Python程序設計課程對培養(yǎng)中職生計算思維的功效探究

福建省霞浦職業(yè)中專學校 譚小虎

計算思維是信息技術教育教學應當重視的主導思想，對這一主導思想的強調(diào)，將使中職學生在未來學習之路上走得更順暢，讓他們的信息技術能力提升、思維構建得到穩(wěn)固的基礎保障?，F(xiàn)結合Python程序設計課程的具體教學，展開探索中職計算思維培養(yǎng)優(yōu)勢、策略，策略中主要涉及到課前精心準備、課中充實內(nèi)容、課后及時完善等要點。

近些年來，Python語言程序設計愈加受到各中職學校的重視，同Python程序設計有關的課程發(fā)展速度也非?？?。在面對本項課程教學任務時，教師應當注意到一個問題，即本課程實施同學生的計算思維能力培養(yǎng)之間，具有相互促進、和諧統(tǒng)一的關系，也就是Python課程可帶動學生計算思維發(fā)展，學生的計算思維又可反過來作用于Python課程的優(yōu)化，使課程推動變得更為順暢[1]。所以中職教師要在Python程序設計課程對于中職生計算思維培養(yǎng)功效實行分析探究，并于教學期間嘗試應用功效改善具體策略。

1 計算思維的內(nèi)涵

計算思維屬于科學思維之中的一種，而科學思維所側(cè)重強調(diào)的是人們在理性認知世界期間，利用對可獲得材料的整理與修正產(chǎn)生的一種意識，并在判斷及推理促進下逐漸表現(xiàn)事物發(fā)展規(guī)律[2]。大量認知實踐證明：科學思維的取得，無法離開理論、實驗、計算這幾個步驟，幾個步驟中，理論為研究基礎與核心動力，實驗可達到推理驗證的效果，而計算思維的功能則在于對問題的解答與系統(tǒng)化設計。因為計算的功能特點之抽象化與自動化特殊性，使之在信息時代來臨后，愈加體現(xiàn)出其科學思維形成優(yōu)勢。換言之，如果想達到良好的數(shù)據(jù)高效存儲與分享效果，便需要使用者擁有足夠的計算思維能力，以便使人和計算機統(tǒng)一于一處。而在中職教學期間，將計算思維融入進來，并加重針對它的應用分量，則同樣是有效促進學生提高問題認知能力、分析能力、解決能力的必要做法。同時，若注意到計算思維應用范圍之廣闊，以及是人們所要擁有的基礎能力，則還要明確：持續(xù)性補充學生計算思維，同樣是促進學生在未來學習、工作中取得突出進步的必然選擇。

2 Python程序設計的優(yōu)勢

2.1 Python程序設計優(yōu)勢概說

Python屬于一種面向?qū)ο蟮慕忉屝统绦蛟O計語言，該程序設計語言來源于1989年荷蘭人Guido van Rossum所做的純粹自由軟件發(fā)明，它的源代碼、解釋器遵循GPL協(xié)議，在使用時具有語法簡捷清晰的優(yōu)勢，可強制運用空白符進行語句縮進[3]。與此同時，Python庫既豐富又強大，可把用其他語言制作的模塊較輕松地結合起來。

而近年來各編程語言排行榜中，Python之所以都居于較高位置，其原因除了上述優(yōu)勢之外，還在于它的語言時代先進性優(yōu)勢明顯。高科技技術迅猛發(fā)展時代下，技術向日常工作與生活的滲透更為深入與廣泛，而中職院校人才培養(yǎng)目的正是給社會輸出更多具有技術優(yōu)勢之應用型人才。此時探索Python程序設計教學課程的開展策略，可以起到引導學生發(fā)展計算思維的作用，讓學生因?qū)W習而受到未來就業(yè)、生活的啟發(fā)。再者，Python程序設計語言的靈活性很高，可以在多種場景中轉(zhuǎn)換方式，同時具有獨特的機器學習庫，為他們在機器學習上提供堅實理論基礎，這也當被視作是一種時代先進性的特定表現(xiàn)。

2.2 對比視域下的Python使用優(yōu)勢

Python程序設計優(yōu)勢還可通過與其他語言程序設計加以對比來表現(xiàn)?？傮w講，程序設計課程具有顯著培養(yǎng)學生計算思維上之功效，該課程的重點目標在于借助對計算機程序設計語言的說明與講解，使學生掌握與計算機程序設計有關聯(lián)的知識、技能，促進其編程思維的發(fā)

