學(xué)習(xí)Python 編程語(yǔ)言對(duì)中職學(xué)生計(jì)算思維培養(yǎng)的探究

擺玲 李菲

隨著計(jì)算思維理念在我國(guó)的不斷興起和發(fā)展，計(jì)算思維改善著已有的一些理念和認(rèn)知，具備計(jì)算思維能力已成為當(dāng)今人才的一項(xiàng)重要技能指標(biāo)。自2019年開(kāi)展1+X證書制度試點(diǎn)工作以來(lái)，深化復(fù)合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)培訓(xùn)模式和評(píng)價(jià)模式改革，暢通技能人才成長(zhǎng)通道，拓展就業(yè)創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)。中等職業(yè)學(xué)校的教師需要掌握一定的計(jì)算思維能力、主流開(kāi)發(fā)編程語(yǔ)言和現(xiàn)代化教育思想，以適應(yīng)培養(yǎng)未來(lái)智能化時(shí)代的技能型中職學(xué)生。近些年，國(guó)內(nèi)一些高校和中職院校都陸續(xù)開(kāi)設(shè)了《Python基礎(chǔ)》課程，為學(xué)生進(jìn)入社會(huì)打下最基本的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。Python編程語(yǔ)言是目前最流行最接近人類語(yǔ)言、應(yīng)用十分廣泛的編程語(yǔ)言，比較適合在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。就目前中職學(xué)校開(kāi)設(shè)程序類課程教學(xué)情況看，仍存在著課程目標(biāo)不夠明確、教學(xué)模式單一、學(xué)習(xí)方式不夠靈活等一系列問(wèn)題。本文基于以上現(xiàn)狀和背景，研究將計(jì)算思維引入到中職學(xué)校Python基礎(chǔ)課程教學(xué)中。

一、探究背景

中職教育是在高中教育時(shí)期進(jìn)行的職業(yè)教育，是我國(guó)當(dāng)前職業(yè)教育的重要組成部分。計(jì)算思維、理論思維和實(shí)驗(yàn)思維作為三大科學(xué)思維，在很多科技領(lǐng)域都體現(xiàn)出了它的實(shí)際價(jià)值和廣泛的應(yīng)用性。當(dāng)然，在中職學(xué)生的教育中計(jì)算思維也不能缺乏培養(yǎng)。計(jì)算思維一般通過(guò)分解、抽象、模式識(shí)別和算法等方式將復(fù)雜的工程問(wèn)題重新分解成一個(gè)個(gè)可以求解的問(wèn)題，很適合在工作量很大或者工作任務(wù)處于未知領(lǐng)域的前提下，用計(jì)算思維思考問(wèn)題的方式完成工作任務(wù)[1]。有國(guó)內(nèi)外研究表明，程序設(shè)計(jì)類課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維最有利的學(xué)科[2]。

Python是當(dāng)今最流行的編程語(yǔ)言之一。

（一）學(xué)習(xí)起來(lái)簡(jiǎn)單

變量只要賦值，就可以直接使用，不用先申明再定義后使用。Python有相對(duì)較少的關(guān)鍵字，python有一個(gè)明確定義的語(yǔ)法，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，學(xué)習(xí)起來(lái)更加容易。

（二）移植性

由于Python是開(kāi)源的，可以移植到很多平臺(tái)上，這些平臺(tái)包括Windows、Linux、Macintosh、Solaris、OS/2、VMS、Psion、Acom RISC OS、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、Sharp Zaurus、Windows CE、z/OS、Palm OS、QNX、VxWorks、PlayStation、甚至還有Symbian、PocketPC以及Google基于Linux開(kāi)發(fā)的Android平臺(tái)。

（三）易于閱讀

Python語(yǔ)言更接近人類的語(yǔ)言。Python代碼清晰明了，閱讀Python程序語(yǔ)言就感覺(jué)像是在讀英語(yǔ)一樣。

（四）可擴(kuò)展性和可嵌入性非常好

可以把部分程序用C或C++編寫，然后在你的Python程序中運(yùn)行它們。你也可以把Python編寫的部分程序嵌入你的C或者C++程序中，從而向你的程序用戶提供腳本功能。還有就是Python能夠提供所有主要的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的接口。另外，Python的成功在于它的源代碼相當(dāng)容易維護(hù)。最后就是GUI編程，Python支持GUI可以創(chuàng)建和移植到許多系統(tǒng)調(diào)用。

