基于計算思維的“Python程序設(shè)計”課程教學(xué)研究

羅平娟 彭芳策

摘要：隨著我國信息科技的不斷發(fā)展，對計算機(jī)人才的需求也越來越大。大學(xué)是個培養(yǎng)人才的地方，計算機(jī)專業(yè)也是大學(xué)的重點專業(yè)，在大學(xué)里怎樣更好地培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)的應(yīng)用能力，怎樣更好地培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)思維能力是程序設(shè)計課程的重點目標(biāo)。論文從Python程序設(shè)計課程入手，分析總結(jié)了在教學(xué)過程中教師如何設(shè)計該課程的教學(xué)方式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)編程技巧的同時提升獨立思考問題、獨立分析問題、獨立解決問題的能力，也可以為以后的計算機(jī)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：計算思維;教學(xué);策略

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0122-02

“計算機(jī)的建立是在數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上”，不管是智能機(jī)器人、還是智能手機(jī)，他們的應(yīng)用背后都離不開計算的作用。我校信息技術(shù)學(xué)院開設(shè)Python程序設(shè)計課程已近5年，在教學(xué)中可以增加一些計算課程，因為計算思維就是逐漸讓學(xué)生通過計算數(shù)據(jù)建立起來。程序設(shè)計也具備一定計算邏輯思維，在課堂上老師要根據(jù)程序設(shè)計的知識重新制定教學(xué)計劃和教學(xué)目標(biāo)，因為程序設(shè)計不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，還要教會學(xué)生如何把掌握的技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實生活中。課程可以從基礎(chǔ)的程序設(shè)計開始，讓學(xué)生對現(xiàn)代的信息技術(shù)發(fā)展有一個具體的了解，從而可以更好地學(xué)習(xí)編程，深入研究“Python程序設(shè)計”。本文通過對計算思維的“Python程序設(shè)計”課程教學(xué)進(jìn)行研究，提出了相關(guān)的問題和策略。

1 計算思維對于Python程序設(shè)計教學(xué)的重要性

1.1 提高學(xué)生的計算邏輯思維

程序設(shè)計可以說一個計算機(jī)的后臺，在大學(xué)學(xué)習(xí)程序就是類似編程的專業(yè)，計算思維是學(xué)習(xí)程序設(shè)計的基礎(chǔ)。教師也要在教學(xué)方式上不斷創(chuàng)新，提高學(xué)生的計算思維，這樣才能鞏固學(xué)生的知識，為學(xué)生以后的職業(yè)生涯打下良好的基礎(chǔ)。教學(xué)方式的改變是在課堂上教師可以讓學(xué)生觀看關(guān)于程序設(shè)計的視頻，讓學(xué)生可以自己進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后讓學(xué)生動手操作進(jìn)行程序設(shè)計，如果光靠看是學(xué)不會的，在操作空閑時間，要鍛煉學(xué)生的計算能力，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，這樣學(xué)生才可以在設(shè)計程序時有一個良好的邏輯思維。

1.2 為國家培養(yǎng)更多的技術(shù)人才

現(xiàn)代隨著科技的發(fā)展，人才的需求也越來越大，真正的技術(shù)人才是具備能力和經(jīng)驗的。計算思維不僅是讓學(xué)生可以更好地學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計，而是可以在以后的人生可以為國家的科技事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。華為手機(jī)在近幾年橫空出世的原因是什么，是具備最強(qiáng)的技術(shù)和敢于競爭的勇氣，不要小看一個程序設(shè)計，因為電子設(shè)備的應(yīng)用和程序有很大的聯(lián)系，所以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維也變得更有意義，教師也要有一個長遠(yuǎn)的教學(xué)眼光，用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法去提高學(xué)生的計算思維，提高學(xué)生的程序設(shè)計能力，為社會做出一定的貢獻(xiàn)。

2 傳統(tǒng)的“Python程序設(shè)計”課程教學(xué)出現(xiàn)的問題

2.1 教師對“Python程序設(shè)計”教學(xué)方式不熟悉，傾向于老式教學(xué)

一些老師在課堂教學(xué)時，不會利用新型科技產(chǎn)品，以至于不會利用“Python程序設(shè)計”來講課，這樣就導(dǎo)致了講課的效率變得緩慢，同學(xué)們的學(xué)習(xí)效率也變得非常慢。還有一些老師傾向于老式的教學(xué)，這樣的教學(xué)方式不僅讓教師講課疲憊、效率低下，同學(xué)們在上課的時候也是非常迷茫，注意力分散，同時，在大學(xué)階段很多的教室都是大型的教室，老師的講課速率更是慢下了很多，同學(xué)們上課的時候聽老師的聲音也可能聽不清楚，這就對學(xué)生們學(xué)習(xí)產(chǎn)生了很大的影響，所以教師們對新型的教學(xué)方式不熟悉就會導(dǎo)致，課堂進(jìn)度慢，學(xué)習(xí)效率低。

