培養(yǎng)計算思維的高中Python課程的教學思路

戴元聰

摘 要：計算思維是信息技術學科核心素養(yǎng)的組成部分，更是“互聯(lián)網(wǎng)+”時代公民所應具備的基本素養(yǎng)。Python課程是高中階段信息技術課程的不容忽視的組成部分，也是培養(yǎng)高中生計算思維的有效途徑。筆者在研習《普通高中信息技術課程標準》（2017版）的基礎上，闡述了計算思維的含義，并結合Python課程的本質特征與班級內學生的認知需求，探討了高中Python課程的教學思路，推動計算素養(yǎng)切實貫穿Python課程課堂的各環(huán)節(jié)，為學生成長為適應社會發(fā)展的人才奠定基礎。

關鍵詞： ? 計算思維;高中Python課程;教學思路

Python課程是高中階段信息技術課程的重要組成部分，也是培養(yǎng)計算思維的有效途徑。然而，傳統(tǒng)的“灌輸式”的教學模式下，課堂上師生的“教”與“學”都傾向于機械化，不能夠滿足計算思維培養(yǎng)的需求，所以要想促進計算思維落實在Python課程的課堂上，就必須要圍繞計算思維的含義，結合高中生的認知特征與需求進行教學思路研究，促進Python課堂上師生“教”與“學”的改變，使學生學習掌握理論知識的同時形成計算思維，更好地推動高中生信息技術素養(yǎng)的提升與發(fā)展。為此，筆者在研習《普通高中信息技術課程標準》（2017版）的基礎上，闡述了計算思維的含義，并結合實例探討了高中Python課程的教學思路。

一、計算思維的含義

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，計算思維不再是信息技術相關領域人員應當具備的基本思維，而是當代公民皆應具備的思維模式，尤其隨著2017版《普通高中信息技術課程標準》的頒布實施，計算思維培養(yǎng)已經(jīng)成為當代一線信息技術教師亟待解決的問題。計算思維，是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生一系列思維活動，其具有較強的抽象性，具體來講就是：面對問題時能夠將次要內容剝離出去，關注問題的核心，促進問題從“煩瑣”轉向為“簡單”。計算思維走進高中Python課程，很大程度上提升了計算思維的針對性，尤其結合具體的問題，促進學生自然而然地聯(lián)想、建立模型，水到渠成地動手實際操作，使學生在“想象”“建立”“操作”的過程中潛移默化地培養(yǎng)計算思維。

二、Python

（一）什么是Python

Python是一種高級計算機編程語言，不僅可以用Python編程，還可以閱讀源代碼。與一些計算機程序不同，Python更注重解決問題的計算，弱化了傳統(tǒng)的計算機程序規(guī)則。這樣的好處是學生在學習Python的同時可以更專注于計算和程序本身，不會在程序的規(guī)則和語法上浪費太多時間。畢竟高中生時間緊，又不是專門學計算機的。Python更有利于培養(yǎng)學生的計算思維。Python本身不是目的，只是提高高中生計算思維的工具。

（二）Python的特點

Python語法簡單，程序簡單，容易理解。高中生在學習中可以提高計算效率，減少代碼的使用，這樣學習Python就不是一件很難的事情。例如：在Python中，你不需要程序強制縮進。Python有很多功能，可以滿足高中學習中的基本運算，讓教師和同學不需要額外花時間去補充其他程序。Python是最接近人類自然語言的編程，提高了教學中的便利性，更便于高中生學習和使用。另外Python比C++和JAVA簡單，直接編程計算。Python的許多特點表明，在高中信息技術課程中選擇Python語言進行教學是明智的。高中生通過學習Python，可以輕松掌握這門學科，培養(yǎng)計算思維，這也是開設這門學科的目的。高中生成就感和計算思維的達成，預示著一舉多得目標的實現(xiàn)。

（三）Python和計算思維之間的聯(lián)系

高中學習Python課程的目的是培養(yǎng)計算思維，所以Python課程是計算思維的載體。高中生通過Python課程的學習，在學習中閱讀和計算相關資料，在一步步解決問題的路上，自然在Python程序的計算中提高了計算思維。在Python課程中，學生以抽象的方式解決實際問題，在這個過程中，進行計算、歸納、總結并得出結論，這整個過程就是計算思維的體現(xiàn)。由此可見，Python是計算思維的載體，體現(xiàn)在Python計算中。正是Python與計算思維有著密不可分的關系，在高中新課改中使用Python程序來提高學生的計算思維。信息技術教學需要質量和效率，兩者缺一不可[1]。

三、計算思維在高中教學中的應用現(xiàn)狀

（一）課堂教學模式過于古板

與其他類型的教學相比，計算機輔助教學法要求教師準確確定計算機知識的方向，引入新的教學方法和教學內容，并采用相應的計算機輔助教學方法。但在高中，課堂教學已經(jīng)過時，嚴重制約了學生計算機思維的發(fā)展。在我國大多數(shù)高中，計算機課程在教學上還比較落后，仍然是按照教師在傳統(tǒng)教學經(jīng)驗基礎上發(fā)展起來的內容和方法進行的，對學生學習效果的影響也制約了學生計算機思維的形成。

