初中Python 教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生計算思維的實踐探究

李曉霞

（廣州市從化區(qū)第七中學(xué)，廣東 廣州 510000）

人工智能技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得計算思維的培養(yǎng)越來越受到重視，成為中學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心素養(yǎng)之一。廣州市教育研究院信息技術(shù)科在信息技術(shù)課程綱要中提出，初中Python教學(xué)是讓學(xué)生經(jīng)歷“問題分析-選擇算法-設(shè)計程序-調(diào)試修改”等環(huán)節(jié)，體驗應(yīng)用程序開發(fā)的過程與方法，明確了計算思維的培養(yǎng)在Python 程序設(shè)計教學(xué)中的重要性。

Python 程序設(shè)計作為初中新興課程，對于培養(yǎng)學(xué)生計算思維的教學(xué)實踐并不多，教學(xué)模式和課程設(shè)計也多停留在計算思維意識的培養(yǎng)，未能足夠落到具體的能力培養(yǎng)上。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更多的是模仿練習(xí)，對學(xué)生思維能力和問題解決能力的關(guān)注不足。初中學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)知識普遍薄弱，且思維急進(jìn)，在程序設(shè)計課程中，學(xué)生往往更關(guān)注程序的運行結(jié)果，而忽略程序的設(shè)計過程，很難形成有效的思維模式。如何利用Python 程序設(shè)計課程培養(yǎng)學(xué)生計算思維，我從以下幾方面進(jìn)行實踐探究。

一、立足學(xué)生實際，構(gòu)建教學(xué)情境，解決實際問題

新教材提供的Python 程序案例資源非常有限，多數(shù)以求解數(shù)學(xué)類問題的教學(xué)案例為主線,對于剛剛接觸程序設(shè)計的學(xué)生來說，程序設(shè)計語言是一種全新的思維訓(xùn)練過程。然而，枯燥的程序設(shè)計語言語法學(xué)習(xí)和單一形式的問題求解實踐降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并使得他們對程序設(shè)計產(chǎn)生了理想和現(xiàn)實差距的困惑。這就需要教師設(shè)計出符合初中學(xué)生認(rèn)知能力并感興趣的課程內(nèi)容與教學(xué)任務(wù)，構(gòu)建一個可以完美解決學(xué)生在實際生活之中經(jīng)常會遇到的問題的生活情境，充分吸引學(xué)生目光，保證教學(xué)過程有序高效地進(jìn)行。在制定教學(xué)情境任務(wù)時，結(jié)合Python 課程具備的帶有趣味性、工具性以及綜合性的特征，呈現(xiàn)帶有一定難度的任務(wù)，為后續(xù)教學(xué)的開展打下基礎(chǔ)。任務(wù)的布置需要達(dá)到讓學(xué)生夠一夠就可以努力完成的地步，以此提高學(xué)生學(xué)習(xí)自信心。與此同時，課程任務(wù)的布置需要與學(xué)生日常生活進(jìn)行緊密聯(lián)系，以此充分吸引學(xué)生學(xué)習(xí)目光，保證教學(xué)課堂的效率。

例如，編寫一個程序，由用戶輸入他的身高體重，計算他的身體質(zhì)量指數(shù)BMI=體重（kg）/身高（m）的平方，再通過BMI的值判斷體型是“標(biāo)準(zhǔn)”“偏胖”“偏瘦”。此案例貫穿了程序設(shè)計順序結(jié)構(gòu)與分支結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，并且是初中學(xué)生都比較感興趣和注重的體重與身高的相關(guān)問題，激發(fā)學(xué)生編程欲望。先雙分支，再多分支逐步掌握if 語句的應(yīng)用，推動學(xué)生自主積極思考，感受自身思維產(chǎn)生的變化，并且深刻體驗運用計算思維解決實際問題的過程。

二、開展分組協(xié)作編程模式，集思廣益，共同完成教學(xué)任務(wù)

初中Python 課程教學(xué)知識點眾多且復(fù)雜，在學(xué)習(xí)過程中，獨立完成編程任務(wù)學(xué)生會覺得十分困難。一個人的思維容易固化，一旦算法形成，即使出錯也難以找到原因，而多人組隊，協(xié)作編程是組員共同完成問題分析、算法設(shè)計、編寫代碼，調(diào)試驗證的過程，有利于提高學(xué)生們協(xié)作探究意識，集思廣益，開闊思維，編程效率明顯提高。組隊協(xié)作，還能以強(qiáng)帶弱，編程學(xué)困生可以及時得到幫助。因此，在教學(xué)初期，我就按照機(jī)位把學(xué)生分成三人小組或四人小組，小組成員互相協(xié)作幫助，思維碰撞，共同完成任務(wù)。同時我經(jīng)常將大任務(wù)分成幾個小任務(wù)，而后交付給各個學(xué)習(xí)合作小組負(fù)責(zé)，從而提高學(xué)生自主探究意識。

