農(nóng)村中學(xué)Python編程教學(xué)的困難與解決

林勝利

摘要：隨著我國(guó)文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，處于底層架構(gòu)的程序員職位需求增多，隨著程序基層架構(gòu)語言的逐漸豐富簡(jiǎn)單化，以及我國(guó)中小學(xué)對(duì)于人才培養(yǎng)方案的調(diào)整，逐漸自發(fā)地與市場(chǎng)剛需接軌。本文分析了農(nóng)村中學(xué)Python編程教學(xué)的問題，然后提出了具體的解決方法。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村中學(xué);Python編程教學(xué)

目前，農(nóng)村中學(xué)編程教學(xué)仍然面臨不少困難，有的是對(duì)教材教學(xué)內(nèi)容陌生造成的，有的是對(duì)教學(xué)起點(diǎn)定位不同造成的。對(duì)于編程和算法部分的教學(xué)內(nèi)容，我們首先應(yīng)該明確這部分教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)意圖和培養(yǎng)目標(biāo)，然后考慮根據(jù)學(xué)情如何具體實(shí)施。

1.明確計(jì)算思維的范疇

編程教學(xué)的核心是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)——計(jì)算思維，那就要明確什么是計(jì)算思維，以何內(nèi)容和方式培養(yǎng)計(jì)算思維。綜合歐美國(guó)家計(jì)算科學(xué)課程和我國(guó)信息技術(shù)專家的觀點(diǎn)來看，都提到計(jì)算思維是一種跨越數(shù)學(xué)、工程、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科領(lǐng)域的思維方式，所以不能把計(jì)算思維的計(jì)算簡(jiǎn)單理解為“計(jì)算機(jī)”或者“數(shù)據(jù)計(jì)算”。計(jì)算思維的實(shí)質(zhì)是把一個(gè)看起來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道如何解決的問題。由此可以看出，計(jì)算思維首先是思維培養(yǎng)，其次才是計(jì)算機(jī)語言編程問題。

由此可見，教材或教學(xué)設(shè)計(jì)不能拋出具體問題（或項(xiàng)目要求）就提供程序，而是要循序漸進(jìn)地從提出問題、分析問題、抽象建立模型開始，通過一個(gè)一個(gè)活動(dòng)，帶領(lǐng)學(xué)生梳理完成項(xiàng)目的具體思路，優(yōu)化方案，最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題或者設(shè)計(jì)開發(fā)作品。

計(jì)算機(jī)解決問題的思路完全來自于“人”，所以我們關(guān)注的首先是解決問題的思路和方法，不是具體的編程語句或代碼。學(xué)生只有有了“想法”，才能告訴計(jì)算機(jī)怎么做，將來才有可能寫出屬于自己的程序。正因?yàn)橛辛讼敕?，學(xué)生才可能讀懂教材上代碼的內(nèi)涵，而不是單純地記憶程序語句。學(xué)生思維水平提升了，才有可能達(dá)到知識(shí)創(chuàng)新，學(xué)會(huì)選擇合適的方式分析、解決現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜問題，從而真正理解計(jì)算機(jī)在現(xiàn)實(shí)世界中的優(yōu)勢(shì)和局限，才能促進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展。

從另外一個(gè)角度來看，如果教學(xué)時(shí)一上來就拿出代碼給學(xué)生，反而會(huì)限制學(xué)生的思維水平和關(guān)注點(diǎn)。因?yàn)樽鳛槌鯇W(xué)者，學(xué)生不可能用程序代碼這種自己不熟悉的方式來表述自己的解決思路，過早地看到代碼可能會(huì)導(dǎo)致其思考焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到陌生的程序語法學(xué)習(xí)中去。

2.學(xué)習(xí)內(nèi)容的界定

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，是因“需”定“學(xué)”的學(xué)習(xí)方式。完成項(xiàng)目需要用到什么，教材（或教學(xué)設(shè)計(jì)）就提供相應(yīng)的內(nèi)容。所以，基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，看上去不會(huì)像“編程語言教學(xué)”一樣，系統(tǒng)地從基礎(chǔ)知識(shí)、基本數(shù)據(jù)類型、基本結(jié)構(gòu)等內(nèi)容講起。