2.2 教學(xué)評價方式單一

每個學(xué)期末教師都會對學(xué)生進(jìn)行本學(xué)期的評價，來反映同學(xué)們在這個學(xué)期的各種情況，一般都會采用期末考試成績來進(jìn)行最終的評價，這樣對于那些成績差的同學(xué)就會是一種苦惱，因為部分同學(xué)對計算思維的理解不深入不透徹，導(dǎo)致在初接觸編程語言，特別是“Python程序設(shè)計”這類靈活的程序設(shè)計語言把握不住其算法和編程技巧，出現(xiàn)編程能力較差（閱讀運行現(xiàn)有程序沒問題，獨立設(shè)計就不能很好上手）。所以教師應(yīng)改進(jìn)評價方式，結(jié)合每個同學(xué)的特點，多方位全面進(jìn)行考察，目的旨在提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3 基于計算思維的“Python程序設(shè)計”課程教學(xué)的策略

3.1 依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，編輯技術(shù)和數(shù)據(jù)的分析

為了提高學(xué)生的計算思維和對數(shù)據(jù)分析及處理的能力，在課堂中將“Python程序設(shè)計”課程分為不同的幾個模塊，來便于學(xué)生們學(xué)習(xí)。模塊可以分成基礎(chǔ)模塊和高級模塊兩個大的模塊，以便于教學(xué)方案的實施?；A(chǔ)模塊主要包含：基本理念、基本編程、環(huán)境創(chuàng)設(shè)、基礎(chǔ)程序流程、函數(shù)定義、基本數(shù)據(jù)類型、表達(dá)式和運用、面對對象、常用系數(shù)函數(shù)等編程。而高級模塊則主要包含：多維結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集分析包Psndas、數(shù)據(jù)可視化庫Matplotlib的制作等等、這兩個模塊在教學(xué)的時候需要根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)狀況并對其進(jìn)行分析，并針對學(xué)生合理運用這兩個模塊，幫助學(xué)生們在課堂上的學(xué)習(xí)。同時，教師應(yīng)對這兩個大的模塊進(jìn)行無縫銜接，保證在學(xué)習(xí)完基礎(chǔ)知識后，可以有練習(xí)的時間，對所學(xué)的基礎(chǔ)知識加深印象，并對所學(xué)的基礎(chǔ)知識進(jìn)行鞏固。還可以通過導(dǎo)入真實的案例并對其進(jìn)行講解，以便于同學(xué)們對知識的理解，并把所學(xué)的知識消化，變成自己的知識！老師們還可以利用這個讓同學(xué)們交作業(yè)時不再受空間和時間的限制，可以利用這個在循環(huán)的硬件條件下，完成課前的預(yù)習(xí)以及課后的復(fù)習(xí)，作業(yè)加深對知識的印象。同時還要給學(xué)生們提供多維度且立體化的教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)包，其中包含：教材、相關(guān)的PPT課件、相關(guān)的真實案例、課堂學(xué)習(xí)視頻、參考資料等，這樣有便于學(xué)生們學(xué)習(xí)，同學(xué)們可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)狀況來對自己設(shè)定一個學(xué)習(xí)計劃，這樣就有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

例如：在進(jìn)行海龜圖Turtle庫的講解時，可以利用多媒體讓學(xué)生對設(shè)計的流程、畫圖的過程等進(jìn)行觀看，然后在學(xué)生不懂的地方再進(jìn)行講解，在講課過程中，對于計算的題目，老師要讓學(xué)生多次練習(xí)，不管是學(xué)習(xí)那一張的內(nèi)容，都要認(rèn)真對待，在課堂可以開展一個關(guān)于軟件設(shè)計的小游戲，讓學(xué)生進(jìn)行比賽，這樣課堂就不會變得煩悶，在課堂上讓學(xué)生自己動手進(jìn)行操作，然后由老師評分，勝利的學(xué)生可以獲得對應(yīng)的獎勵，從而提高學(xué)生的興趣，鞏固學(xué)生的設(shè)計知識，更好地提高學(xué)生的計算思維。

