基于計(jì)算思維培養(yǎng)的初中Python教學(xué)實(shí)踐

【摘要】隨著新課改的不斷深入，培養(yǎng)初中生核心素養(yǎng)已成為教學(xué)目標(biāo)之一。在開展初中Python教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師需要根據(jù)初中生的實(shí)際情況來完善教學(xué)體系，通過多元化的教學(xué)手段來培養(yǎng)初中生的計(jì)算思維，開展多樣化的計(jì)算思維訓(xùn)練活動(dòng)。文章就如何在初中Python教學(xué)中構(gòu)建智慧課堂、培養(yǎng)初中生計(jì)算思維提出了實(shí)踐策略，旨在為初中生未來全面發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】初中Python教學(xué)；計(jì)算思維；實(shí)踐策略

作者簡(jiǎn)介：蔣春紅（1980—）， 女，江蘇省南通市通州區(qū)金郊初級(jí)中學(xué)。

計(jì)算思維是在通過計(jì)算機(jī)科學(xué)來解決問題的過程中，涉及的設(shè)計(jì)相關(guān)程序、系統(tǒng)等思維活動(dòng)。初中階段是學(xué)生思維能力發(fā)展的重要階段，教師要在這一階段借助Python教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維；以引導(dǎo)者的身份組織多樣化的教學(xué)活動(dòng)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拉近學(xué)生和Python的距離，并讓學(xué)生從理論入手，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，形成良好的計(jì)算思維，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、情境化教學(xué)，提升初中生學(xué)習(xí)熱情

初中生大都對(duì)許多事物充滿了好奇，想要進(jìn)行探究。如果課堂內(nèi)容單一、枯燥，容易引起部分初中生的反感，進(jìn)而降低教學(xué)效率。為提升初中Python教學(xué)的效率，讓學(xué)生自發(fā)地投入課堂學(xué)習(xí)，教師需要豐富教學(xué)手段，聯(lián)系學(xué)生的身心特征，結(jié)合學(xué)生日常生活實(shí)際，在課堂之中營(yíng)造良好的教學(xué)情境，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情［1］。

例如，在教學(xué)關(guān)于人工智能的內(nèi)容時(shí)，教師要貼合學(xué)生實(shí)際來開展情境的創(chuàng)設(shè)工作，從社會(huì)現(xiàn)狀、學(xué)生生活及家庭情況等角度入手，營(yíng)造出學(xué)生熟悉的且和學(xué)生生活息息相關(guān)的情境，讓學(xué)生產(chǎn)生代入感。如教師首先通過多媒體設(shè)備為學(xué)生播放《生活大爆炸》第五季第14集的視頻片段（這一集講述了拉杰什與Siri展開對(duì)話的內(nèi)容），在播放完視頻后引導(dǎo)學(xué)生思考視頻中的Siri是否是真人，以此創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情。學(xué)生通過思考，能夠初步感知人工智能的特征，了解Python與人工智能的關(guān)系。教師再為學(xué)生展示一些生活中較為常見的有關(guān)人工智能的圖片，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在人工智能領(lǐng)域，Python的應(yīng)用十分廣泛，所以學(xué)習(xí)Python有著極為重要的價(jià)值。此時(shí)，教師問道：“同學(xué)們，通過剛才播放的視頻和展示的圖片，想必大家對(duì)Siri已經(jīng)有了初步的了解，那么大家知道Siri有哪些功能嗎？”有的學(xué)生回答：“Siri能夠向我們提問，也能夠回答我們問它的問題，如可以幫我們尋找附近的咖啡廳等。”教師繼續(xù)問道：“你們想制作自己專屬的人工智能嗎？”在得到學(xué)生肯定的回答后，教師引入新課內(nèi)容：“現(xiàn)在我們開始進(jìn)行Python的學(xué)習(xí)，請(qǐng)大家將Python軟件打開?！睂W(xué)生在操作過程中能夠?qū)ython交互式編程環(huán)境形成認(rèn)知。然后，教師基于教學(xué)情境，讓學(xué)生思考在剛才播放的視頻中，拉杰什在對(duì)Siri說“你好”時(shí)，Siri是怎么回答的。學(xué)生說：“Siri也回答‘你好?！庇谑牵處熞龑?dǎo)學(xué)生思考如何寫相關(guān)的Python語(yǔ)句，并繪制流程圖來展示自己的思路。這有助于學(xué)生對(duì)流程圖形成初步認(rèn)知。同時(shí)，教師展示自己繪制的流程圖，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)語(yǔ)句代碼進(jìn)行輸入、輸出，并提醒學(xué)生在輸入語(yǔ)句的過程中注意標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。學(xué)生在這個(gè)過程中，能夠比較出自己的思路、流程圖與教師的有什么不同。學(xué)生在運(yùn)行程序后，需要在流程圖上記錄自己的程序運(yùn)行結(jié)果。教師讓學(xué)生運(yùn)行程序，觀察程序運(yùn)行結(jié)果，能夠幫助學(xué)生建立流程圖與程序之間的聯(lián)系。最后，教師通過多媒體設(shè)備為學(xué)生展示關(guān)于中國(guó)航空的內(nèi)容，讓學(xué)生清晰地了解到Python等技術(shù)在工程、科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

