基于計算思維的“Python程序設計”課程教學研究

羅平娟 彭芳策

摘要：隨著我國信息科技的不斷發展，對計算機人才的需求也越來越大。大學是個培養人才的地方，計算機專業也是大學的重點專業，在大學里怎樣更好地培養學生的計算機的應用能力，怎樣更好地培養學生的計算機思維能力是程序設計課程的重點目標。論文從Python程序設計課程入手，分析總結了在教學過程中教師如何設計該課程的教學方式，讓學生在學習編程技巧的同時提升獨立思考問題、獨立分析問題、獨立解決問題的能力，也可以為以后的計算機課程學習打下良好的基礎。

關鍵詞：計算思維;教學;策略

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0122-02

“計算機的建立是在數學的基礎上”，不管是智能機器人、還是智能手機，他們的應用背后都離不開計算的作用。我校信息技術學院開設Python程序設計課程已近5年，在教學中可以增加一些計算課程，因為計算思維就是逐漸讓學生通過計算數據建立起來。程序設計也具備一定計算邏輯思維，在課堂上老師要根據程序設計的知識重新制定教學計劃和教學目標，因為程序設計不僅僅是培養學生的計算思維，還要教會學生如何把掌握的技術應用到現實生活中。課程可以從基礎的程序設計開始，讓學生對現代的信息技術發展有一個具體的了解，從而可以更好地學習編程，深入研究“Python程序設計”。本文通過對計算思維的“Python程序設計”課程教學進行研究，提出了相關的問題和策略。

1 計算思維對于Python程序設計教學的重要性

1.1 提高學生的計算邏輯思維

程序設計可以說一個計算機的后臺，在大學學習程序就是類似編程的專業，計算思維是學習程序設計的基礎。教師也要在教學方式上不斷創新，提高學生的計算思維，這樣才能鞏固學生的知識，為學生以后的職業生涯打下良好的基礎。教學方式的改變是在課堂上教師可以讓學生觀看關于程序設計的視頻，讓學生可以自己進行學習，然后讓學生動手操作進行程序設計，如果光靠看是學不會的，在操作空閑時間，要鍛煉學生的計算能力，逐漸培養學生的計算思維，這樣學生才可以在設計程序時有一個良好的邏輯思維。

1.2 為國家培養更多的技術人才

現代隨著科技的發展，人才的需求也越來越大，真正的技術人才是具備能力和經驗的。計算思維不僅是讓學生可以更好地學習Python程序設計，而是可以在以后的人生可以為國家的科技事業做出更大的貢獻。華為手機在近幾年橫空出世的原因是什么，是具備最強的技術和敢于競爭的勇氣，不要小看一個程序設計，因為電子設備的應用和程序有很大的聯系，所以培養學生的計算思維也變得更有意義，教師也要有一個長遠的教學眼光，用適當的教學方法去提高學生的計算思維，提高學生的程序設計能力，為社會做出一定的貢獻。

2 傳統的“Python程序設計”課程教學出現的問題

2.1 教師對“Python程序設計”教學方式不熟悉，傾向于老式教學

一些老師在課堂教學時，不會利用新型科技產品，以至于不會利用“Python程序設計”來講課，這樣就導致了講課的效率變得緩慢，同學們的學習效率也變得非常慢。還有一些老師傾向于老式的教學，這樣的教學方式不僅讓教師講課疲憊、效率低下，同學們在上課的時候也是非常迷茫，注意力分散，同時，在大學階段很多的教室都是大型的教室，老師的講課速率更是慢下了很多，同學們上課的時候聽老師的聲音也可能聽不清楚，這就對學生們學習產生了很大的影響，所以教師們對新型的教學方式不熟悉就會導致，課堂進度慢，學習效率低。