例如，在“現(xiàn)已知三角形的三條邊長分別為a、b、c，請你們利用Python 程序判斷三條邊是否可以形成三角形”案例中，學(xué)生分組進(jìn)行嘗試編程和測試，如程序調(diào)試失敗，小組成員應(yīng)共同探究。當(dāng)一名學(xué)生編制成功后，小組成員的角色可互換，以保證班級中每一名學(xué)生都可以掌握知識點。

又如，在學(xué)習(xí)了for 循環(huán)語句之后，學(xué)生對循環(huán)程序的執(zhí)行過程已經(jīng)有所理解，當(dāng)進(jìn)行while 循環(huán)語句的學(xué)習(xí)時，我直接在講述語句結(jié)構(gòu)之后，讓學(xué)生改寫for 循環(huán)程序，用while 語句實現(xiàn)，交給小組討論，共同完成。小組成員一同對程序進(jìn)行反復(fù)推敲、糾錯與完善，此時學(xué)生不是一個個體，每個人都有自己的思路算法，通過嘗試，組員之間的交流過程就是思維的鍛煉過程。

三、學(xué)習(xí)任務(wù)層層遞進(jìn)，梯度教學(xué),逐步求解

初中Python 教學(xué)是讓學(xué)生經(jīng)歷“問題分析-選擇算法-設(shè)計程序-調(diào)試修改”等環(huán)節(jié)，體驗應(yīng)用程序開發(fā)的過程與方法。對于程序設(shè)計初學(xué)者而言，直接編寫程序是有難度的。在課堂上，每當(dāng)學(xué)習(xí)一個新語句，我會讓學(xué)生先讀懂程序，學(xué)習(xí)程序的算法思想和代碼的書寫格式，并調(diào)試驗證。在領(lǐng)悟樣例程序的執(zhí)行過程后，任務(wù)層層遞進(jìn)，讓學(xué)生深入思考和分析，形成新的程序算法，改寫程序，解決類似問題，這也是一個思維訓(xùn)練的過程。

例如，在學(xué)習(xí)for 循環(huán)語句與range()函數(shù)相結(jié)合解決數(shù)字累加累乘問題時，我的任務(wù)設(shè)計是這樣的：

四、充分利用流程圖來體現(xiàn)算法思路，訓(xùn)練學(xué)生的計算思維

在Python 課程教學(xué)之中，利用流程圖可以幫助學(xué)生精準(zhǔn)快速找到程序邏輯，了解變量的變化軌跡與程序運行過程，讓程序算法思路更加清晰地體現(xiàn)。流程圖在初中Python 課程教學(xué)中可以幫助學(xué)生對程序設(shè)計思想的理解，充分展現(xiàn)學(xué)生算法思路，提升其計算思維。

例如，猜數(shù)游戲，隨機(jī)生成一個數(shù)，猜數(shù)并反饋大了小了，直到猜對。讓學(xué)生用自然語言描述過程，再利用流程圖直譯工具進(jìn)行梳理，觀察運行過程和結(jié)果，最后根據(jù)理清的程序邏輯，嘗試編寫代碼，從而促使學(xué)生掌握清晰的算法思路，提高其計算思維。

五、即時評價，在糾錯中領(lǐng)悟，在欣賞中提高

利用課堂輔助軟件，學(xué)生把設(shè)計的py 程序上傳至學(xué)生網(wǎng)盤，教師即時評價學(xué)生作業(yè)，通常兩種情況下進(jìn)行全班展示。

一是展示運行失敗的程序。找出大部分學(xué)生容易出現(xiàn)的錯誤，全班展示，一起找錯，糾錯，提高學(xué)生程序分析、語法檢測的能力和編程水平，課堂效率同時也得到提高。

二是展示算法優(yōu)秀的程序。鼓勵優(yōu)秀學(xué)生，讓學(xué)生在優(yōu)秀作業(yè)中領(lǐng)悟別人的算法思路，對比中成長，共同提高，同時還為有編程困難的學(xué)生給予提示指引。

結(jié)束語

總之，計算思維的培養(yǎng)并不是一蹴而成，而是個循序漸進(jìn)的過程。信息技術(shù)教師需要積極創(chuàng)新并尋找合適的教學(xué)手段，結(jié)合Python課程的實際特征，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析問題、設(shè)計思路，提高學(xué)生解決實際問題的能力，真正達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的目的。