初中計算思維培養(yǎng)之編程教學(xué)的實踐與思考

董偉娜

摘要：當(dāng)下信息技術(shù)在中學(xué)生思維培養(yǎng)當(dāng)中越來越重要，故自身在大學(xué)和畢業(yè)后繼續(xù)教育中編程學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，以及這一年中用Python和C++在編程教學(xué)當(dāng)中的實踐，思考寫下本文。

學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆。靜下心來去寫這篇文章，就是希望把這些經(jīng)驗和思考記錄下來，總結(jié)其中的一些優(yōu)秀做法，并能引起反思，為以后自身的學(xué)習(xí)和在教學(xué)過程中提供一些可能性的操作。

理論和實踐的反復(fù)結(jié)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(xué)，教育管理能力和編程專業(yè)教學(xué)的思考兩者并行，才是學(xué)生成長的最好方式。

關(guān)鍵詞：編程;初中;計算思維;教育

2019-2020學(xué)年，在八年級的信息課程中，我立足當(dāng)下，改良教材，分別引入了python和C++編程教學(xué)，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(fā)展的今天，用計算機(jī)的相關(guān)方法和技術(shù)解決現(xiàn)實中的問題成為當(dāng)代學(xué)生的基本素質(zhì)之一。義務(wù)教育階段的信息技術(shù)課程綱要明確指出：義務(wù)教育階段的信息技術(shù)課程目標(biāo)將圍繞發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)內(nèi)容展開。而計算思維作為本學(xué)科的核心素養(yǎng)，在中學(xué)的信息課上至關(guān)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(lián)系。

1）計算思維概念

為了更好地培養(yǎng)學(xué)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(jié)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(jìn)行教學(xué)設(shè)計思路和學(xué)生計算思維評價的依據(jù)，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(xué)階段看起，小學(xué)階段計算思維要求學(xué)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(rèn)識程序的三種基本結(jié)構(gòu);能夠調(diào)試和運行簡單程序。

初中階段的計算思維要求學(xué)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(jié)構(gòu);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(xué)階段的一個深化，學(xué)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(rèn)識程序的三種基本結(jié)構(gòu)到掌握三種基本結(jié)構(gòu);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(yīng)時代需求，了解初中階段的教學(xué)目標(biāo)后，就開始了Python的學(xué)習(xí)，并經(jīng)過一個學(xué)期的Python和一個學(xué)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?nèi)粘＝涣髡f話一樣，想要表達(dá)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(shù)發(fā)展的速度真的是太快了，語言是經(jīng)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(qiáng)生長的并且在中小學(xué)教育里的主要就是Python和C++，尤其是Python已經(jīng)寫入了好幾個省份的教材中，我也是第一學(xué)期選擇了Python，因為其簡單易學(xué)、語法簡潔，入門快，學(xué)生一開始進(jìn)入的是挺快，但是第二學(xué)期，我又重新選擇了C++，這兩次經(jīng)歷讓我堅定了之后的選擇。

接下來，我會毫不猶豫的繼續(xù)進(jìn)行C++，原因有二。其一是知識儲備方面，信息學(xué)科不像語、數(shù)、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(dǎo)的參考書又多如牛毛，信息技術(shù)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(xué)設(shè)計等的參考內(nèi)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(chuàng)造課堂，在此，Python是近些年新興語言，我也是初學(xué)，大學(xué)時期學(xué)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(xùn)活動中進(jìn)行了學(xué)習(xí)，但是通過實踐教學(xué)后，深感自身的不足，就像俗語所說，想要給學(xué)生一碗水，自己就要有一缸水，而基礎(chǔ)更是重中之重，在Python中，不能高屋建瓴地引導(dǎo)學(xué)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(xué)生的能力已經(jīng)是可以理解到C++的入門的。所以綜合自身和學(xué)生的情況，做出這項決定。

2）編程內(nèi)容的界定-以學(xué)定教

在這一年的教學(xué)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(xué)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(jié)構(gòu);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(xué)科的特點，學(xué)生這方面知識較少，所以就給教學(xué)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(xué)習(xí)是體驗和簡單的問題應(yīng)用，不是系統(tǒng)開發(fā)，系統(tǒng)的語言學(xué)習(xí)不是中學(xué)教學(xué)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(guān)注學(xué)情，在我們制定的教學(xué)內(nèi)容上及時調(diào)整，注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，培養(yǎng)他們解決問題的能力。

