論高中新課標(biāo)下Python課程對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)

劉睦斌

【摘要】計(jì)算思維作為新課標(biāo)下信息技術(shù)核心素養(yǎng)之一，現(xiàn)在已經(jīng)全面走進(jìn)我國(guó)中小學(xué)教育之中，這也是全球關(guān)注的教育理念。計(jì)算思維能夠幫助學(xué)生在信息時(shí)代，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代更好地獲得知識(shí)，提高處理知識(shí)、篩選知識(shí)、鉆研知識(shí)的能力。對(duì)此，筆者結(jié)合粵教版高中信息技術(shù)選修模塊《算法與程序設(shè)計(jì)》的實(shí)例進(jìn)行輔助論述，首先分析Python語(yǔ)言，然后對(duì)Python程序設(shè)計(jì)中蘊(yùn)含的計(jì)算思維進(jìn)行分析，最后結(jié)合新課標(biāo)分析高中的Python課程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中新課標(biāo);Python課程;計(jì)算思維

計(jì)算思維是指涉及運(yùn)用計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列的思維活動(dòng)，即根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)的相關(guān)知識(shí)去更便捷、更科學(xué)地解決實(shí)際問(wèn)題的一種思維，其結(jié)合了計(jì)算機(jī)與人類(lèi)的思維，是能夠在廣泛的計(jì)算機(jī)知識(shí)中進(jìn)行廣度篩選，結(jié)合人類(lèi)的智慧獲得更加便捷地解決手段的一種思維。計(jì)算思維已經(jīng)成為新世紀(jì)學(xué)生必備的核心素養(yǎng)，尤其是高中學(xué)生在面對(duì)升學(xué)、就業(yè)的壓力時(shí)，掌握計(jì)算思維能夠幫助學(xué)生更好地面對(duì)未來(lái)。

一、Python語(yǔ)言

作為一種簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，Python具有非常豐富的庫(kù)和優(yōu)良的拓展性，在平臺(tái)上也能夠進(jìn)行移植。這種語(yǔ)法簡(jiǎn)潔、清晰的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言已經(jīng)走進(jìn)高中的課本之中。粵教版高中信息技術(shù)選修模塊《算法與程序設(shè)計(jì)》教材中，以VB作為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，筆者改用Python語(yǔ)言，相比別的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，Python上手快、學(xué)習(xí)難度低，對(duì)初學(xué)者進(jìn)行計(jì)算機(jī)語(yǔ)言學(xué)習(xí)是很有幫助的。利用Python語(yǔ)言，將精力用在解決問(wèn)題本身，而不是語(yǔ)言語(yǔ)法的學(xué)習(xí)。第二大特點(diǎn)就是這類(lèi)語(yǔ)言是免費(fèi)開(kāi)放的，是開(kāi)源的，使用者能夠隨意地拷貝軟件，閱讀源代碼，這對(duì)高中生進(jìn)行閱讀和學(xué)習(xí)是有幫助的。在源代碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行改變，將其運(yùn)用在新的軟件之中。第三大特點(diǎn)是庫(kù)豐富。標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)內(nèi)容之外，Python語(yǔ)言還有其他高質(zhì)量的庫(kù)。對(duì)比VB語(yǔ)言和C語(yǔ)言，Python語(yǔ)言的基礎(chǔ)性、簡(jiǎn)單性、豐富性、開(kāi)源性等非常適合作為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的啟蒙展開(kāi)教學(xué)，高中階段學(xué)習(xí)Python語(yǔ)言具有可行性和自身價(jià)值。

二、Python程序設(shè)計(jì)的計(jì)算思維的培養(yǎng)

Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容富含計(jì)算思維的思想內(nèi)容。當(dāng)前高中生在面臨升學(xué)、就業(yè)時(shí)，運(yùn)用到計(jì)算機(jī)的領(lǐng)域非常多，具備基本的計(jì)算思維能夠很好地幫助學(xué)生在未來(lái)生活、學(xué)習(xí)之中掌握一片天地。教師在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)時(shí)，挖掘其中蘊(yùn)含的計(jì)算思維理念，并將其融入其中，將程序設(shè)計(jì)知識(shí)以更加嶄新的方式教授給學(xué)生，使得學(xué)生能夠更好地掌握這門(mén)知識(shí)，并理解計(jì)算思維的理念，這樣有助于學(xué)生更好地運(yùn)用計(jì)算思維尋找問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尋找方法，解決問(wèn)題。這樣的教育能夠提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，也能夠幫助學(xué)生提高創(chuàng)新能力，為學(xué)生未來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

Python語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中，需考慮如何將問(wèn)題進(jìn)行分解、簡(jiǎn)化，將大問(wèn)題分解為子問(wèn)題，這樣便于更好地讓學(xué)生理解。計(jì)算思維很大程度上與此類(lèi)似，也是通過(guò)簡(jiǎn)約、分離、嵌入、啟發(fā)等形式，將大型問(wèn)題簡(jiǎn)約化，分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題，降低難度，從而尋找到更好的途徑解決問(wèn)題。教學(xué)實(shí)踐中，需要學(xué)生更好地從理論知識(shí)為切入點(diǎn)，將分層思維融入其中，學(xué)生在面對(duì)程序設(shè)計(jì)的理論和計(jì)算時(shí)，可重點(diǎn)思考如何分解問(wèn)題、解決問(wèn)題，如何運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題。

三、結(jié)合新課標(biāo)分析高中的Python課程教學(xué)中計(jì)算思維的培養(yǎng)

學(xué)習(xí)Python語(yǔ)言，它只是過(guò)程和工具，計(jì)算思維是方向和目的。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)有意識(shí)地將計(jì)算思維擴(kuò)展、融合、滲透到教學(xué)內(nèi)容中。在進(jìn)行第二章“程序的基本結(jié)構(gòu)教學(xué)活動(dòng)”時(shí)，講解繪制程序界面相關(guān)知識(shí)。繪制程序界面本身是非?；A(chǔ)的知識(shí)，若不考慮計(jì)算思維，按傳統(tǒng)教學(xué)方法，這部分內(nèi)容是很簡(jiǎn)單的。但是新課標(biāo)要求之下，應(yīng)更加重視培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。一個(gè)程序的界面的內(nèi)容，與這個(gè)程序的核心具有非常緊密的聯(lián)系，分層的計(jì)算思想在其中也是處處有體現(xiàn)。每一個(gè)菜單欄打開(kāi)之后都可能會(huì)有子菜單，子菜單里面可能還會(huì)有子菜單，這樣的子菜單層層收縮放進(jìn)菜單欄的過(guò)程就是分層的過(guò)程。這就好比學(xué)生在學(xué)習(xí)某項(xiàng)知識(shí)，會(huì)有一個(gè)知識(shí)的標(biāo)題，如數(shù)學(xué)中的圓的學(xué)習(xí)?？蓪A的知識(shí)分為圓的結(jié)構(gòu)、面積、周長(zhǎng)三部分，再細(xì)化每個(gè)知識(shí)點(diǎn)。這樣的計(jì)算思維在Python課程之中占比較高，運(yùn)用這樣的分層的邏輯能夠很好地幫助學(xué)生初步掌握Python語(yǔ)言。一般來(lái)說(shuō)，將常用的菜單欄進(jìn)行講解，對(duì)常用的子菜單進(jìn)行講解，這樣能夠很好地幫助普通學(xué)生掌握程序界面。