二、中職編程語(yǔ)言教學(xué)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

（一）中職學(xué)生的特點(diǎn)

中職學(xué)生是一個(gè)特殊的群體，他們?cè)诔踔袝r(shí)期，絕大部分學(xué)生的成績(jī)不是很理想，偏科嚴(yán)重，要么所有科目都不是很理想。所以，很大程度上，學(xué)生心理上都存在一定的缺陷，中職學(xué)校的生源都是被挑選后剩余的學(xué)生，其基礎(chǔ)知識(shí)掌握較為薄弱。大部分學(xué)生理論學(xué)習(xí)熱情不高，缺乏鉆研和持之以恒的精神，學(xué)習(xí)目標(biāo)和人生目標(biāo)不明確，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，學(xué)習(xí)不講究方法，一味地找各種不想學(xué)習(xí)的借口，學(xué)習(xí)上得過(guò)且過(guò)。雖然中職大部分學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)比較差，但智力素質(zhì)并不差。他們的思維敏捷，動(dòng)手能力較強(qiáng)，對(duì)新事物、新觀念容易接受，適應(yīng)性強(qiáng)，追求時(shí)尚，所以，我們必須注重發(fā)掘他們的潛力，努力實(shí)施“因材施教”。加強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手教學(xué)環(huán)節(jié)，改變“填鴨式”的傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法，培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、在實(shí)踐中學(xué)習(xí)進(jìn)步。

（二）編程教學(xué)課程過(guò)于陳舊，跟不上時(shí)代主流的發(fā)展趨勢(shì)

大部分學(xué)校關(guān)于程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容仍舊停留在VFP、VB上。當(dāng)今社會(huì)是信息時(shí)代爆炸的社會(huì)，時(shí)代對(duì)于編程技術(shù)的掌握也越來(lái)越快速、越來(lái)越具體。由于Python更為簡(jiǎn)單、方便使用，尤其是人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的火爆，使得Python成為近些年最受歡迎的人工智能技術(shù)編程語(yǔ)言。

（三）教學(xué)方式過(guò)于傳統(tǒng)，不注重教學(xué)過(guò)程

在編程語(yǔ)言教學(xué)中，教師仍使用最傳統(tǒng)的教學(xué)方式講授法，進(jìn)行課程的講解。教師只注重學(xué)生最后的學(xué)習(xí)成果，通過(guò)學(xué)習(xí)成果來(lái)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，忽略了教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生自身能力的培養(yǎng)和計(jì)算思維的形成。

教學(xué)過(guò)程基本是照搬課本上的知識(shí)，這樣嚴(yán)重阻礙了學(xué)生的創(chuàng)造力，也不利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

（四）教學(xué)目的忽視思維的培養(yǎng)，無(wú)法學(xué)以致用

整個(gè)課程都是由教師自己推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容，在教授重難點(diǎn)過(guò)程中沒(méi)有引發(fā)學(xué)生思考，沒(méi)有對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練﹐只是將所有操作步驟全部演示給學(xué)生，學(xué)生只要仿照教師操作就可以完成教學(xué)任務(wù)。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，只是純粹的模仿，并未真正的領(lǐng)會(huì)理解。因此，在實(shí)際操作遇到無(wú)法解決的問(wèn)題時(shí)，無(wú)法獨(dú)立思考，積極探索自主解決問(wèn)題，只能依靠尋求教師和同學(xué)的幫助。這種教學(xué)方式無(wú)法調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，無(wú)法引起學(xué)生的專注度，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣也大大減少，對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)也不利。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有經(jīng)過(guò)思維形成的過(guò)程、分析的過(guò)程、概括的過(guò)程、抽象的過(guò)程﹑總結(jié)的概括過(guò)程，也沒(méi)有與其他知識(shí)進(jìn)行遷移思維的訓(xùn)練，所以學(xué)生無(wú)法將思維遷移到現(xiàn)實(shí)生活中，無(wú)法學(xué)以致用。

教師評(píng)判學(xué)生掌握的學(xué)習(xí)情況，完全取決于學(xué)生最后的學(xué)習(xí)成果，并未形成過(guò)程性評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)只重視最后的成果，忽視學(xué)生中間過(guò)程的思維，對(duì)學(xué)生片面的評(píng)價(jià)不利于學(xué)生計(jì)算思維的形成和發(fā)展。