3）編程教學(xué)之思想先行

編程教學(xué)的前提是思想上的重視，之前提了很多計算思維，編程教學(xué)，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(nèi)，不管是從學(xué)校層面，還是學(xué)生層面，還是家長層面，大家對信息技術(shù)，對編程教學(xué)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(xué)中，我對這一塊也是有了更真切的認(rèn)知。首先，編程教學(xué)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(jīng)驗的專家教師的心血，像我們經(jīng)驗不足，又是面對著新興學(xué)科，只能自己多加重視，多取經(jīng)，多實踐，摸著石頭過河;再者，信息技術(shù)非考試科目，一般的學(xué)生和家長不愿意在此學(xué)科上花費時間和精力，而由于編程的特殊性，即使是在中學(xué)階段進(jìn)行簡單的普及，同樣是需要學(xué)生花功夫在上面才可以的，否則學(xué)生兩節(jié)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(xué)生沒接觸過這一類的學(xué)習(xí)方式，所以需要一開始就吸引足學(xué)生思想上的重視和興趣，讓他們對這個學(xué)科充滿期待，樂意去學(xué)，改變他們固有的認(rèn)知。

所以，對于編程教學(xué)，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(xué)研究工作的準(zhǔn)備，還要抓住學(xué)生的心，在思想上重視，提高主觀能動性，做好編程教學(xué)的先行工作。

4）編程教學(xué)之興趣引領(lǐng)

由于學(xué)生身心發(fā)展的特點，他們在這個年紀(jì)只靠思想的重視是不夠的，要根據(jù)他們的認(rèn)知現(xiàn)狀，采用貼近學(xué)生實際生活的案例，或者學(xué)生感興趣的小知識，在課堂之初就激發(fā)出他們的興趣和求知欲，引導(dǎo)他們主動去發(fā)現(xiàn)問題，吸收知識。

當(dāng)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(xué)科融合。信息老師不妨將初一、初二，尤其是本學(xué)期的數(shù)學(xué)課本細(xì)讀一下，并在讀的過程中結(jié)合我們要學(xué)習(xí)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(dāng)中，這樣時間久了，即使有很多不能用的，也會慢慢養(yǎng)成思考的習(xí)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(xué)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(jīng)意的一個小靈感，會開啟學(xué)生的一扇門呢。

比如，學(xué)生體育和我們?nèi)粘Ｉ疃紩岬绞欠癯氐膯栴}，那我們是否可以做出自動計算的程序來實現(xiàn)呢，將這一活動貫穿到本節(jié)學(xué)習(xí)過程中，一下子就把抽象的程序問題轉(zhuǎn)化為生動的生活問題了。

5）編程教學(xué)之學(xué)生主體

一切教育活動都要以學(xué)生為主體，在信息技術(shù)課程中，我們是在相對較大的物理空間里，每位同學(xué)面前又都有一臺電腦，老師上課時，切換學(xué)生的電腦屏幕為教師的，每位同學(xué)只要看眼前的屏幕就可以，這雖然在技術(shù)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(xué)時，這個折扣最是嚴(yán)重，在這樣的課堂上，教師很容易把關(guān)注點更多的放在教上面，很難去關(guān)注到每一位學(xué)生的學(xué)，以及學(xué)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(guān)注學(xué)生。學(xué)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(jié)課，但是一個老師一周有八節(jié)課，也就是說一位老師一周見將近400位同學(xué)，卻只見一節(jié)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(xué)生信息也少?？墒悄囊晃煌瑢W(xué)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(rèn)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(xué)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(fā)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(jié)課上是表現(xiàn)自己的主體。

