計算思維視角下小學(xué)Python課堂教學(xué)

錢小艷

【摘? 要】信息技術(shù)課程聚焦學(xué)生的計算思維，能夠真正地彰顯信息技術(shù)課程的教育價值，讓學(xué)生自然地用信息技術(shù)知識解決問題。Python本身帶有較強的程序性和實踐性，對此，教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)Python時，也要抓住機會，做好教學(xué)目標(biāo)和教育活動的安排，從而精準(zhǔn)發(fā)展學(xué)生的計算思維。

【關(guān)鍵詞】計算思維；Python課堂；小學(xué)

Python是一種解釋型的腳本語言，在目前的人工智能領(lǐng)域、數(shù)字挖掘領(lǐng)域都有著不俗的表現(xiàn)。但是，許多人精通Python程序，卻難以將Python程序應(yīng)用于實際的問題中，降低了解決問題的效率，歸根結(jié)底是這些人缺乏計算思維。然而小學(xué)階段是學(xué)生形成計算思維能力的絕佳時期，在新課改教育理念中也針對這方面提出了明確要求，期望學(xué)生能自覺將掌握的信息技術(shù)知識應(yīng)用于實際問題中，促進現(xiàn)實問題的解決。對此，無論是從現(xiàn)實需求出發(fā)，還是從教育理論出發(fā)，信息技術(shù)教師都應(yīng)當(dāng)抓住Python程序的教育機會，對學(xué)生進行計算思維的訓(xùn)練。

一、明確目標(biāo)內(nèi)容，確定行進方向

對學(xué)生進行計算思維的培養(yǎng)，不應(yīng)當(dāng)是教師的“一時興起”，而是一項有計劃、有目的的教育活動。然而實際教學(xué)中，教師往往基于教學(xué)目標(biāo)進行教育活動的安排，促使每個教學(xué)活動都能夠推動教育的進度，精準(zhǔn)提升教育的品質(zhì)。對此，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)Python時，為了落實對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，教師也應(yīng)當(dāng)認(rèn)可教學(xué)目標(biāo)的作用，主動在教學(xué)目標(biāo)中標(biāo)明“培養(yǎng)學(xué)生計算思維”的要求。

例如，學(xué)生第一次接觸Python時，教師可以設(shè)計如下教學(xué)目標(biāo)。①知識與技能：了解Python的運行情況；掌握Python中的簡單操作方法；知道Python的發(fā)展歷程；了解Python的應(yīng)用領(lǐng)域。②過程與方法：通過Python進行簡單操作，懂得數(shù)據(jù)處理的基本過程；基于對實際問題的解決，感知應(yīng)用Python的基本流程，發(fā)展計算思維。③情感態(tài)度與價值觀：通過對現(xiàn)實元素的處理，認(rèn)識Python與生活間的關(guān)系，形成用Python解決問題的行為習(xí)慣，養(yǎng)成良好的問題解決思維；能夠基于我國人工智能等科技領(lǐng)域的發(fā)展實況，樹立遠大理想。顯然，上述目標(biāo)明確提出了培養(yǎng)學(xué)生計算思維的要求，在教師基于此做好教學(xué)活動的設(shè)計后，能夠提升整個課堂的針對性，促使學(xué)生在達到目標(biāo)要求中真正地強化計算思維。

教學(xué)目標(biāo)的明確設(shè)計能夠讓迷霧中的船只順利地找到行進的方向。在Python的教學(xué)中，教師主動根據(jù)Python的主要知識點設(shè)計指向“培養(yǎng)學(xué)生計算思維”的目標(biāo)，能夠指明學(xué)生學(xué)習(xí)后需要達到的效果，以便在踐行目標(biāo)要求中確切地提升學(xué)生的計算思維。

