開展普及性python編程教學(xué)，培養(yǎng)高中生計(jì)算思維

藍(lán)雪雄

【摘要】 ?計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)?？梢娖涫菍W(xué)習(xí)者一種高階的思維活動(dòng)，是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)必須發(fā)展的一種思維活動(dòng)。python編程具有廣泛的實(shí)用性，具有解釋性與編譯性，可擴(kuò)展性和可嵌入性，開展普及性python編程教學(xué)，可以有效地培養(yǎng)高中生計(jì)算思維。

【關(guān)鍵詞】 ?python編程 計(jì)算機(jī) 計(jì)算思維 高中生

【中圖分類號(hào)】 ?G633.67 ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A ? 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）02-178-02

計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景下，運(yùn)用越來越廣泛，因此現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的要求也增加了計(jì)算機(jī)技術(shù)技能要求，其不僅要求人才具備較強(qiáng)的具體實(shí)操能力，且要求具備一定的高階思維力，發(fā)展抽象的、綜合性的計(jì)算思維，以適應(yīng)高效率的工作需要，適應(yīng)更加便利性的生活需要當(dāng)前信息技術(shù)課新課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）把編程教學(xué)作為了重要知識(shí)，需要把編程教學(xué)從之前的精英教學(xué)的模式，變成普及性教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。而Python作為一種代表簡(jiǎn)單主義思想的語(yǔ)言，極簡(jiǎn)單的語(yǔ)法，極易上手，開展普及性教學(xué)對(duì)培養(yǎng)高中生計(jì)算思維以及貫徹落實(shí)新課程改革理念，都有著重要的意義。

一、解讀計(jì)算思維

2006年，周以真教授首次提出了計(jì)算思維（Computational Thinking）的概念：“其以計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)科學(xué)概念為基礎(chǔ)，去解決問題，并理解人類的行為進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其涵蓋廣，包括了計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)?！庇袑W(xué)者指出，計(jì)算思維是一種遞歸思維，能夠進(jìn)行并行處理，既可以將代碼譯成數(shù)據(jù)，又可以將數(shù)據(jù)譯成代碼，且面對(duì)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，將采用抽象和點(diǎn)分離法辦法，其計(jì)算思維按照預(yù)防、保護(hù)并通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)，是一種高度抽象性，高度科學(xué)性以及綜合的高階思維體系。隨著現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)學(xué)科交叉滲透的特點(diǎn)，計(jì)算思維已經(jīng)對(duì)各個(gè)學(xué)科的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了影響，且被運(yùn)用于生活中，為生活提供了極大的便利性。

二、python編程的特點(diǎn)

python編程具有的特點(diǎn)，使其在生活中被廣泛應(yīng)用，在教學(xué)領(lǐng)域中，其具有一般性編程能夠發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單易學(xué)，實(shí)用性強(qiáng)，運(yùn)用頻率高，在教學(xué)中進(jìn)行普及性教學(xué)，有其實(shí)質(zhì)性意義。

1.簡(jiǎn)單易學(xué)性。python簡(jiǎn)化的語(yǔ)法法則，因而其具有相對(duì)較少的關(guān)鍵字，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有明確、簡(jiǎn)潔、清晰的語(yǔ)法定義。此外，其源代碼易于維護(hù)，因而具有簡(jiǎn)單易學(xué)性。

2.多品臺(tái)移植性。python開源性特征，使其實(shí)用于多種平臺(tái)，因而極大提升了使用的體驗(yàn)，擴(kuò)大了實(shí)用的范圍，具有廣泛的實(shí)用性。

3.可擴(kuò)展性和可嵌入性。python編程具備一般編程的特性，如在編寫程序時(shí)，部分程序用C語(yǔ)言或C++編寫語(yǔ)言進(jìn)行編寫，將python語(yǔ)言嵌入程序中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)程序腳本功能創(chuàng)建。

三、開展普及性python編程教學(xué)，培養(yǎng)高中生計(jì)算思維措施

1.激發(fā)學(xué)生python編程學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，編程本身具有抽象性，其相對(duì)固定的語(yǔ)言規(guī)則與其他編程一樣，相比較之下缺少趣味性，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為其枯燥乏味，十分缺乏學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)習(xí)被動(dòng)。開展趣味性教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生內(nèi)在學(xué)習(xí)的原動(dòng)力，讓更多學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中，是開展python編程普及性教學(xué)的前提，從而使發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維成為了可能。

筆者在實(shí)際教學(xué)中，盡量選用一些生動(dòng)有趣的題材作為例題講解，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。如：

例題1：“水仙花數(shù)”。問題描述：“水仙花數(shù)”是指一個(gè)三位數(shù)，其各位數(shù)字立方和等于該數(shù)本身。例如：153是一個(gè)“水仙花數(shù)”，因?yàn)?53=1的三次方+5的三次方+3的三次方。

例題2：雞兔同籠。問題描述：一個(gè)籠子里面關(guān)了雞和兔子（雞有 2 只腳，兔子有 4 只腳，沒有例外。）已經(jīng)知道了籠子里面腳的總數(shù)是 100，問籠子里面有多少只雞和多少只兔子？

例題3：冒泡排序。問題描述：一次比較兩個(gè)元素，如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過來。走訪數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說該數(shù)列已經(jīng)排序完成。

教學(xué)中，筆者遴選諸如此類具有趣味性，具有情境性的python編程例題跟學(xué)生講解，一方面依托于例題本身的趣味性體現(xiàn)編程的趣味性與實(shí)用性，讓學(xué)生感覺到python編程的實(shí)用性意義，同時(shí)在不知覺中滲透學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)，另一方面在此具有情境性的例題中，豐富教學(xué)情感，豐富表情等，增進(jìn)與學(xué)生間的互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