（二）教師的教育水平需要提高

教師的教育水平對學生的學習成績和思維有很大的影響，高素質的教師能夠有效地培養(yǎng)學生的計算思維，而相對較弱的教師卻不能培養(yǎng)學生高質量的知識和科學思維。我國還有很多學校缺乏符合計算機技術教師選拔的標準和要求，在非專業(yè)或低技能教師的情況下，學生的學習興趣和學習效果明顯下降，也在一定程度上影響了學生計算思維技能的培養(yǎng)。

四、基于計算思維的高中Python課程的教學思路

Python是一種計算機語言，相對比其他計算機語言來講，Python語言的功能強大、語法簡單、類庫豐富，尤其對于高中階段學生來講，Python語言更容易上手，尤其學生用Python語言編寫程序的過程中強化解決問題能力的提升，滿足高中生認知與學習的需求，真正地讓計算思維扎根于課堂，有效地避免計算思維淪為課堂包裝的感染。這就需要，教師明確“灌輸式”教學模式與計算思維培養(yǎng)的“不適用”與“不實用”，更要結合Python課程的本質特征與班級學生的認知需求，對高中Python課程的教學思路進行研究，構建“素養(yǎng)”與“知識”協(xié)同發(fā)展的課堂，助力計算思維的培養(yǎng)。

（一）合理設計內容

Python語言的難度不高，但對于高中生來講，其仍舊較為陌生，所以絕大部分學生對Python課程的興趣缺缺，更遑論積極主動地利用Python語言解決實際問題，且解決問題的過程中促成計算思維培養(yǎng)的落實。因而在Python語言的課程上，教師不能生硬地按照教科書進行講授，而是要結合班級學生的認知程度與學習實況，對Python的內容進行合理的安排、科學的調整，確保學生跟上課堂教師“教”的步伐，進而更好地理解、掌握課堂的目標內容。Python課堂的內容大致分為三維度，依次為：

一是，Python語言的含義、作用以及基本操作。該維度的內容也就是日常提到的理論知識，其難度較低，但如若不能合理地安排，較容易讓學生的學習興趣“低迷”，導致學生對含義理解不精準、作用知道不全面、操作了解不客觀，進而影響接下來操作性內容的學習。所以理論知識學習階段，教師要貫徹“以生為本”的教學理念，引導學生分析、思考，為學生提供“看”含義、“見”作用的平臺，很大程度上確保學生“知”理論的過程中處于“思”的狀態(tài)。

二是，Python程序設計的基本語句及結構。無論是基本語句還是基本結構，都是學生進行實際操作的基礎，所以學習該維度內容時，教師不能言簡意賅、單刀直入地告知，而是要為學生提供思考、交流的空間與平臺，讓學生對基本語句與基本結構的學習從“知道”轉向“消化”，促使學生產生用“語句”、用“結構”進行創(chuàng)新、創(chuàng)造的欲望，為接下來的實際操作奠定基礎。

三是，運用各種算法知識進行Python設計。算法知識的理解難度較高，因此課堂上，教師不能照本宣科，而是要靈活地運用各種算法知識進行Python的設計，使學生“看”算法知識靈活運用的基礎上理解掌握各算法知識，進而讓學生結合自己掌握的知識進行設計與編寫，助力學生計算思維的培養(yǎng)[2]。

學習三維度內容過程中，教師要始終貫徹“以生為本”的教學理念，引領學生從簡及難、從表及里、從理論到實踐掌握Python，一方面有助于消除學生與Python的陌生感，很好地解決學生學習Python時帶有的消極情緒，如恐懼、厭惡等，另一方面也能夠促使計算思維真正地滲透于Python課堂，更好地推動對學生計算思維的培養(yǎng)。

（二）改進教學方法

眾所周知，“好”的教學方法不僅能夠提高課堂中師生“教”與“學”的質量，構建高效率的課堂，還能夠豐富課堂的教學內容、活躍課堂的教學氛圍，構建富有生命力的課堂，因而面對傳統(tǒng)“灌輸式”教學模式在培養(yǎng)計算思維的不足時，教師要有意識地改進課堂上采用的教學方法，尤其培養(yǎng)計算思維的Python課堂上，教師要立足于學生的思維水平與認知需求，著眼于Python語言的本質特征，逐步形成具有班級學生認知特性的教學方式，促進計算思維與課堂教學的深度融合。