只有讓學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，才可以最大限度地提升教學(xué)效率。情境化教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情。在采用情境教學(xué)法時(shí)，教師要以學(xué)生為主體，了解學(xué)生的整體情況，將教學(xué)與學(xué)生的實(shí)際生活相聯(lián)系，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)、形象、有趣的教學(xué)情境，讓學(xué)生了解所學(xué)內(nèi)容和課程學(xué)習(xí)目的，在感知Python在生活中的應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)，潛移默化地培養(yǎng)自身的計(jì)算思維。

二、問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)，引導(dǎo)初中生深入探究

提問在初中課堂教學(xué)中具有重要的作用。教師在課堂中通過問題驅(qū)動(dòng)能夠較好地幫助學(xué)生集中精力，思考有關(guān)Python的問題，投入課堂學(xué)習(xí)。在探究有關(guān)Python的問題的過程中，學(xué)生能夠積極地分析、思考，從而內(nèi)化理論知識(shí)，形成系統(tǒng)的理論知識(shí)體系，并對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行遷移、應(yīng)用。以問題驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的課堂教學(xué)［2］。

例如，在教學(xué)關(guān)于人工智能的內(nèi)容時(shí)，教師首先提出問題：“圓的面積是怎么計(jì)算的？”學(xué)生憑借已有經(jīng)驗(yàn)回答：“圓的面積等于π乘以圓的半徑的平方?！苯處熣故緢D片，以提問的方式引導(dǎo)學(xué)生思考：“某縣政府準(zhǔn)備對(duì)中心公園的噴泉進(jìn)行改造，在圖中的陰影部分鋪草地。已知圖中的正方形邊長(zhǎng)為40米，表示噴泉的這個(gè)圓半徑為16米。請(qǐng)問需要鋪多少平方米的草地？”教師讓學(xué)生運(yùn)用Python的相關(guān)知識(shí)，通過流程圖來實(shí)現(xiàn)思維的可視化，在作業(yè)本上呈現(xiàn)解題思路。在學(xué)生寫出解題過程后，教師讓學(xué)生展示流程圖，并與小組成員進(jìn)行互評(píng)，再根據(jù)教師的意見對(duì)流程圖進(jìn)行針對(duì)性的修改。接著，教師提出問題，引導(dǎo)學(xué)生深入探究：“只使用print函數(shù)能夠?qū)D中陰影部分的面積進(jìn)行計(jì)算嗎？表達(dá)式中的‘r和‘pi是什么？如果對(duì)圓的面積進(jìn)行修改，那么r與pi的值會(huì)發(fā)生變化嗎？”學(xué)生回答：“只使用print函數(shù)是無法計(jì)算出圖中陰影部分的面積的，還需要運(yùn)用等式才可以。表達(dá)式中的‘r是變量，‘pi是常量。如果對(duì)圓的面積進(jìn)行修改，那么r的值會(huì)發(fā)生變化，而pi的值不變?！睂W(xué)生借助數(shù)學(xué)問題和關(guān)于r、pi的表達(dá)式，能夠有效學(xué)習(xí)Python中的常量與變量，深入了解常量與變量的區(qū)別。然后，教師提出進(jìn)階問題：“假設(shè)該縣政府打算在圖中的陰影部分鋪果嶺草，已知果嶺草草坪價(jià)格為9元/平方米，pi取3.1415926，請(qǐng)修改程序，計(jì)算出該縣政府需要支付多少錢?！睂W(xué)生需要根據(jù)流程圖來對(duì)程序進(jìn)行編寫，同時(shí)在不斷嘗試中編寫出正確的程序，從而在計(jì)算實(shí)踐中鍛煉知識(shí)遷移能力。教師在對(duì)本堂課內(nèi)容進(jìn)行回顧后，在概念圖中加入學(xué)生所學(xué)的新知識(shí)，以此幫助學(xué)生建立Python的知識(shí)框架，在內(nèi)化知識(shí)后對(duì)概念圖的內(nèi)容進(jìn)行完善。最后，教師提出問題：“我們已經(jīng)知道如何通過Python來輸出答案了，那怎么樣才能夠讓計(jì)算機(jī)向我們提問呢？”學(xué)生回答：“計(jì)算機(jī)可以使用print函數(shù)來輸出問題。”于是，教師進(jìn)行示范，讓計(jì)算機(jī)通過print函數(shù)來輸出“你叫什么名字？”的問題，再讓學(xué)生做出“我叫×××”的回答。

