例談指向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中Python語言教學(xué)策略

王園一

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多地在日常生活、工作和學(xué)習(xí)中使用智能技術(shù)與設(shè)備。但作為中小學(xué)生，不能僅僅停留在使用智能技術(shù)與設(shè)備的層面，而是應(yīng)該努力成為智能技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)造者，在理解、設(shè)計(jì)和建造一個(gè)新系統(tǒng)的創(chuàng)造性過程中獲得信息技術(shù)知識(shí)，發(fā)展信息技術(shù)能力，培養(yǎng)計(jì)算思維。編程教育作為計(jì)算思維發(fā)展的主要載體和發(fā)展路徑，其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到高中生計(jì)算思維的培養(yǎng)質(zhì)量。下面，筆者就結(jié)合具體教學(xué)案例談一談指向計(jì)算思維培養(yǎng)的高中Python語言教學(xué)策略。

增加趣味，喚起Python語言學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

程序設(shè)計(jì)教學(xué)中備受批判的是耗時(shí)耗力的代碼學(xué)習(xí)，學(xué)生需要在標(biāo)點(diǎn)格式、變量、三大結(jié)構(gòu)等語法內(nèi)容上花費(fèi)大量的時(shí)間，這容易導(dǎo)致他們產(chǎn)生畏懼心理，自然也就喪失學(xué)習(xí)興趣，不愿意再繼續(xù)學(xué)習(xí)編程。因此，在高中Python語言教學(xué)的導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，教師要弱化Python語言語法的講解，通過各種教學(xué)方法增加Python語言的趣味性，讓學(xué)生在體驗(yàn)中感知Python程序的奧妙，進(jìn)而產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并快速理解程序思想。

例如，教師可以讓學(xué)生先體驗(yàn)一些Python語言小程序，學(xué)生在閱讀程序和分析程序的過程中會(huì)自然產(chǎn)生進(jìn)一步探究Python語言的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。而在講解判斷語句的內(nèi)容模塊時(shí)，教師可以將隨機(jī)抽學(xué)生姓名的程序引入教學(xué)，讓抽中的學(xué)生來閱讀和分析程序。在此基礎(chǔ)上，再拋出猜數(shù)游戲，讓學(xué)生通過游戲來分析程序語言的結(jié)構(gòu)，引出學(xué)習(xí)主題——程序判斷結(jié)構(gòu)，避免過多地講解random模塊本身。

聯(lián)系生活，真實(shí)情境發(fā)展計(jì)算思維

高中Python語言教學(xué)要立足學(xué)生的生活，從他們生活的真實(shí)世界中去尋找編程教育的應(yīng)用點(diǎn)。筆者在信息技術(shù)教學(xué)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，很多教師在講授Python語言時(shí)，往往是通過舉例、想象和假設(shè)等方式創(chuàng)設(shè)簡單的問題情境，這樣的情境雖然能夠與教學(xué)內(nèi)容相呼應(yīng)，但卻脫離了學(xué)生的真實(shí)生活，是虛假和無現(xiàn)實(shí)意義的。Python語言教學(xué)情境的設(shè)計(jì)在教學(xué)過程中占有非常重要的位置，教師應(yīng)從實(shí)際生活出發(fā)將Python語言學(xué)習(xí)結(jié)合到學(xué)生有興趣的實(shí)際生活之中。

例如，教師在講解turtle模塊時(shí)將其與學(xué)生真實(shí)生活聯(lián)系起來。生活中有很多繪圖的場景都可以用來講解程序結(jié)構(gòu)，因此，筆者在創(chuàng)建繪圖情境時(shí)，選擇了規(guī)劃無錫地鐵線路的問題情境，通過要求給繪圖界面添加背景圖的方式，將繪圖與無錫地鐵線路規(guī)劃相結(jié)合，使用turtle繪圖中的命令完成無錫地鐵線路規(guī)劃。在筆者給出的程序案例中，已經(jīng)寫好了程序主體部分，核心的繪圖過程則需要學(xué)生在分析的基礎(chǔ)上結(jié)合turtle繪圖來完成。因?yàn)樵摮绦虿辉偈悄硞€(gè)虛擬任務(wù)，而是與學(xué)生所在城市的地鐵規(guī)劃聯(lián)系在一起，自然就喚起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也鍛煉了學(xué)生在真實(shí)情境中進(jìn)行抽象的能力。