其二，教師加強(qiáng)課堂管理的業(yè)務(wù)能力。課堂管理總是一節(jié)課效果的保證，也是每一位老師成長為經(jīng)驗型教師前重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，老師不能一味地討好學(xué)生，我們是要關(guān)心愛護(hù)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(xué)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(jī)房，都是嚴(yán)肅而神圣的地方，教室應(yīng)有的紀(jì)律，機(jī)房當(dāng)然要有，并且還要有專門的規(guī)定;不管是室內(nèi)，還是在走廊上，儀表儀態(tài)都是我們的一部分。有些同學(xué)進(jìn)入機(jī)房就興奮，坐到電腦前就不能控制自己，這些必須要嚴(yán)肅聲明。從這些一點一滴去規(guī)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(xué)科及其他學(xué)科老師們請教，多實踐，多改進(jìn)。當(dāng)學(xué)生在知道是上信息課時，就自覺的按著規(guī)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(xué)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(shù)學(xué)考試不同的地方在于，數(shù)學(xué)有過程分，而編程沒有，是黑盒測試，只檢測你的運行結(jié)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(yǎng)學(xué)生的計算思維，并學(xué)習(xí)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(jié)構(gòu)代碼來實現(xiàn)，那就沒多大問題了。

首先，面對問題，要運用計算思維去進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，找到問題的關(guān)鍵，并引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題，重要的是教會他們其中的方法，在實際教學(xué)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(guān)鍵處，比如已知什么，要求什么，幫助學(xué)生將復(fù)雜問題簡單化，從而結(jié)合原有的認(rèn)知找到核心問題。從學(xué)生的思維和長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來說，這一方面的培養(yǎng)比教會一點點代碼要重要的多。

再者，當(dāng)找到問題的關(guān)鍵后，就是怎么把問題用程序來解決，這是很多學(xué)生入門時的攔路虎。在教學(xué)時，找到核心問題后，不能直接帶學(xué)生進(jìn)行代碼學(xué)習(xí)，代碼只是一些語法結(jié)構(gòu)，重頭戲卻是要先理清楚程序的邏輯關(guān)系，這時，就要先帶領(lǐng)學(xué)生用語言來描述這個問題的程序應(yīng)該是怎么樣的，在教學(xué)初期，可以做成學(xué)案分發(fā)，可以多找學(xué)生來說，用自然語言來說明一些簡單的算法。接著再帶領(lǐng)學(xué)生一起看流程圖，最好做成動畫的樣式來一步步呈現(xiàn)，這時期學(xué)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(xué)案上的流程圖中呈現(xiàn)對應(yīng)的代碼，將自然語言轉(zhuǎn)換成程序語言，甚至入門的前兩節(jié)課，可以直接在教室上，養(yǎng)成好習(xí)慣，并且有了基本的編程思維和語法再去機(jī)房。

7）編程教學(xué)之評價反思

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

評價的目的一方面是為了學(xué)生的發(fā)展，另一方面也是為了教師的反思，從而更好的教。從學(xué)生的表情、語言反饋和作業(yè)情況反思本節(jié)課的效果，以及下節(jié)課的計劃和本學(xué)期、學(xué)年的發(fā)展，由于編程的難度和課時的數(shù)目并不太相匹配，所以到后期會有部分學(xué)生跟不上進(jìn)度，這是很正常的，故老師要根據(jù)學(xué)生的情況和課程內(nèi)容把握好進(jìn)度，不貪快，每兩節(jié)課之間要注意銜接，溫故知新，對學(xué)生寬嚴(yán)相濟(jì)，布置的任務(wù)內(nèi)容難度要分層次，學(xué)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(jìn)行多節(jié)課，比如體重問題，早期輸入身高和體重，得知IBM值，之后再進(jìn)行判斷，是偏胖還是瘦，再之后可以循環(huán)輸入判斷。

總之，編程需要老師時刻關(guān)注學(xué)生的情況，不斷地進(jìn)行反思，從實際出發(fā)，靈活安排，最大限度的培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和能力。

三、創(chuàng)新與發(fā)展

編程教學(xué)在初步發(fā)展階段，這個時候一點點經(jīng)驗要注意總結(jié)，之后的教學(xué)中會將經(jīng)驗繼續(xù)使用，教訓(xùn)多多探索改進(jìn)，并注意創(chuàng)新，之后也可以嘗試使用STEAM課程框架下使用例題設(shè)計來進(jìn)行研究，也可以繼續(xù)帶領(lǐng)學(xué)生試試短期集訓(xùn)，一起進(jìn)步。

總之，信息課程編程學(xué)習(xí)對學(xué)生來說重要而不易，我們一起且行且加油！

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