基于計算思維的初中程序設計課堂實踐

凌志鵬 劉翠霞

【摘要】2017年的新課程標準凝練了信息技術學科核心素養，并更新了部分教學內容，對程序設計更為重視了。以《新一代人工智能發展規劃》為標志，程序設計教育在我國進入第二次發展。在中小學信息技術教育領域也提出了python程序設計這一內容。本文主要探討以培養學生計算思維為目的python程序設計課堂。首先分析計算思維與程序設計的聯系，再分享for循環教學、培養學生計算思維的策略。

【關鍵詞】python程序設計;計算思維;培養策略

一、計算思維與程序設計

陳國良院士指出，理論科學、實驗科學和計算科學是人類科學發展的三大支柱，相對應的三種思維方式是理論思維、實驗思維和計算思維。計算思維是指使用計算機領域的思想方法，建立模型、組織數據、選擇信息資源、形成解決方案的過程中生成的一系列思維活動，《信息技術課程標準（2017年版）》確定了計算思維水平等級。

表1 計算思維等級

筆者使用python程序設計針對性地培養學生計算思維，原因有四：其一，程序設計以算法為橋梁培養學生的計算思維。其二，程序設計在語言層面詮釋計算機處理問題的方式。其三，基于核心素養的程序設計課堂更關注學生思維發展。其四，python的簡潔性、易讀性、開發環境安裝簡單、豐富的擴展庫等特點，更適合初學者學習。

二、在python程序設計課堂中培養學生的計算思維

（一）學生分析

本文教學對象為八年級學生。學生對使用計算機程序解決問題的一般過程不了解，計算思維還未達到預備級水平，但敢于嘗試新事物。

（二）教材分析

本課內容是for循環。本課教學重點是理解for的語法和用途。難點是使用for循環編程加速問題解決，會用計算機的方式解決問題。

（三）基于計算思維的教學實踐

表5 教學流程與策略表

三、培養學生計算思維的策略

從計算思維的解決問題的一般過程出發，結合python程序設計的內容和先進的教學方法，筆者總結出以下幾點培養學生計算思維的策略。

（一）有效預設，針對性培養計算思維

有效預設是指以培養計算思維為出發點進行針對性的教學設計。

1.預設符合學生認知的情境

提高趣味性和吸引力，在設計教學時多從學生的認知興趣設置情境幫助學生理解問題。本課中使用杰米和韋伯的合同故事情境引入課堂。且以拋棄百錢買百雞等經典問題為課例進行教學，課例選擇了計算平均分。該例符合學生認知，能讓學生快速抽象出問題的核心要素。

2.預設問題

本課深入學習for循環語法時提問range（ ）函數的作用，恰好能啟發學生剖析循環語句的含義，也讓學生關注變量X，使學生確定信息的關鍵要素，幫助學生在建構模型的時候獲取問題的關鍵點、建構模型、設計算法。

（二）計算思維需要長時間反復、有效的訓練

計算思維的養成要廣泛接觸計算領域思想方法，多次利用計算機領域的方法解決問題方能形成。且在訓練中不能過于強調結果、追求完美，應重視思維培養，主要以學生多接觸計算機思想，形成計算機處理問題的系列思維為目的。

（三）信息技術核心素養各要素相輔相成

信息技術核心素養包含了信息意識、計算思維、數字化學習和創新、信息社會責任等四個要素，這四個要素是相輔相成的。

1.信息意識幫助分析建模

例如，在抽象特征、建構模型時需要學生的信息意識達到一定水平，對信息敏感、能夠準確判斷信息的價值、主動獲取信息。

2.多接觸數字化學習資源有利于遷移和創新

計算思維要求學生能把利用計算機處理問題形成的一系列思維應用于解決其它問題，也就是遷移。筆者認為，多接觸數字化資源，重視數字化創新有助于提升學生的遷移能力;提高學生的學習效率。因此，信息技術課程更應該有效地利用數字化資源的優勢，幫助學生掌握計算機思想，培養計算思維。

參考文獻：

[1]沈賢.有效預設對培養學生計算思維能力的實踐研究——以初中信息技術學科為例[J].中國教育信息化，2019.

[2]陳國良，董榮勝.計算思維的表述體系[J].中國大學教學，2013.

[3]王立翔.基于計算思維的python語言課程教學改革芻議[J].教育現代化，2017.

[4]鄒仲杰.初中信息技術課程教學中計算思維培養策略探究[J].發明與創新·教育信息化，2018.