這是理解for循環的關鍵邏輯。因此，在結束此次循環時，需要讓機器人的方向恢復至循環開始時的方向。在此基礎上，可以調試已經改變條件的程序，直至成功運行。

● 將錯就錯，實現遷移應用

在解決問題的過程中，如果學生常用慣性思維進行思考，往往會有挫敗感。而如果能夠利用慣性思維，引導學生探索更多的解決方法，那么慣性思維就可以轉化為開拓思路的“敲門磚。”

筆者在教學中發現，學生被關卡困住有兩個原因：①陷入自己的思維慣性中；②被題目給出的條件迷惑，無法跳出框架思考問題。

1.陷入自有的思維慣性

如圖2所示關卡中的循環體選擇問題。學生會順著路線方向找規律，將機器人轉向、飛船前進、機器人前進、機器人后退依次寫在循環體中。在執行代碼時會發現因每次循環時機器人都要轉向，導致方向與初始方向不同，機器人無法繼續執行程序內容。若要解決該問題，首先要引導學生明確錯誤出在哪里，并通過重新運行錯誤程序，讓學生清晰地看到是機器人的方向出現了錯誤。

學生經過討論后，找到了兩種解決方法：①在循環體最后加一個右轉動作，使Dev的狀態恢復到循環開始時的方向；②將循環體中Dev左轉的動作提前到循環之前，以更加精簡的代碼完成能量瓶的收集。學生對比兩種方法后篩選出最優化的方案。

2.被預設的錯誤答案帶偏方向

提升關卡預設了錯誤的答案，讓學生找出其中的錯誤，并將其改正，以此通關。但由于學生應用編程的靈活性不高，在看到預設的答案后，思路常會被帶偏，被困在關卡中。

如圖3所示，大多數學生在看到平臺預設的錯誤后，會嘗試在前進5步的動作后增加右轉動作，結果發現并不能使程序順利運行。在借助已有思維慣性展開教學時，筆者首先帶領學生分析：每一個拐點處的方向以及下一步的動作是什么？如果當前代碼不變，是否還可以使用循環語句？循環體的內容應該是什么？循環次數是否需要發生變化？通過分析，引導學生將錯就錯，找到正確的解決方法，并分析關卡還能有哪些解決方案。學生經過討論，發現了另外兩種解決方案：①順著起始方向前進；②將左轉的動作放在循環體外，相當于轉換起始的前進方向。

● 逆向找錯，應用計算思維

從代碼中尋找錯誤能夠幫助學生更加牢固地掌握知識點，從執行動作中逆向分析錯誤能夠幫助學生更加直觀地理解各知識點在其中起到的關鍵作用。因此，筆者借助軟件更改了原有題目的形式，將錯誤的執行動作錄制下來，引導學生共同分析并解決問題。

在學習變量時，筆者將變量的應用總結為三個部分，即賦初始值、引用變量、變量增加/減少。在實際操作時學生只能簡單模仿，對變量的理解并不深入。因此，筆者采取反向設計題目的方法，選取變量關卡中較為簡單的內容，設計了學生經常混淆的三個錯誤點，并將其錄制下來制作成課件。下頁圖4（1）為機器人還未出發時程序報錯，圖4（2）為機器人在第二次循環時，步數并未發生改變。筆者引導學生使用計算思維解決問題：若機器人還未出發便發生報錯，要關注報錯類型（報錯類型顯示還未定義，說明變量還沒有進行賦值）；若機器人能順利出發，但是在路途中出現錯誤，就要關注錯誤出現的循環次數、錯誤的狀態（方向、步數）。

學生首先討論分析了圖4黑色區域中代碼的錯誤點，并將錯誤代碼歸類，明確代碼錯誤類型，同時將其與左側視頻中的出錯原因進行匹配，由此解決該問題。通過更改原有的題目形式，讓學生靈活應用計算思維，更加直觀地感受關鍵代碼的作用，在一定程度上也能夠幫助學生提升檢錯、改錯的能力。

● 以“錯”促評，以“錯”促學

平臺中每個關卡在運行后，都會自動跳出反饋評價。學生在自我練習時，能夠通過反饋發現自己的錯誤。在調整時，筆者引導學生首先分析錯誤的原因，逐漸縮小定位，明確錯誤點，再進行修改，直至程序順利運行。在不斷調試代碼的過程中，學生對知識點的理解也會逐漸加深。

此外，筆者在課堂上也會組織學生在教師機上進行代碼展示，由其他學生共同分析、判斷該學生的代碼是否正確，如不正確則給出解決方法。

● 總結與反思

在初次展開編程教學時，筆者將錯誤作為教學的重點之一，讓學生意識到學習過程中遇到錯誤是很正常的，將錯誤常態化，同時，不斷收集學生生成的錯誤，將其轉化為教學資源，應用于課堂。但在實踐中也發現了一些問題：①學生水平差異過大，有些學生看到錯誤案例能第一時間找出相應的錯誤，有時會干擾其他學生的思路。②本課程較依賴平臺內容，學生缺乏在Python編譯器中手動編輯代碼的經驗。③學習的內容有趣味但與真實生活聯系不夠緊密。