2.強(qiáng)化學(xué)生python編程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

高中時(shí)期是學(xué)生學(xué)習(xí)編程的啟蒙時(shí)期，是打基礎(chǔ)的重要時(shí)期，因此應(yīng)該注重基礎(chǔ)性教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生全面掌握，基于python編程簡(jiǎn)單易學(xué)性，將計(jì)算思維滲透其中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生良好的啟蒙教學(xué)，為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基于具體例題的操作解釋加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)。編程的抽象性特征，固定語(yǔ)言規(guī)則性要求教學(xué)要將其基礎(chǔ)知識(shí)滲透在具體的操作中，讓學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上識(shí)記。輸入、輸出、操作符、賦值、數(shù)據(jù)類型、縮進(jìn)、循環(huán)語(yǔ)句、條件語(yǔ)句等基本的概念解析時(shí)，就可以將之融入到上述生動(dòng)有趣的例題中。在教學(xué)中，首先，教師一邊演示操作，一邊在具體的問題場(chǎng)景中進(jìn)行對(duì)python編程基礎(chǔ)操作進(jìn)行解析，接著留給學(xué)生一些時(shí)間，讓學(xué)生回憶。其次，可以以另外一個(gè)同類型的例題，讓學(xué)生指出語(yǔ)言的各個(gè)結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生及時(shí)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，鞏固提升。

基于多種問題情境教學(xué)加強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)。計(jì)算思維涵蓋面廣，是一種高階思維體系，具有多種問題情境教學(xué)，讓學(xué)生總結(jié)規(guī)律，發(fā)展計(jì)算思維。如對(duì)于上述提及的一些基礎(chǔ)的操作，可先從單一的情境出發(fā)，再到綜合性的情境，不斷切換問題情境，提高學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的辨識(shí)度，扎實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)。

3.倡導(dǎo)學(xué)生python編程自主合作學(xué)習(xí)

教師要倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生自己去領(lǐng)悟知識(shí)，讓學(xué)生能夠在自主探究中發(fā)現(xiàn)問題，并在探求解決問題中充分調(diào)用已有的知識(shí)體系，促進(jìn)知識(shí)與技能遷移。計(jì)算思維是一種高階的思維體系，更需要學(xué)生自己認(rèn)真推理，以促進(jìn)邏輯思維發(fā)展。python編程運(yùn)算中體現(xiàn)計(jì)算思維，讓學(xué)生在自主的python編程學(xué)習(xí)活動(dòng)中，不知不覺養(yǎng)成計(jì)算思維。

在例題講解之后，設(shè)計(jì)相類似的練習(xí)題，并設(shè)計(jì)方法提示，讓學(xué)生能夠及時(shí)查漏補(bǔ)缺，并在方法提示下提高學(xué)習(xí)的針對(duì)性。實(shí)際中常常發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏方向性，缺乏計(jì)劃，不知道學(xué)什么，也不知道怎么學(xué)，因此具有方法性，具有具體的問題指向性的學(xué)習(xí)任務(wù)更能推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)。如在進(jìn)行python編程元組知識(shí)教學(xué)時(shí)，先和學(xué)生分析其基本格式：變量名=（數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，……），其需要學(xué)生注意兩個(gè)問題點(diǎn)：其一，元組中各個(gè)數(shù)據(jù)的元素的類型可以不同;其二元組中的數(shù)據(jù)不能被更改，但可重新賦值。如何體現(xiàn)這兩個(gè)注意點(diǎn)呢？在進(jìn)行課堂教學(xué)之后，增加元組中各個(gè)數(shù)據(jù)的元素不同的類型，并體現(xiàn)“重新賦值”的場(chǎng)景，讓學(xué)生在自主探究中提升python編程學(xué)習(xí)技能，通透性地掌握知識(shí)，在具體法運(yùn)用python編程中，發(fā)展計(jì)算思維。

4.創(chuàng)設(shè)學(xué)生python編程生活化實(shí)踐

學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)最終要服務(wù)于生活實(shí)際才體現(xiàn)學(xué)習(xí)的真正意義，因此倡導(dǎo)教師的教學(xué)要貼近學(xué)生，貼近學(xué)生生活，進(jìn)行生活化教學(xué)，既激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又始引導(dǎo)學(xué)生思考如何運(yùn)用知識(shí)，既豐富學(xué)生計(jì)算知識(shí)輸入，也豐富學(xué)生計(jì)算知識(shí)輸出，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維發(fā)展。

在學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)編程知識(shí)之后，可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，選取一個(gè)主題，以python編程為載體，體現(xiàn)個(gè)性之思。如有學(xué)生利用python編程編寫“浪漫的心型”，表達(dá)“愛”的主題，其設(shè)計(jì)理念為：圖形是由一系列的點(diǎn)（X，Y）構(gòu)成的曲線，X，Y滿足一定的關(guān)系，就可以建立模型，建立表達(dá)式expression，當(dāng)關(guān)系滿足時(shí)，兩個(gè)for循環(huán)（for X in range;for Y in range）就會(huì)每行每列的開始打印。運(yùn)算結(jié)果顯示“心型”圖形，體現(xiàn)學(xué)生個(gè)性之思，體現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用技能。在生活化實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)中，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維養(yǎng)成。

總之，普及性python編程教學(xué)要體現(xiàn)趣味性，體現(xiàn)基礎(chǔ)性，讓學(xué)生自主地參與到編程學(xué)習(xí)中來，依托于python編程計(jì)算教學(xué)，發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

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