進(jìn)行《認(rèn)識(shí)雙分支結(jié)構(gòu)程序》的學(xué)習(xí)時(shí)，首先需要帶領(lǐng)學(xué)生回顧上一章學(xué)習(xí)到的順序結(jié)構(gòu)，再次強(qiáng)調(diào)分層思想，這樣有助于學(xué)生更好地理解知識(shí)，掌握知識(shí)。Python程序的學(xué)習(xí)必須基于計(jì)算機(jī)實(shí)操課程展開(kāi)，所以進(jìn)行詳細(xì)的分支結(jié)構(gòu)程序講解時(shí)必須結(jié)合上機(jī)操作展開(kāi)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，Python程序的學(xué)習(xí)是信息技術(shù)課程教材改版之后的最大變革，除了分層思維，在教學(xué)過(guò)程中教師也需要重視解決實(shí)際問(wèn)題。信息技術(shù)語(yǔ)言程序，將Python替換掉VB語(yǔ)言就是為了更好地幫助學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題。新課標(biāo)要求之下，各項(xiàng)課程也更加“接地氣”，紙上談兵誤國(guó)，實(shí)際操作解決問(wèn)題才是得到認(rèn)可的。學(xué)習(xí)時(shí)教師可引導(dǎo)學(xué)生思考，滴滴打車(chē)這類(lèi)軟件是如何設(shè)計(jì)的呢？這樣的引導(dǎo)，能夠給與計(jì)算機(jī)更加廣闊的天地，學(xué)生能夠基于自己的想法，學(xué)習(xí)語(yǔ)言程序，嘗試設(shè)計(jì)出屬于自己的語(yǔ)言程序來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。雖然離解決問(wèn)題會(huì)有一定的距離，但具有這樣分層的思維，加上解決實(shí)際問(wèn)題的思維，就能夠很好地掌握這門(mén)語(yǔ)言，掌握計(jì)算思維，提升自己的邏輯。

在學(xué)習(xí)第四章“調(diào)試程序”內(nèi)容中，學(xué)習(xí)排序——冒泡排序和插入排序，引導(dǎo)學(xué)生思考計(jì)算思維。冒泡法和排序法在數(shù)學(xué)之中已經(jīng)有所認(rèn)識(shí)，在Python語(yǔ)言完成前期的編輯工作之后，進(jìn)行程序的調(diào)試，這是非常重要的階段。學(xué)習(xí)之中，首先帶領(lǐng)學(xué)生思考如何更好地設(shè)計(jì)。舉例來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行塔防類(lèi)游戲——植物大戰(zhàn)僵尸，這種游戲的關(guān)鍵點(diǎn)是植物和僵尸會(huì)有相生相克性，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的設(shè)計(jì)，每個(gè)關(guān)卡的僵尸、植物、道具都會(huì)有自己的獨(dú)特性。在具有初步的編程思維時(shí)學(xué)生就會(huì)思考：植物、僵尸、道具三者是否有規(guī)律地進(jìn)行設(shè)計(jì)呢？如果我掌握這個(gè)規(guī)律，如何改善、提高難度，使得游戲更有趣？這樣的引導(dǎo)是基于分層和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合考究。但是這種相生相克的邏輯，在學(xué)習(xí)冒泡和插入時(shí)具有一定的幫助。進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)，這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)代表著某處出現(xiàn)問(wèn)題。某處的問(wèn)題，可能由ABCD四個(gè)方面造成，對(duì)此，最可能出現(xiàn)問(wèn)題的是A處，緊接著是B處，然后才可能是C或者D。具備這樣的邏輯，能夠很好地幫助學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題。

新課標(biāo)背景下，每一門(mén)課程都應(yīng)該閃爍著自己的光芒。信息技術(shù)作為高中必修學(xué)科之一，教師在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該高度重視本學(xué)科核心素養(yǎng)——計(jì)算思維的培養(yǎng)。計(jì)算思維邏輯能夠幫助學(xué)生更好地理解信息社會(huì)中各種各樣的智能設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯，應(yīng)用計(jì)算思維解決實(shí)際的問(wèn)題，并將其運(yùn)用在未來(lái)的生活、學(xué)習(xí)之中，幫助學(xué)生全面提升綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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