展、編程能力的進步，奠定學習后續(xù)專業(yè)知識的基礎。觀察C語言后可看到：這是一種融合了高級語言、匯編語言特色的程序設計語言，它的數(shù)據(jù)處理能力較強是其優(yōu)勢，然而學校在進行C語言程序設計課程教學時，講解前期語法會耗費很大精力，同時C語言偏向于面向過程，語法上理解難度較大，使之應用于問題處理上過于困難。再如VB語言（Visual Basic），它的可視化、模塊化以及結構化特點明顯，但課程教學的問題在于更新不及時，跨平臺應用阻礙重重，對學生編程能力培養(yǎng)、計算思維發(fā)展幫助效果甚微。同其他類型的語言比起來，Python語言優(yōu)勢更容易被看到，如其易學性強，理解之后的書寫非常便利，通用性強，可在多種操作系統(tǒng)平臺上操作，功能性強，其中所包括的列表、元組、字典等，可以有效作用于處理復雜問題過程等。

3 Python程序設計課程發(fā)展中職學生計算思維的策略

3.1 前期充分的教學準備

3.1.1 確認教學目標

教學目標是教學時所希望學生達到的學習效果。在整個教學過程之中，教學目標具有重要的引領功能，即全部教學活動均需要視教學目標為基本導向，以之為中心開展各項工作。教育部門并沒有針對中職Python程序設計課程做具體教學目標的說明，而從計算思維培養(yǎng)角度著眼，可提出實用性課程目標，即：利用Python程序設計課程的教學，讓學生了解Python語言演變過程、語法規(guī)則、常用函數(shù)，同時對Python集成開發(fā)環(huán)境設計、編寫與調(diào)試程序等加以了解，另外可在學習后做到能夠分析Python程序，并對一些簡單Python程序加以編寫?？梢哉f，這些具體目標內(nèi)容，很多都同學生計算思維培養(yǎng)有關。

3.1.2 明確學生狀況

中職階段的程序設計課程教學前，學生一般已經(jīng)可以熟練使用計算機，然而同時又處在無法進行計算機編程的狀態(tài)。此時，Python程序設計課程因其前文所提及的優(yōu)勢，旬報于被初步接觸的學生所接納，但同時教師亦應留意到：在學習內(nèi)容深入、學習方法變化后，變量、數(shù)組、函數(shù)等進入到課堂，呈現(xiàn)于學生前面，若教學準備未能做到位，特別是不能明確學生真實學習狀況，則非常容易讓學生初步具備的興趣被打破，因此關注學生情況與表現(xiàn)，并順應情況與表現(xiàn)安排教學是必要的[4]。

3.1.3 優(yōu)化教學項目

為使中職學生可以更加專業(yè)化地思考教學內(nèi)容，形成對教學內(nèi)容結構化、抽象化、創(chuàng)新化的思考與應用習慣，中職教師需要在教學前針對Python程序設計課程，進行項目教學優(yōu)化安排，此時強調(diào)學生積極探究、主動參與的一面，最終讓學生主動做到融課程學習、計算思維發(fā)展為一體。而當教師留意到學生彼此間的認知水平差異情況后，則可突出小組合作的方式，用生生互助的優(yōu)勢，有效帶動教學效率發(fā)展。整個過程中，教師需要使項目設定同計算思維培養(yǎng)規(guī)律、培養(yǎng)要求相一致，同學生學習、生活相貼近，保證項目同時具備實用性、專業(yè)性與創(chuàng)新性。例如筆者曾嘗試在教學過程中，將招聘信息當作教學項目，要求學生利用自主編寫爬蟲程序得到詳細招聘信息，該做法便可充分體現(xiàn)出計算思維應用優(yōu)勢。具體講，學生如果想順利完成此項目，便一定要真正掌握Python程序設計的基礎知識、正則表達式，并在網(wǎng)頁抓取框架上有充分認知，而教師考慮到項目較為復雜、難度偏大，適時分解大項目為幾個小項目的做法，則可以讓學生更好利用網(wǎng)絡資源，進行基于計算思維的自主探究。

3.2 中期充足的內(nèi)容呈現(xiàn)

在課中教學環(huán)節(jié)，我們應重點體現(xiàn)出輔助者與引導者之功能，使學生成為當之無愧的課堂學習主體。實踐中，教師要讓學生基于教師所做的課前準備，從基礎知識、核心項目出發(fā)，進行充分的自主思考與體驗，同時就重、難點內(nèi)容闡述自身見解。而教師則需要于輔助解答的同時，將共性的、有價值的問題展示出來，再組織學生完成小組協(xié)作探究，從而幫助學生持續(xù)優(yōu)化算法、達成共識，做好Python程序設計實踐。例如教師可讓學生輸入圓的半徑，輸出圓的面積，從而達到以Python語言處理實際問題的效果。學生可列出如下代碼：

>>>pi=3.1415

>>> r=float(input("請輸入半徑："))

請輸入半徑：6

>>> print(pi*r**2)