中學(xué)Python教學(xué)的定位是體驗(yàn)和簡(jiǎn)單應(yīng)用，不是系統(tǒng)開發(fā)。而且，我們的課程既要早發(fā)現(xiàn)、早培養(yǎng)有志于IT行業(yè)的從業(yè)者，也要考慮到大眾化的群體將來就業(yè)需要的基本知識(shí)和素養(yǎng)，系統(tǒng)的語言學(xué)習(xí)不應(yīng)是中學(xué)教學(xué)的本意，而且在中學(xué)階段有限的時(shí)間內(nèi)也不可能將它完成。所以，我們可以根據(jù)學(xué)情在教材的基礎(chǔ)上做適當(dāng)調(diào)整，但不宜拓展太多，因?yàn)閷?duì)于普通水平的學(xué)生來講，不適合難度過高的程序代碼設(shè)計(jì)。在教學(xué)設(shè)計(jì)（教材）中能用簡(jiǎn)單代碼解決的，力求不用函數(shù)或第三方庫(kù)等方式，這一方面是避免知識(shí)面過大，另一方面是考慮到簡(jiǎn)單內(nèi)容的靈活運(yùn)用有助于學(xué)生思維的培養(yǎng)。

為了面向更多的學(xué)生，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以參照教材中基本項(xiàng)目和科學(xué)探究、技術(shù)探索等不同梯度的內(nèi)容，根據(jù)本地學(xué)生的實(shí)際情況和評(píng)價(jià)要求靈活進(jìn)行選擇，一般情況下基本項(xiàng)目是必學(xué)內(nèi)容，科學(xué)探究、技術(shù)探索等可以根據(jù)學(xué)情做一定程度的取舍?？紤]到Python的特性，部分內(nèi)容可以適當(dāng)增加不同的表述方式，如Python中兩個(gè)變量的值交換這種顛覆傳統(tǒng)的方式。但是，這些內(nèi)容也只是為了引導(dǎo)學(xué)生了解Python的設(shè)計(jì)是靈活的，不能理解為擴(kuò)大知識(shí)面。其實(shí)Python有很多更靈活的內(nèi)容，但是對(duì)農(nóng)村中學(xué)學(xué)生來說不易推廣。Python的學(xué)習(xí)要考慮延續(xù)性，農(nóng)村中學(xué)生無法做到對(duì)Python進(jìn)行全面系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)置，我們不妨看一下這樣一個(gè)事例：我們從小學(xué)一年級(jí)開始學(xué)習(xí)漢字，但是在不同學(xué)段，對(duì)識(shí)字難度、數(shù)量、應(yīng)用熟練度乃至學(xué)習(xí)方式等要求都是不同的。學(xué)習(xí)編程也是如此，不能有一步到位的想法。任何時(shí)候，都要清晰地認(rèn)識(shí)到，我們是成年人，學(xué)生是未成年人，要考慮他們的思維水平和學(xué)習(xí)接受能力。正如我們都學(xué)習(xí)過數(shù)學(xué)，但是我們沒有都成為數(shù)學(xué)家一樣，我們不可能通過中學(xué)教學(xué)讓所有人都成為IT工程師，培養(yǎng)他們具備信息時(shí)代數(shù)字公民的基本素養(yǎng)才是我們最重要的任務(wù)。所以，體驗(yàn)和簡(jiǎn)單應(yīng)用，是相對(duì)符合農(nóng)村中學(xué)教學(xué)要求的。

3.教材應(yīng)用的靈活性

為了便于中學(xué)學(xué)生特別是初一年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)，編程教學(xué)的設(shè)計(jì)需要做很多折中，如縮短變量名，以降低輸入錯(cuò)誤導(dǎo)致的時(shí)間浪費(fèi);選擇擲硬幣等簡(jiǎn)單生動(dòng)又具備思維深度的活動(dòng)，以吸引學(xué)生;選擇經(jīng)典的算法案例，以拓展學(xué)生思維等。