Python語言對于高中生來講較為陌生，而其具有的抽象性，更使部分學生談“Python”色變。作為一線的信息技術教師，如若未能及時地“看到”班級學生的談“Python”色變，隨著時間的推移學生定然會產生厭惡、恐懼等不良情緒，進而影響課堂上師生“教”與“學”的質量與效率，同時也不利于計算思維在Python課堂上的滲透。因而，如何讓學生接受并愛上Python語言？則是當代一線信息技術教師改進教學方法的基本目標，而為了實現(xiàn)計算思維的培育，教師可以借助現(xiàn)代化信息技術將抽象性的具體知識、內容轉化為形象性的模型結構，降低學生對知識理解、掌握的難度，促使學生自覺主動地進行深刻的思考、靈活的運用，在學生“思考”與“運用”的過程中促成計算思維的培養(yǎng)。如，教師可以將算法（結構）等內容與生活中的具象事物聯(lián)系起來，引領學生于腦海中建立一個生動又具體的形象意義，而建立的過程中，學生的大腦始終處于“思”的狀態(tài)，更重要的是，潛移默化地將“算法”與“生活”聯(lián)系起來，促使學生逐步具備利用算法解決實際問題的技能，助力計算思維的培養(yǎng)、形成以及發(fā)展[3]。

（三）創(chuàng)新教學模式

“灌輸式”教學模式不能滿足信息技術學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的需求，這是眾所周知、毋庸置疑的，所以要想實現(xiàn)計算思維的培養(yǎng)，教師理當在認知傳統(tǒng)教學模式弊端的基礎上進行創(chuàng)新。結合Python課程的本質特征，教師對課前預習、課中學習，以及課后深化三個階段進行了研究，具體如下：

一是，課前預習。該階段，教師并未讓學生走馬觀花地“看”教科書，而是利用班級微信群發(fā)布預習任務單，讓學生有目標地“看”教科書、有目的地查閱相關資料。這樣的預習，一方面能夠提升學生的預習效果，使學生清楚自身知識的“優(yōu)”與“缺”，另一方面也能夠鍛煉、提升學生的自主學習能力，為學生今后的終身學習奠定良好的基礎。

二是，課中學習。該階段被教師分為“解疑答惑”與“合作探究”兩大環(huán)節(jié)。其中“解疑答惑”環(huán)節(jié)的主旨就是幫助學生解決預習過程中遇到的“問題”、產生的“疑惑”，在具體的課堂上，教師可以根據(jù)“問題”（疑惑）提出的遍數(shù)，判定是進行重點講解還是單獨指導，提升了教師“教”的針對性與有效性;“合作探究”環(huán)節(jié)的關鍵就在于師生之間、生生之間溝通、交流的有效性，因此具體實施時，教師不能做“座上賓”而是要充當“參與者”，積極地點撥與引導，保證學生探究有效性與方向性。

三是，課后深化。該階段，教師要求學生依據(jù)課堂上的意見與指導進行修正與完善，更重要的是，教師要利用班級微信群提出階梯式的問題，引領學生對課堂內容進行深度掌握。

（四）開展啟發(fā)式教學，引導學生學習

啟發(fā)式教學是一種有效的教學干預模式，可以幫助學生發(fā)展計算思維。教師在引導學生解決問題的過程中，首先要讓學生進行反思和回憶，即讓學生用寫好的代碼來對應教師提出的問題，探究這個代碼是否能解決這些問題，幫助學生把思維變成目標導向和結果導向的思維。其次，在解決問題的過程中，教師要引導學生循序漸進地反思自己，并對其他團隊成員編寫的代碼進行實質性的回顧，探究自己的代碼與其他學生的代碼的異同，通過批判性思維探究自己的不足，這將使學生掌握循序漸進的學習方法。

（五）為Python教學提供充足的資源

Python課程作為一門計算機課程，需要相關的配套設施跟上，才能順利發(fā)展和學習。其中不僅硬設施需要跟上，軟設施也需要跟上。比如學校需要聘請有專業(yè)知識的教師授課，以保證高中Python教學的課堂質量;學校需要改善相關教室和配套電腦。Python課程是一門實踐性很強的課程，只有硬件跟上了，學生才能動心。只有學校重視信息技術教學，營造主動學習、熱愛信息技術的氛圍，師生才會更加重視Python學習。只有重視了，才能提高學生的計算思維。

結束語

綜上所述，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，信息技術已經(jīng)被廣泛地應用于社會的各個領域，且給人們的思維帶來了更新。所以作為當代一線的信息技術教師，不能局限于信息知識的傳授，而是要在注重培養(yǎng)學生動手操作能力的同時發(fā)展學生的計算思維，推動學生信息素養(yǎng)的發(fā)展。具體落實時，教師要貫徹“以生為本”理念進行創(chuàng)新與設計，尋找“知識”與“思維”的契合點，構建高效又鮮活的課堂，助力計算思維的滲透。高中信息技術課程中的Python教學是提高學生計算思維的重要途徑，Python的學習需要教師和學生的共同努力。

參考文獻

[1]郁曉華，肖敏，王美玲，等.基于可視化編程的計算思維培養(yǎng)模式研究：兼論信息技術課堂中計算思維的培養(yǎng)[J].遠程教育雜志，2017（6）：12-20.

[2]倪俊杰.Python教學：編程如何培養(yǎng)學生計算思維[J].中國信息技術教育，2017（19）：27-29.

[3]韓捷.從計算思維培養(yǎng)角度談高中Python課程教學模式[J].啟迪與智慧（中），2020（9）：86.