113.09400000000001

代碼本身不是特別難于理解，然而課堂教學需要學生掌握這一代碼，且在此基礎上進行更充分的思考與討論，以保證內(nèi)容的拓展性。比如有學生提出把“圓面積”計算變化為“方形面積”計算，還有學生嘗試變條件為結果、結果為條件。對于這些變化可能性，教師不必做過多干涉，而是要給予充分的支持[5]。事實證明，教師的支持，需要教學中期充足的內(nèi)容呈現(xiàn)，而內(nèi)容呈現(xiàn)的代表性做法則包括下述兩點。

3.2.1 多種案例的分析

教師可以激勵學生在較短教學時間內(nèi)，更快速掌握入門技巧，了解基本語法知識，在不同類型、不同形式案例實踐分析中，做好Python程序設計語言應用探索活動，于潛移默化的狀態(tài)下增強自我計算思維能力。實踐中，教師可使學生發(fā)現(xiàn)不同案例中的錯誤，并借助“填空”等形式，將這些錯誤做法認真修改。整個過程中，教師需要詢問不同學生在學習上的具體感受，鼓勵其將獨立的意見表達出來，借以避免教師“一言堂”情況對學生計算思維發(fā)展的沖擊。

3.2.2 練習檢測的強化

學生一定要對計算思維有充分的理解，才能在此基礎上突破計算思維能力提高的障礙。在培養(yǎng)學生的計算思維時，過于抽象教學指導形式、過于乏味教學氛圍構建，都不足以得到理想化教學效果。因此上面多種案例的分析成為必然選擇。以此還應讓案例展示出練習檢測功能，從而逐步深化學生認知體驗，使其在應用Python程序設計語言處理實際問題時，得到遠勝于單純理論灌輸?shù)某晒鸞6]。本文作者在對Python語言程序設計教學時，展示了不同類型、不同難度的練習題目，鼓勵學生對這些題目進行訓練。此外課下練習任務的布置也是必要的，讓學生借助課余時間完成任務，并將任務成果提交上來，可持續(xù)性深化學生對重要知識點的理解、記憶?？傊n上和課下的練習檢測訓練活動，如果能夠環(huán)環(huán)相扣、緊密配合，同時保證基于計算思維的Python程序設計語言和各個專業(yè)的高度關聯(lián)性，那么將與理想教學效果距離更近，可給他們得到更好的專業(yè)素養(yǎng)而助力。

3.3 后期良好的教學評價

當預估學生已經(jīng)達到了Python程序設計課程的基本學習目標之后，教師可從學生真實表現(xiàn)、顯著成果出發(fā)進行點評，并給予自評和互評的指導，使學生有機會在評價過程中充分總結學習經(jīng)驗，審視自我還有什么學習的，特別是計算思維能力上的不足，最終對編程成果做更進一步修正。還有我們尚要求做的一項工作，是對于問題情境的繼續(xù)深化，使學生繼續(xù)在情境范圍內(nèi)對已經(jīng)基本掌握的知識做復雜化的探究，以便突破計算思維能力方面的發(fā)展瓶頸。另外，教師應當注意到：在課程評價階段，Python程序設計課程所面對的任務和語、數(shù)、英等課程存在區(qū)別，避免單一依靠考試成績來評定學情，而是要在計算思維等核心素養(yǎng)角度出發(fā)，設計出實施效果更明顯的、利于綜合評價的評測量表，以達到真正體現(xiàn)學生學習成效，了解學生在信息技術能力上的真實、客觀表現(xiàn)。

4 總結

中職階段計算機課程教學中，計算思維能力培養(yǎng)是重要目標之一，怎樣以這一目標為中心，進行教學研究與教學實踐，是中職教師的探索責任所在，做好本項工作，能夠真實達到計算思維的“理論”與“實踐”二元效果?？紤]到Python作為一種新興的、具有較突出優(yōu)勢的編程語言，特別是其在目前人工智能領域、大數(shù)據(jù)分析領域的較好應用預期，教師應當以此為載體，突破學生在計算思維概念與內(nèi)容體系方面的局限性，通過課前精心準備、課中充實內(nèi)容、課后及時完善等做法，給學生以計算思維能力培養(yǎng)方面的全面、深入支持。

引用

[1] 王婷婷.基于計算思維的非計算機專業(yè)開設Python語言程序設計課程的探討[J].中國多媒體與網(wǎng)絡教學學報(中旬刊),2020(1): 190-191.

[2] 吳經(jīng)志.Python語言程序設計教學改革與探索[J].電腦知識與技術,2019,15(29):94-95+122.

[3] 楊榮領.《Python語言程序設計基礎》課程教學改革實踐[J].高教學刊,2019(3):135-137.

[4] 田英.基于傳智播客平臺的Python課程在線教學的探索與實踐[J].電子技術,2020,49(9):84-85.

[5] 葉新苗.以培養(yǎng)計算思維為導向的初中《Python程序》的教學實踐研究[D].武漢:華中師范大學,2019.

[6] 穆俊.基于計算思維的“Python程序設計”課程教學探究[J].長江工程職業(yè)技術學院學報,2020(6):48-51.