開展普及性python編程教學，培養高中生計算思維

藍雪雄

【摘要】 ?計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。可見其是學習者一種高階的思維活動，是學習者學習計算機必須發展的一種思維活動。python編程具有廣泛的實用性，具有解釋性與編譯性，可擴展性和可嵌入性，開展普及性python編程教學，可以有效地培養高中生計算思維。

【關鍵詞】 ?python編程 計算機 計算思維 高中生

【中圖分類號】 ?G633.67 ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? 【文章編號】 ?1992-7711（2019）02-178-02

計算機在現代科學技術發展的背景下，運用越來越廣泛，因此現代社會對人才的要求也增加了計算機技術技能要求，其不僅要求人才具備較強的具體實操能力，且要求具備一定的高階思維力，發展抽象的、綜合性的計算思維，以適應高效率的工作需要，適應更加便利性的生活需要當前信息技術課新課程標準（2017年版）把編程教學作為了重要知識，需要把編程教學從之前的精英教學的模式，變成普及性教學，以培養學生的計算思維。而Python作為一種代表簡單主義思想的語言，極簡單的語法，極易上手，開展普及性教學對培養高中生計算思維以及貫徹落實新課程改革理念，都有著重要的意義。

一、解讀計算思維

2006年，周以真教授首次提出了計算思維（Computational Thinking）的概念：“其以計算機基礎科學概念為基礎，去解決問題，并理解人類的行為進行系統設計。其涵蓋廣，包括了計算機科學之廣度的一系列思維活動。”有學者指出，計算思維是一種遞歸思維，能夠進行并行處理，既可以將代碼譯成數據，又可以將數據譯成代碼，且面對龐大復雜的系統時，將采用抽象和點分離法辦法，其計算思維按照預防、保護并通過冗余、容錯、糾錯的方式，從最壞情況進行系統恢復，是一種高度抽象性，高度科學性以及綜合的高階思維體系。隨著現代社會各個學科交叉滲透的特點，計算思維已經對各個學科的學習產生了影響，且被運用于生活中，為生活提供了極大的便利性。

二、python編程的特點

python編程具有的特點，使其在生活中被廣泛應用，在教學領域中，其具有一般性編程能夠發展學生計算思維的特點，簡單易學，實用性強，運用頻率高，在教學中進行普及性教學，有其實質性意義。

1.簡單易學性。python簡化的語法法則，因而其具有相對較少的關鍵字，且結構簡單，具有明確、簡潔、清晰的語法定義。此外，其源代碼易于維護，因而具有簡單易學性。

2.多品臺移植性。python開源性特征，使其實用于多種平臺，因而極大提升了使用的體驗，擴大了實用的范圍，具有廣泛的實用性。

3.可擴展性和可嵌入性。python編程具備一般編程的特性，如在編寫程序時，部分程序用C語言或C++編寫語言進行編寫，將python語言嵌入程序中，進而實現程序腳本功能創建。

三、開展普及性python編程教學，培養高中生計算思維措施

1.激發學生python編程學習興趣

興趣是最好的老師，編程本身具有抽象性，其相對固定的語言規則與其他編程一樣，相比較之下缺少趣味性，大多數學生認為其枯燥乏味，十分缺乏學習的興趣，學習被動。開展趣味性教學，激發學生學習的興趣，讓學生產生內在學習的原動力，讓更多學生參與到學習中，是開展python編程普及性教學的前提，從而使發展學生計算思維成為了可能。

筆者在實際教學中，盡量選用一些生動有趣的題材作為例題講解，培養學生學習的興趣。如：

例題1：“水仙花數”。問題描述：“水仙花數”是指一個三位數，其各位數字立方和等于該數本身。例如：153是一個“水仙花數”，因為153=1的三次方+5的三次方+3的三次方。

例題2：雞兔同籠。問題描述：一個籠子里面關了雞和兔子（雞有 2 只腳，兔子有 4 只腳，沒有例外。）已經知道了籠子里面腳的總數是 100，問籠子里面有多少只雞和多少只兔子？

例題3：冒泡排序。問題描述：一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重復地進行直到沒有再需要交換，也就是說該數列已經排序完成。