二、做好理論滲透，夯實基礎(chǔ)知識

擁有豐富的Python理論知識是學(xué)生發(fā)展計算思維的前提。試想，如果學(xué)生沒有堅實的理論知識作為儲備，那么在遇到實際問題時，學(xué)生也難以做出迅速反應(yīng)，以最快的速度解決問題。為了讓學(xué)生的計算思維發(fā)展更加順暢，教師有必要重視基礎(chǔ)知識的滲透，加深學(xué)生對Python的印象。但是，教師也應(yīng)當(dāng)意識到，小學(xué)生擁有較廣闊的成長空間，如果教師沿用傳統(tǒng)灌輸式的教育形式，勢必影響學(xué)生建構(gòu)Python知識的質(zhì)量。對此，教師應(yīng)當(dāng)做好教育方法的優(yōu)化，活化學(xué)生學(xué)習(xí)Python的形式。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)用函數(shù)控制海龜運動的內(nèi)容時，教師便可做好理論知識的滲透，幫助學(xué)生夯實基礎(chǔ)。在課堂上，教師先為學(xué)生呈現(xiàn)最終的成品，激發(fā)學(xué)生窺探背后操作步驟的欲望。之后，教師采取邊示范、邊講解的方式，為學(xué)生進行演示，促使學(xué)生初步建立對函數(shù)及其參數(shù)的印象。然后，教師再為學(xué)生搭建小組，請學(xué)生依靠集體的力量，共同探究操作Python的方法。在學(xué)生展開集中討論時，教師也要發(fā)揮自身的作用，觀察學(xué)生的討論情況，以便在學(xué)生遇到不解時，主動地走到學(xué)生的身邊，為學(xué)生帶來啟發(fā)，促使學(xué)生更加順暢地完成學(xué)習(xí)活動，真正地認(rèn)識順序結(jié)構(gòu)編程的方法。

不斷變化的教育形式，能夠始終維持學(xué)生的注意力，加深學(xué)生對知識的印象。在Python的教學(xué)中，為了讓學(xué)生的計算思維得到穩(wěn)步的發(fā)展，教師不妨使用多媒體技術(shù)、合作活動等，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)形式，以便學(xué)生基于多種方式完成對知識的建構(gòu)，為后續(xù)正確應(yīng)用本節(jié)課的知識奠定良好的基礎(chǔ)。

三、激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)動力

任何教育活動都應(yīng)當(dāng)合乎學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，只有這樣，學(xué)生才能集中精力進行知識的探索，全身心地建構(gòu)知識。教師在Python課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維時，如果學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣，那么往往會出現(xiàn)教師盡心盡力，而學(xué)生“神游太空”的尷尬情況，最終導(dǎo)致結(jié)果差強人意。對此，教師應(yīng)當(dāng)以點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為基礎(chǔ)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)Python的魅力，從而自覺參與學(xué)習(xí)活動，主動探索Python在生活中的應(yīng)用價值，深究在生活中應(yīng)用Python的方法。

例如，為了激發(fā)學(xué)生對Python的興趣，使學(xué)生自覺將Python與現(xiàn)實生活進行整合，促進計算思維的成長，教師有必要從學(xué)生感興趣的點出發(fā)優(yōu)化導(dǎo)入環(huán)節(jié)。首先，教師呈現(xiàn)生活中常見的“答題卡”，并向?qū)W生提出“這是什么呀？”的問題，請學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗做出快速反應(yīng)。當(dāng)學(xué)生紛紛說出答案后，教師再對學(xué)生進行引導(dǎo)，“在以往，教師都是直接對同學(xué)們的試卷進行評判，需要耗費大量的時間、精力，而隨著時代的進步，答題卡的出現(xiàn)緩解了教師的部分壓力，可以快速地識別選擇題，那么你們知道答題卡的工作原理嗎？”引發(fā)學(xué)生對背后原理的好奇心。緊接著，教師順勢為學(xué)生介紹“這就與我們今天要學(xué)習(xí)的Python有著密切的關(guān)系，……”學(xué)生主動地將目光放在課堂上，并對即將要學(xué)習(xí)的Python產(chǎn)生極大的興趣。