三、中職程序設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言教學(xué)改善的策略

（一）信息數(shù)字技術(shù)無(wú)處不在

特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展和普及，虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界不斷相互滲透融合。飛速發(fā)展的時(shí)代要求我們?cè)诓粩嗉橙≈R(shí)的同時(shí)更要注重思維的發(fā)展，所以要將計(jì)算思維貫徹于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

為了確保學(xué)習(xí)者掌握課程知識(shí)，并使用計(jì)算思維來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。基于計(jì)算思維的教學(xué)，教會(huì)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題﹑解決問(wèn)題、總結(jié)問(wèn)題。教師要構(gòu)建計(jì)算思維教學(xué)模型就要根據(jù)計(jì)算思維操作性定義，給出計(jì)算思維一般解決問(wèn)題的步驟來(lái)解決程序設(shè)計(jì)問(wèn)題。學(xué)習(xí)者能夠?qū)W習(xí)使用信息技術(shù)工具來(lái)處理問(wèn)題，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，然后將信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算思維方法和IT應(yīng)用能力，是一種高層次的思維能力，也是綜合創(chuàng)新人才的需要。

（二）理論與生活相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)用

教師在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要注重科學(xué)理論與客觀實(shí)際相結(jié)合，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。教師盡可能地創(chuàng)設(shè)出符合學(xué)生認(rèn)知觀的教學(xué)情景，幫助學(xué)生從書中抽象的知識(shí)映射到實(shí)際生活生動(dòng)的案例，由抽象變直觀，這樣可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)要將直觀、生動(dòng)的教學(xué)活動(dòng)抽象，概括為所要掌握的知識(shí)。再由教師引導(dǎo)，在理論的指導(dǎo)下，使學(xué)生發(fā)散思維﹑舉一反三，聯(lián)系到生活中的問(wèn)題，分析問(wèn)題、形成解決方案﹑解決問(wèn)題。使學(xué)生的計(jì)算思維來(lái)源于生活、形成于課堂﹑解決于實(shí)際。

（三）注重獨(dú)立思考與小組探究合作學(xué)習(xí)，完善評(píng)價(jià)體系

獨(dú)立思考是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的前提，也是學(xué)生培養(yǎng)計(jì)算思維的必要條件。小組探究合作學(xué)習(xí)主要是通過(guò)小組激烈的討論，互相啟發(fā)，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以解決問(wèn)題得到結(jié)果的過(guò)程。但是小組探究合作學(xué)習(xí)必須建立在獨(dú)立思考學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，那么我們要善于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。所以教師在教學(xué)過(guò)程中組織學(xué)生參與討論或探索之前，一定要留給學(xué)生充分的時(shí)間讓學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和思考。

由于計(jì)算思維是抽象的，不容易直接測(cè)量。只能在多種情境中觀察學(xué)生的具體表現(xiàn)，判斷學(xué)生是否具有相關(guān)計(jì)算思維素養(yǎng)。通過(guò)觀察學(xué)生課堂的計(jì)算思維外顯行為，構(gòu)建起評(píng)價(jià)測(cè)量表，這樣便于教師通過(guò)計(jì)算思維行為觀察學(xué)生計(jì)算思維外顯行為，有益于計(jì)算思維評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)施。由過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，全面地評(píng)價(jià)出學(xué)生的計(jì)算思維培養(yǎng)情況。

四、中職編程語(yǔ)言課堂實(shí)踐

基于計(jì)算思維操作性概念和中職編程課程分析研究，本文構(gòu)建出計(jì)算思維的教學(xué)模式——CTPT教學(xué)模式用于課堂教學(xué)實(shí)踐，以《程序的控制結(jié)構(gòu)》（第一課時(shí)）為例。具體的操作步驟如下（僅供參考）。

（一）建構(gòu)與學(xué)生生活貼近的教學(xué)情境

在課程的一開(kāi)始，為使學(xué)生較快投入到課堂中，教師營(yíng)造一個(gè)學(xué)生比較感興趣的生活情景。教學(xué)情境的建構(gòu)可以通過(guò)案例情景、提問(wèn)情景、游戲情景等方式導(dǎo)入，緊貼學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)環(huán)境。這樣學(xué)生容易與先有的知識(shí)發(fā)生聯(lián)系，更容易接受新的知識(shí)，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，容易聯(lián)想到生活中的各種小程序，這樣就很輕松地引出“程序”這個(gè)抽象的概念。思維來(lái)源于生活，服務(wù)于生活。我們只有把計(jì)算思維的思想運(yùn)用到學(xué)習(xí)生活中，學(xué)生才能真正掌握計(jì)算思維。