教學中，筆者遴選諸如此類具有趣味性，具有情境性的python編程例題跟學生講解，一方面依托于例題本身的趣味性體現編程的趣味性與實用性，讓學生感覺到python編程的實用性意義，同時在不知覺中滲透學生計算思維培養，另一方面在此具有情境性的例題中，豐富教學情感，豐富表情等，增進與學生間的互動，激發學生的學習動力。

2.強化學生python編程學習基礎

高中時期是學生學習編程的啟蒙時期，是打基礎的重要時期，因此應該注重基礎性教學，引導學生全面掌握，基于python編程簡單易學性，將計算思維滲透其中，以實現對學生良好的啟蒙教學，為學生以后的學習打下堅實的基礎。

基于具體例題的操作解釋加強學生基礎。編程的抽象性特征，固定語言規則性要求教學要將其基礎知識滲透在具體的操作中，讓學生在理解的基礎上識記。輸入、輸出、操作符、賦值、數據類型、縮進、循環語句、條件語句等基本的概念解析時，就可以將之融入到上述生動有趣的例題中。在教學中，首先，教師一邊演示操作，一邊在具體的問題場景中進行對python編程基礎操作進行解析，接著留給學生一些時間，讓學生回憶。其次，可以以另外一個同類型的例題，讓學生指出語言的各個結構，讓學生及時運用所學的知識，鞏固提升。

基于多種問題情境教學加強學生的知識基礎。計算思維涵蓋面廣，是一種高階思維體系，具有多種問題情境教學，讓學生總結規律，發展計算思維。如對于上述提及的一些基礎的操作，可先從單一的情境出發，再到綜合性的情境，不斷切換問題情境，提高學生對基礎知識的辨識度，扎實學生基礎知識。

3.倡導學生python編程自主合作學習

教師要倡導學生自主學習，讓學生自己去領悟知識，讓學生能夠在自主探究中發現問題，并在探求解決問題中充分調用已有的知識體系，促進知識與技能遷移。計算思維是一種高階的思維體系，更需要學生自己認真推理，以促進邏輯思維發展。python編程運算中體現計算思維，讓學生在自主的python編程學習活動中，不知不覺養成計算思維。

在例題講解之后，設計相類似的練習題，并設計方法提示，讓學生能夠及時查漏補缺，并在方法提示下提高學習的針對性。實際中常常發現學生學習缺乏方向性，缺乏計劃，不知道學什么，也不知道怎么學，因此具有方法性，具有具體的問題指向性的學習任務更能推動學生學習，促進學生自主合作學習。如在進行python編程元組知識教學時，先和學生分析其基本格式：變量名=（數據，數據，……），其需要學生注意兩個問題點：其一，元組中各個數據的元素的類型可以不同;其二元組中的數據不能被更改，但可重新賦值。如何體現這兩個注意點呢？在進行課堂教學之后，增加元組中各個數據的元素不同的類型，并體現“重新賦值”的場景，讓學生在自主探究中提升python編程學習技能，通透性地掌握知識，在具體法運用python編程中，發展計算思維。

4.創設學生python編程生活化實踐

學生學習的知識最終要服務于生活實際才體現學習的真正意義，因此倡導教師的教學要貼近學生，貼近學生生活，進行生活化教學，既激發學生學習興趣，又始引導學生思考如何運用知識，既豐富學生計算知識輸入，也豐富學生計算知識輸出，促進學生計算思維發展。

在學習了基礎編程知識之后，可以讓學生進行實踐，選取一個主題，以python編程為載體，體現個性之思。如有學生利用python編程編寫“浪漫的心型”，表達“愛”的主題，其設計理念為：圖形是由一系列的點（X，Y）構成的曲線，X，Y滿足一定的關系，就可以建立模型，建立表達式expression，當關系滿足時，兩個for循環（for X in range;for Y in range）就會每行每列的開始打印。運算結果顯示“心型”圖形，體現學生個性之思，體現學生對知識進行靈活運用技能。在生活化實踐學習活動中，促進學生計算思維養成。

總之，普及性python編程教學要體現趣味性，體現基礎性，讓學生自主地參與到編程學習中來，依托于python編程計算教學，發展學生計算思維。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

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