問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)主要是讓學(xué)生通過自身已有的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)來分析問題、解決問題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)有著積極的推動(dòng)作用，并且還能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。因此，在教學(xué)過程中，教師需要重視問題的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)層面與角度來思考問題，發(fā)揮問題應(yīng)有的作用。

三、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，降低初中生學(xué)習(xí)難度

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要以核心問題為焦點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過做項(xiàng)目的方式來完成特定的任務(wù)，并在合作研討、自主探究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與同一主題相關(guān)的所有問題的有效解決，從而促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是學(xué)生進(jìn)行思維活動(dòng)和解決問題的動(dòng)態(tài)化過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和探究能力。因此，在智慧課堂環(huán)境下，教師應(yīng)從項(xiàng)目化學(xué)習(xí)出發(fā)，進(jìn)行初中Python教學(xué)，對(duì)教與學(xué)的關(guān)系進(jìn)行重構(gòu)［3］。

例如，在教學(xué)關(guān)于人工智能的內(nèi)容時(shí)，首先，教師設(shè)計(jì)了三個(gè)項(xiàng)目。第一個(gè)“使用人工智能回答問題的功能”的項(xiàng)目任務(wù)包括：1.掌握print（‘字符串）、print（數(shù)值）等Python輸出問題的知識(shí)點(diǎn)；2.認(rèn)識(shí)代碼式編程環(huán)境、交互式編程環(huán)境這兩種Python編程環(huán)境。第二個(gè)“使用人工智能計(jì)算的功能”的項(xiàng)目任務(wù)包括：1.掌握print（表達(dá)式）等輸出表達(dá)式的知識(shí)點(diǎn)；2.掌握計(jì)算面積時(shí)會(huì)用到的表達(dá)式、算術(shù)運(yùn)算符。第三個(gè)“實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互”的項(xiàng)目任務(wù)為制作人工智能，掌握變量=input（ ）的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行項(xiàng)目成果展示。教師為學(xué)生提供了變量、輸入及輸出函數(shù)、賦值語(yǔ)句的相關(guān)學(xué)習(xí)資料，讓學(xué)生以小組合作的方式，思考自己制作的人工智能擁有哪些功能，利用流程圖進(jìn)行展示，并使用其中的一種功能。然后，教師開展了“人工智能大比拼”比賽，評(píng)選出最實(shí)用、最有創(chuàng)意的人工智能。這樣的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。在這個(gè)過程中，學(xué)生能夠掌握相關(guān)的編程知識(shí)，體驗(yàn)到Python學(xué)習(xí)的趣味性，在完成任務(wù)后獲得成就感。最后，教師讓每個(gè)小組展示本組的作品，讓其他小組的學(xué)生欣賞該組的作品，分享自己的想法。通過作品展示和相互評(píng)價(jià)，學(xué)生能夠完善知識(shí)體系，按照正確的Python編程格式編寫代碼，這對(duì)他們形成計(jì)算思維有著積極作用。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種新的學(xué)習(xí)方法，采用這種方法不僅能有效開展Python教學(xué)，而且能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力和主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。因此，教師在智慧課堂環(huán)境下開展初中Python教學(xué)時(shí)，應(yīng)深入研究項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開展方法，在結(jié)合教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在Python教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［4］。