興趣是學(xué)生建構(gòu)知識的精神支柱。在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)Python時，教師主動地從生活的角度出發(fā)，對導(dǎo)入環(huán)節(jié)的內(nèi)容進行精心安排，能有效激發(fā)學(xué)生內(nèi)心的欲望，迅速地點燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生自覺將目光聚焦在Python上，從而為計算思維的發(fā)展助力。

四、引導(dǎo)自主思考，培養(yǎng)思維習(xí)慣

小學(xué)生具有較強的探索欲，在教師基于信息技術(shù)知識為學(xué)生擬定問題情境時，學(xué)生也會為了解鎖問題的答案而主動地參與探究，加快對問題的解決速度。在Python的教學(xué)中，教師為學(xué)生設(shè)定問題后，也能夠引發(fā)學(xué)生自主思考，輔助學(xué)生發(fā)展計算思維。因此，教師有必要以學(xué)生的現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，以學(xué)生的成長為目的，圍繞Python為學(xué)生設(shè)計多樣化的問題，并按照“由易到難”的順序為學(xué)生提出問題，促使學(xué)生在逐一解決問題之余強化計算思維，培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣。

比如，在引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用Python繪制正方形時，教師便可以讓問題成為連接各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點，推動課堂教學(xué)的順利實施，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。在實際的教學(xué)中，教師先設(shè)計“如何讓海龜行走呢？”的問題，讓學(xué)生回憶以往的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，輕松地回答這一問題。伴隨學(xué)生的回答，教師提出“只讓海龜移動還不夠，我們還想讓海龜沿著正方形移動，你知道該怎么做嗎？”引發(fā)學(xué)生的好奇心。當(dāng)學(xué)生紛紛基于自己對Python的認(rèn)識，提出解決思路后，教師再順勢引入本節(jié)課的內(nèi)容，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)left（）命令。緊接著，教師再提出“如何控制left（）的角度呢？”促使學(xué)生在解答問題中觸及真知，發(fā)展計算思維。

問題是信息技術(shù)教師開展教育活動的重要幫手，也是激活學(xué)生思維的導(dǎo)火索。在Python的教學(xué)中，教師主動以教育需求為目的，為學(xué)生提出多個問題，能夠激活學(xué)生的思維，以便學(xué)生在不斷用算法解決問題中，促進計算思維的進一步發(fā)展。

五、建立開放課堂，強化計算思維

在傳統(tǒng)形式下，知識的傳遞方向較為單一，往往都是教師直接以“照本宣科”的方式，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)理論知識。在這一形式下，學(xué)生猶如觀眾，毫無參與感，致學(xué)生的思維逐步趨于僵化狀態(tài)，學(xué)生計算思維的發(fā)展也會受限。然而小組合作交流的活動，無疑是這一問題的特效藥，能有效緩解教育方向單一的現(xiàn)象，在發(fā)展學(xué)生合作意識的同時活化學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生從多個角度出發(fā)探索知識。因此，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)Python時，教師應(yīng)當(dāng)對學(xué)生的編程能力等綜合素養(yǎng)進行分析，以便在科學(xué)搭建小組中創(chuàng)建開放的交流空間，助推學(xué)生計算思維的成長。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生給變量賦值時，教師便可以組建小組，讓學(xué)生基于開放的學(xué)習(xí)空間深入課堂，提高計算思維能力。在課堂上，教師先為學(xué)生介紹“常量”“變量”“賦值”的概念，并觀察學(xué)生的反應(yīng)。隨后，教師根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)，對學(xué)生的編程能力、信息素養(yǎng)等進行分析，以便采取互補的原則，恰當(dāng)?shù)匕才鸥餍〗M的成員。在搭建小組后，教師再提出“如何基于所學(xué)，控制‘海龜?shù)囊苿幽?？”鼓勵學(xué)生在組內(nèi)盡情地表達自己的意見，促使學(xué)生在不斷交換彼此的想法中，進一步開放自身的思維，持續(xù)發(fā)展計算思維。