3.2 采取創(chuàng)新教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

現(xiàn)在我們的教學(xué)方式都是教師在講臺上講，學(xué)生們在臺下聽即“老師教，學(xué)生練”的教學(xué)模式。但是這個教學(xué)模式看似完美，然而在背后卻是有著不能實時、有效的監(jiān)管，所以學(xué)生們在課前的預(yù)習(xí)階段和在課后的復(fù)習(xí)階段都取不到很好的效果，導(dǎo)致學(xué)生們對知識生疏、最終在課堂上導(dǎo)致跟不上老師的講課速度，從而跟不上學(xué)習(xí)的步伐，成為淘汰者，進(jìn)而導(dǎo)致課程整體教學(xué)效果不佳。如果將SPOC有效的結(jié)合，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，在教學(xué)中引用SPOC在線課程教學(xué)資源，通過MOOC學(xué)習(xí)平臺可以看到每個高校的課堂學(xué)習(xí)視頻，并利用好MOOC這個學(xué)習(xí)平臺進(jìn)行課前的預(yù)習(xí)和課后的復(fù)習(xí)，這樣同學(xué)們在課前就已經(jīng)對知識有了一點了解，在課堂上老師再對這節(jié)課的知識點進(jìn)行深刻地講解，這樣同學(xué)們就對這節(jié)課所學(xué)的知識點有了深刻的印象，也對知識點有了深層次的理解，同學(xué)們在課后的復(fù)習(xí)階段也可以憑借著自己深刻的印象去復(fù)習(xí)，再一次的學(xué)習(xí)知識加深印象，同時在課下也可以完成高質(zhì)量的課后作業(yè)，這樣大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。老師在課堂教學(xué)的時候，首先要對學(xué)生們的課前預(yù)習(xí)階段進(jìn)行檢查、觀察其完成情況，同時讓同學(xué)們把他們在預(yù)習(xí)的時候覺得自己不會或者不理解的知識點說出來，教師做出標(biāo)記，在后面的講課階段進(jìn)行重要的講解，然后給同學(xué)們留下一定的時間，讓同學(xué)們自己在下面進(jìn)行討論，這樣的討論，每個同學(xué)都可以說出自己的理解程度、理解方式，這樣一些同學(xué)可以對這些同學(xué)的方式進(jìn)行總結(jié)，對這個知識有了更好的理解。

在課后的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，在這個環(huán)節(jié)可以對知識進(jìn)行進(jìn)一步的鞏固，同學(xué)們在一定的時間內(nèi)完成課后作業(yè)，然后以小組為單位進(jìn)行上交，老師進(jìn)行批改，這樣的教學(xué)方式可以很好地督促學(xué)生們的學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.3 結(jié)合實踐教學(xué)培養(yǎng)計算思維，在評價方式上進(jìn)行創(chuàng)新

程序設(shè)計課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力、算法分析能力、用計算機(jī)語言快速方便解決實際問題，所以實踐操作是非常重要的一個培養(yǎng)方向。在大學(xué)階段，同學(xué)們是在有限的課時完成大量的課程，短暫的時間來記住大量的知識點，這樣巨大的學(xué)習(xí)量讓同學(xué)們不堪重負(fù)。所以在“Python程序設(shè)計”課程中教師可以在教學(xué)設(shè)計中從簡單的程序設(shè)計入手，盡量以分析、解釋、理解程序的思路為主，讓同學(xué)們逐步學(xué)會用計算思維來設(shè)計程序的算法，慢慢上手。對于同學(xué)們而言，可以按照實踐項目的內(nèi)容，設(shè)計好算法，畫好流程圖再進(jìn)行程序的編寫調(diào)試運行，在上機(jī)結(jié)束后再對本次實踐過程進(jìn)行總結(jié)、反思，從而提升學(xué)生的計算思維能力。教師在進(jìn)行期末測試時就可以適當(dāng)?shù)亟档涂荚囋嚲淼碾y度，增加平時的實踐項目成績，這樣對那些懼怕考試的學(xué)生就有了一定的保障，如圖1所示，可以全方位多角度對同學(xué)們的進(jìn)行考核，老師可以根據(jù)這個成績來進(jìn)行最終的評價，使同學(xué)們獲取準(zhǔn)確的客觀的學(xué)習(xí)評價。

所以，對于初步進(jìn)行“Python程序設(shè)計”課程的同學(xué)來說重點應(yīng)放在編寫程序和調(diào)試的過程上來，在培養(yǎng)一定的編程能力后才能逐步去結(jié)合實際問題，利用計算思維編寫程序快速解決處理問題，這是一個長期的循序漸進(jìn)的培養(yǎng)培訓(xùn)過程。

4 結(jié)束語

程序設(shè)計是計算機(jī)專業(yè)班同學(xué)學(xué)習(xí)計算機(jī)課程的開始，所以老師也要明白計算思維對于程序設(shè)計的重要性，在目前的程序設(shè)計中仍然存在很多的問題比如學(xué)生會因為有計算的過程而去討厭程序設(shè)計，不能更好地培養(yǎng)計算思維。老師要認(rèn)真對待程序設(shè)計過程中學(xué)生的表現(xiàn)，老師也要自己的教學(xué)方式，多多采取創(chuàng)新的教學(xué)方法，去改變學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在課堂上逐漸培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，鞏固知識，讓更多的學(xué)生可以為國家的科技做貢獻(xiàn)。

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【通聯(lián)編輯：梁書】