四、多元化評(píng)價(jià)，增強(qiáng)初中生學(xué)習(xí)信心

教學(xué)目標(biāo)具體可以分為三個(gè)部分，分別是知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。初中Python教學(xué)的重要目標(biāo)是培養(yǎng)初中生的計(jì)算思維。在傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)模式下，部分教師受到應(yīng)試教育觀念的影響，只重視學(xué)生考試成績(jī)的提升，而忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)的過程和對(duì)學(xué)生情感態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng)。而多元評(píng)價(jià)法要求從多個(gè)方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)和考核，將多元評(píng)價(jià)法應(yīng)用于初中Python教學(xué)中，可以全面地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，學(xué)生是否理解了Python的內(nèi)涵，等等［5］。

例如，關(guān)于循環(huán)、條件的內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)主要是讓學(xué)生學(xué)會(huì)在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)解題思路、Python代碼。在教學(xué)時(shí)，教師可以讓學(xué)生上機(jī)操作，運(yùn)行程序，并強(qiáng)調(diào)易錯(cuò)點(diǎn)，讓學(xué)生通過while語(yǔ)句來解決問題，使用random函數(shù)隨機(jī)生成整數(shù)。在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師首先可以簡(jiǎn)單點(diǎn)評(píng)學(xué)生討論的情況，用學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)的方式來評(píng)價(jià)學(xué)生完成作業(yè)的情況及計(jì)算思維的培養(yǎng)情況。其中，課堂作業(yè)評(píng)價(jià)的指標(biāo)主要包括：能否正確使用while語(yǔ)句、random函數(shù)，Python代碼的編寫邏輯是否清晰、數(shù)據(jù)表達(dá)是否正確，算法設(shè)計(jì)是否具有創(chuàng)新性。學(xué)生自評(píng)的指標(biāo)主要包括：能否寫出while語(yǔ)句的一般格式，是否理解了while語(yǔ)句的功能，能否利用while語(yǔ)句解決次數(shù)不確定的重復(fù)性問題。學(xué)生互評(píng)的指標(biāo)主要包括：能否積極表達(dá)他（她）自己的意見與觀點(diǎn)，能否認(rèn)真聽取其他同學(xué)的意見，能否較好地完成組內(nèi)的任務(wù)，能否積極參與小組討論與合作，能否為小組開展任務(wù)提出創(chuàng)新性的想法。

多元化的評(píng)價(jià)方式包括學(xué)生自我評(píng)價(jià)、小組成員互評(píng)以及教師點(diǎn)評(píng)等多種方式。在初中Python教學(xué)中應(yīng)用多元評(píng)價(jià)法，能夠有效促進(jìn)學(xué)生知識(shí)水平以及學(xué)習(xí)能力的提升，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢(shì)與不足。學(xué)生在得到有效的評(píng)價(jià)后，能夠極大地增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心。

結(jié)語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，在倡導(dǎo)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的大背景下，初中信息技術(shù)教師需要積極地探尋有效實(shí)施編程教育的方法，結(jié)合Python的特點(diǎn)來充分激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，并改進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)模式。在開展初中Python教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師要從不同的角度入手，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，制訂相應(yīng)的教學(xué)策略，通過情境化教學(xué)、問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、多元化評(píng)價(jià)來不斷提高教學(xué)質(zhì)量，完善教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，為他們?nèi)蘸蟮膶W(xué)習(xí)夯實(shí)基礎(chǔ)。

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