（二）啟發(fā)學(xué)生自己分析問(wèn)題并且解決問(wèn)題

學(xué)生分析問(wèn)題包括學(xué)生分解情境中的問(wèn)題、進(jìn)行討論、形成思路、與同學(xué)分享解決的辦法。教師針對(duì)具體情景提出相關(guān)的問(wèn)題，學(xué)生在教師的幫助和引導(dǎo)下將問(wèn)題進(jìn)行細(xì)化分解，學(xué)生綜合運(yùn)用已有的知識(shí)，對(duì)能解決的問(wèn)題形成解決思路，同學(xué)之間進(jìn)行思路分享﹑共同討論解決問(wèn)題思路的優(yōu)缺點(diǎn)，以及可行性;根據(jù)討論的結(jié)果及時(shí)調(diào)整思路。對(duì)于不能解決的問(wèn)題，學(xué)生相互討論探究出不能解決問(wèn)題的解決思路和方向。

（三）組織學(xué)生總結(jié)提升并進(jìn)行知識(shí)新授

在學(xué)生討論探究過(guò)程中，教師不斷搜集學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)遇到的困難和問(wèn)題，將問(wèn)題歸納匯總，并一一解答，由此引出新授課內(nèi)容。教師借此著重講解重難點(diǎn)，以便學(xué)生更好地解決后續(xù)遇到的問(wèn)題。

（四）指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)

程序編寫部分要求學(xué)生獨(dú)立地設(shè)計(jì)算法、編寫代碼、運(yùn)行測(cè)試和調(diào)試改進(jìn)代碼程序。程序設(shè)計(jì)編寫過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維要素最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，只有學(xué)生親身實(shí)踐進(jìn)行操作，才能潛移默化地在程序編程過(guò)程中完成計(jì)算思維的發(fā)展和能力的培養(yǎng)，從而轉(zhuǎn)移、運(yùn)用到日常生活和工作中。

（五）組織學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)和總結(jié)

通過(guò)總結(jié)性評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)綜合測(cè)評(píng)學(xué)生計(jì)算思維要素的培養(yǎng)情況，更為直觀地看出學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展情況。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，教師要組織學(xué)生進(jìn)行多元化的評(píng)價(jià)，不僅自己要進(jìn)行評(píng)價(jià)，還要組織學(xué)生自我評(píng)價(jià)和對(duì)小組成員之間進(jìn)行互評(píng)，全班同學(xué)對(duì)于編程思路和最后的程序評(píng)價(jià)。多元評(píng)價(jià)有助于對(duì)學(xué)生更客觀、更全面、更側(cè)重于態(tài)度的評(píng)價(jià)。

在課堂最后環(huán)節(jié)。教師組織學(xué)生回顧、反思、總結(jié)課堂的主要內(nèi)容，對(duì)教學(xué)活動(dòng)中出現(xiàn)的問(wèn)題是如何進(jìn)行探討和解答的，這一過(guò)程是學(xué)生鞏固新授知識(shí)和回味計(jì)算思維的過(guò)程。

五、結(jié)語(yǔ)

作為一名中職計(jì)算機(jī)教師，如何在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)編程課程中落實(shí)計(jì)算思維培養(yǎng)目標(biāo)，是我們正在面臨的和必須解決的問(wèn)題。計(jì)算思維是現(xiàn)代人在面對(duì)生活中復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)思維，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分解，組織形成解決方案的思維活動(dòng)。計(jì)算思維是當(dāng)代學(xué)生的核心素養(yǎng)之一，具備核心素養(yǎng)的人才能順應(yīng)飛速發(fā)展的信息時(shí)代，把握終身學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。當(dāng)前，學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)仍在嘗試摸索階段，與其相關(guān)的理論實(shí)踐還不足。要促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展就必須盡快完善計(jì)算思維理論體系，豐富計(jì)算思維的情感價(jià)值來(lái)指導(dǎo)關(guān)于計(jì)算思維培養(yǎng)的教學(xué)模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]Wing J M.Computational Thinking[J].Communication of the ACM，2006（3）：33-35.

[2]李玉香，于張紅，李可強(qiáng)，等.試析Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)[J].電腦與電信，2017（10）：17-19.

作者簡(jiǎn)介：擺玲（1988-），女，新疆烏魯木齊人，大學(xué)本科，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)教育技術(shù)研究。