激發(fā)思考，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展計(jì)算思維

高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)不能停留在講授日常各種辦公軟件的操作與使用上，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生理解技術(shù)背后的原理，特別是發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)造能力，讓學(xué)生能夠使用計(jì)算的眼光觀察現(xiàn)實(shí)世界，使用計(jì)算視角思考現(xiàn)實(shí)世界，使用計(jì)算語言表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界。因此，高中Python語言教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生獲得的編程知識(shí)與技能，而且要引導(dǎo)學(xué)生深入思考，從而不斷培養(yǎng)計(jì)算思維。計(jì)算思維的形成不是一蹴而就的，它是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中慢慢形成的，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考自己解決了什么問題，是怎么解決的，使用的是什么方法，從而對自己的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行反思、調(diào)整，以提升學(xué)習(xí)效率，并能夠?qū)ψ约涸趯W(xué)習(xí)過程中所形成的思維方法進(jìn)行整理，形成更加系統(tǒng)化的計(jì)算思維，以便解決更多的類似的問題。教師要在課前精心準(zhǔn)備問題，課中向?qū)W生提問，引導(dǎo)學(xué)生，刺激學(xué)生去思考，學(xué)生根據(jù)教師所提出的問題，通過分析、討論等一步一步地進(jìn)入深層次的學(xué)習(xí)。

例如，Python提供了一個(gè)繪圖模塊turtle，很多教師喜歡通過turtle繪圖講解Python語言。但如果長時(shí)間學(xué)習(xí)turtle繪圖，很容易讓學(xué)生誤認(rèn)為Python課就是程序繪畫課。教師講授Python語言本質(zhì)上應(yīng)該是教會(huì)學(xué)生理解“計(jì)算機(jī)是如何思考的”，應(yīng)該指向?qū)W生計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，在turtle繪圖模塊教學(xué)中，教師應(yīng)該著重對計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)本質(zhì)進(jìn)行細(xì)致剖析，一行一行地繪制正方形體現(xiàn)的是程序的順序執(zhí)行，而使用循環(huán)結(jié)構(gòu)繪制正方形體現(xiàn)的則是程序的循環(huán)思想。教師可以淡化對繪圖輔助工具等方面的教學(xué)，更多的是要透過turtle繪圖模塊實(shí)現(xiàn)思維從抽象到自動(dòng)化的進(jìn)階。

經(jīng)歷過程，問題解決培養(yǎng)計(jì)算思維

高中Python語言學(xué)習(xí)不能僅依靠教師講授，重要的是要讓學(xué)生經(jīng)歷完整的問題解決過程。只有利用Python語言解決實(shí)際生活中的問題，學(xué)生才會(huì)在分析問題、設(shè)計(jì)解決方案、調(diào)試解決方案和反思總結(jié)過程中真正地使思維水平得到進(jìn)階發(fā)展。當(dāng)面對復(fù)雜的實(shí)際技術(shù)問題時(shí)，需要一種務(wù)實(shí)的思維方式，如計(jì)算思維等。在學(xué)習(xí)Python語言時(shí)，高中生就是在經(jīng)歷真實(shí)問題解決過程中的抽象、模式識(shí)別、自動(dòng)化和調(diào)試等過程，自然也就理解和內(nèi)化了計(jì)算思維。當(dāng)然，學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)問題解決過程不是教師放任不管，而是在結(jié)構(gòu)化的指導(dǎo)與支持下讓學(xué)生進(jìn)行有意義的計(jì)算思維建構(gòu)。

例如，圍繞真實(shí)情境，教師要求學(xué)生以好朋友即將來到學(xué)生所在的城市游玩，希望體驗(yàn)無錫美食文化為故事背景，幫助朋友在美食地圖中找到一條無錫美食路線。學(xué)生參考美食地圖，自主設(shè)計(jì)、規(guī)劃出美食路線圖，并分析借助Python如何解決這一問題。學(xué)生通過觀察代碼、運(yùn)行程序、調(diào)整參數(shù)等方式，探究turtle繪圖模塊的常用指令的功能;通過對繪圖過程的抽象，再現(xiàn)繪圖過程，并進(jìn)行類比學(xué)習(xí)，提煉出算法和程序的對應(yīng)關(guān)系;通過算法思想（一系列有序的步驟）設(shè)計(jì)出能夠自動(dòng)化解決的方案。最后，通過編寫程序規(guī)劃美食路線，學(xué)生在實(shí)踐中掌握了turtle繪圖的基礎(chǔ)命令，體驗(yàn)自主編程解決問題的過程，并通過其他學(xué)生的作品展示和講解，感受到解決同一問題的多樣性。通過案例展示講解的形式，學(xué)生了解了Python繪圖的其他應(yīng)用并進(jìn)行遷移和進(jìn)一步的思考。

結(jié)束語

編程教育是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的一種常見且易于實(shí)現(xiàn)的方式。教師將計(jì)算思維融入編程教學(xué)中，能培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力和問題解決能力。因此，教師要基于真實(shí)情境問題解決過程，以高中生計(jì)算思維培養(yǎng)為目標(biāo)，探索Python編程教學(xué)的具體教學(xué)策略。