顯而易見，合作小組的創(chuàng)建，讓學(xué)生擁有了互動交流的機會。案例中，教師主動基于學(xué)生的實際表現(xiàn)，采取科學(xué)的原則為學(xué)生搭建合作小組，再設(shè)定具體的合作任務(wù)，能夠讓學(xué)生在不斷交談中促進任務(wù)的解決，在解放思維中鍛煉計算思維能力。

六、增添實踐活動，組織自主操作

從教育實踐中能夠看出，學(xué)生更希望通過動手實踐的過程，對未知的內(nèi)容進行探索。在“教學(xué)做合一”的教育思想中，陶行知先生也指出了“做”在學(xué)生認(rèn)識知識中發(fā)揮的重要作用。因此，在以Python為教學(xué)內(nèi)容進行教學(xué)時，為了讓學(xué)生的計算思維達到理想中的發(fā)展水平，教師要積極地引入實踐活動，讓學(xué)生真正地通過自己的雙手促進問題的解決，感知在實際問題中應(yīng)用Python的具體過程。在學(xué)生獲得實踐成果后，教師也要主動贊賞學(xué)生的成果，并結(jié)合實踐成果改良評價模式，精準(zhǔn)指出學(xué)生的不足，便于學(xué)生實現(xiàn)持續(xù)成長。

例如，在“Python序列——字符串”的教學(xué)中，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)了序列類型常用操作、索引等知識后，教師為學(xué)生擬定生活情境，并順勢提出“字符串轉(zhuǎn)換”的操作任務(wù)，鼓勵學(xué)生應(yīng)用新學(xué)習(xí)的Python知識解決問題。隨后，學(xué)生展開動手實踐的活動，逐步完成字符串的轉(zhuǎn)換。當(dāng)完成任務(wù)后，教師請學(xué)生使用流程圖羅列自己的操作步驟，并搭建展示的平臺，請學(xué)生呈現(xiàn)自己的最終成品。之后，教師再請每名學(xué)生結(jié)合自己制作的流程圖講述自己的思路，以及實際操作過程，進一步提升計算思維。

行是知之始，只有完成實踐操作的活動，學(xué)生才能夠真正地完成對信息技術(shù)知識的內(nèi)化，明確地厘清應(yīng)用Python解決問題的思路，以便在現(xiàn)實生活中遇到相關(guān)問題時，可以快速地找到對應(yīng)的知識，并進行準(zhǔn)確應(yīng)用，有效提升問題的解決實效，讓現(xiàn)實問題得到良好解決，從而真正地彰顯發(fā)展計算思維的優(yōu)勢。

總而言之，對學(xué)生進行計算思維的培養(yǎng)，能夠提高學(xué)生的應(yīng)用能力，使學(xué)生實現(xiàn)對知識的內(nèi)化。但是，現(xiàn)階段的教育方式仍舊有許多不足，影響教師培養(yǎng)學(xué)生計算思維的效率。在未來組織學(xué)生學(xué)習(xí)Python時，教師應(yīng)當(dāng)繼續(xù)根據(jù)Python的教育特色，做好教育方法的優(yōu)化設(shè)計，從而在創(chuàng)新教法中，循序漸進地發(fā)展學(xué)生的計算思維，讓學(xué)生更自覺地利用Python解決現(xiàn)實問題。

【參考文獻】

[1]季軍.PBL教學(xué)模式在小學(xué)信息技術(shù)課程中的應(yīng)用[J].知識文庫，2021（23）：55-57.

（基金項目：本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度重點課題“計算思維培養(yǎng)視角下初中Python課程教學(xué)模式研究 ”（課題編號：C-a/2020/02/08）的研究成果之一）