當(dāng)然，大家完全可以根據(jù)自己學(xué)生的情況進(jìn)行調(diào)整和拓展。任何人都無法做到對(duì)同一問題窮盡其解決方案，我們只需要關(guān)注教學(xué)的核心是培養(yǎng)學(xué)生思維即可。所以，通常情況下解決方案只是列舉一例，給學(xué)生留下更大的自由空間發(fā)揮自己的聰明才智。

還需要注意的是，為了培養(yǎng)學(xué)生建立抽象模型的能力，要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生如何把具體問題抽象成數(shù)學(xué)問題乃至計(jì)算機(jī)問題，這是計(jì)算思維的根本所在。

4.善用編程語言的靈活性

Python是一門靈活性很強(qiáng)的編程語言，并且隨著人工智能的發(fā)展，其發(fā)展勢(shì)頭極其迅猛。但是，功能強(qiáng)大不等于說它所有的特點(diǎn)都適合教學(xué)。例如，使用列表的sort方法可以實(shí)現(xiàn)快速排序，但是學(xué)生無從知曉排序的原理是什么，對(duì)其思維的提升并無益處，所以選擇經(jīng)典的冒泡排序等算法作為案例進(jìn)行示范更有價(jià)值。通過學(xué)習(xí)、討論，引導(dǎo)學(xué)生了解計(jì)算機(jī)排序的方法，觀察其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出改進(jìn)建議。這樣，學(xué)生將經(jīng)歷一個(gè)從無到有、從有到優(yōu)的思維過程，有助于提升其思維水平。類似的案例還有很多，不逐一列舉，提出這個(gè)問題的目的不是反對(duì)Python的靈活性，而是要說明強(qiáng)大的功能應(yīng)該在學(xué)生掌握基本思維和方法之后給出才是合適的。所以類似的內(nèi)容，適合在科學(xué)探究或技術(shù)探索等提升內(nèi)容中來設(shè)計(jì)，提供給學(xué)有余力的學(xué)生。同時(shí)，因?yàn)椴挥猛卣固鄡?nèi)容，學(xué)生就能夠?qū)⒕杏谀承┗A(chǔ)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以加深理解并提高學(xué)習(xí)效果。

教學(xué)案例的選擇需要考慮生活化、趣味性、應(yīng)用價(jià)值以及效果反差等多個(gè)因素，需要激發(fā)學(xué)生的求知欲。如采用37%法則了解算法，可能有的教師會(huì)很意外，但這樣是為了提醒學(xué)生，看似無解的問題不見得就無法優(yōu)化，只要潛心研究、認(rèn)真思考，再學(xué)習(xí)掌握必要的知識(shí)，很多問題是可以解決或者優(yōu)化的。桶排序、素?cái)?shù)等內(nèi)容看起來是比較無聊低效的勞動(dòng)，但其實(shí)都有其存在的價(jià)值，并且現(xiàn)在仍然在用，如搜索引擎的關(guān)鍵字搜索、大型圖書館的圖書檢索，仍然是桶排序與其他快速排序等方法結(jié)合使用，超大素?cái)?shù)目前仍在金融行業(yè)的加密傳輸中發(fā)揮作用。我們的教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到，算法都有價(jià)值，也各有優(yōu)缺點(diǎn)，通過學(xué)習(xí)不僅能掌握其特點(diǎn)從而在面對(duì)現(xiàn)實(shí)問題時(shí)，可以做出合理選擇，而且在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中可以使自身的計(jì)算思維素養(yǎng)得到發(fā)展。

綜上所述，為此，為了讓學(xué)生學(xué)好Python編程這項(xiàng)計(jì)算機(jī)能力，要從教學(xué)中入手，立足在學(xué)生的角度上開展教學(xué)，更好的促進(jìn)中學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)的發(fā)展，提高學(xué)生的思維能力，讓學(xué)生在多樣化的教學(xué)手段上進(jìn)行學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒正麗.如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣[A].新銳講壇，2015（9）.