2.2 教學評價方式單一

每個學期末教師都會對學生進行本學期的評價，來反映同學們在這個學期的各種情況，一般都會采用期末考試成績來進行最終的評價，這樣對于那些成績差的同學就會是一種苦惱，因為部分同學對計算思維的理解不深入不透徹，導致在初接觸編程語言，特別是“Python程序設計”這類靈活的程序設計語言把握不住其算法和編程技巧，出現編程能力較差（閱讀運行現有程序沒問題，獨立設計就不能很好上手）。所以教師應改進評價方式，結合每個同學的特點，多方位全面進行考察，目的旨在提升學生的綜合素質。

3 基于計算思維的“Python程序設計”課程教學的策略

3.1 依據教學內容，編輯技術和數據的分析

為了提高學生的計算思維和對數據分析及處理的能力，在課堂中將“Python程序設計”課程分為不同的幾個模塊，來便于學生們學習。模塊可以分成基礎模塊和高級模塊兩個大的模塊，以便于教學方案的實施。基礎模塊主要包含：基本理念、基本編程、環境創設、基礎程序流程、函數定義、基本數據類型、表達式和運用、面對對象、常用系數函數等編程。而高級模塊則主要包含：多維結構化數據集分析包Psndas、數據可視化庫Matplotlib的制作等等、這兩個模塊在教學的時候需要根據學生的實際學習狀況并對其進行分析，并針對學生合理運用這兩個模塊，幫助學生們在課堂上的學習。同時，教師應對這兩個大的模塊進行無縫銜接，保證在學習完基礎知識后，可以有練習的時間，對所學的基礎知識加深印象，并對所學的基礎知識進行鞏固。還可以通過導入真實的案例并對其進行講解，以便于同學們對知識的理解，并把所學的知識消化，變成自己的知識！老師們還可以利用這個讓同學們交作業時不再受空間和時間的限制，可以利用這個在循環的硬件條件下，完成課前的預習以及課后的復習，作業加深對知識的印象。同時還要給學生們提供多維度且立體化的教學內容學習包，其中包含：教材、相關的PPT課件、相關的真實案例、課堂學習視頻、參考資料等，這樣有便于學生們學習，同學們可以根據自己的學習狀況來對自己設定一個學習計劃，這樣就有助于學生的自主學習。

例如：在進行海龜圖Turtle庫的講解時，可以利用多媒體讓學生對設計的流程、畫圖的過程等進行觀看，然后在學生不懂的地方再進行講解，在講課過程中，對于計算的題目，老師要讓學生多次練習，不管是學習那一張的內容，都要認真對待，在課堂可以開展一個關于軟件設計的小游戲，讓學生進行比賽，這樣課堂就不會變得煩悶，在課堂上讓學生自己動手進行操作，然后由老師評分，勝利的學生可以獲得對應的獎勵，從而提高學生的興趣，鞏固學生的設計知識，更好地提高學生的計算思維。

3.2 采取創新教學，提高學生的學習能力

現在我們的教學方式都是教師在講臺上講，學生們在臺下聽即“老師教，學生練”的教學模式。但是這個教學模式看似完美，然而在背后卻是有著不能實時、有效的監管，所以學生們在課前的預習階段和在課后的復習階段都取不到很好的效果，導致學生們對知識生疏、最終在課堂上導致跟不上老師的講課速度，從而跟不上學習的步伐，成為淘汰者，進而導致課程整體教學效果不佳。如果將SPOC有效的結合，翻轉課堂教學模式，在教學中引用SPOC在線課程教學資源，通過MOOC學習平臺可以看到每個高校的課堂學習視頻，并利用好MOOC這個學習平臺進行課前的預習和課后的復習，這樣同學們在課前就已經對知識有了一點了解，在課堂上老師再對這節課的知識點進行深刻地講解，這樣同學們就對這節課所學的知識點有了深刻的印象，也對知識點有了深層次的理解，同學們在課后的復習階段也可以憑借著自己深刻的印象去復習，再一次的學習知識加深印象，同時在課下也可以完成高質量的課后作業，這樣大大地提高了學生的學習效率。老師在課堂教學的時候，首先要對學生們的課前預習階段進行檢查、觀察其完成情況，同時讓同學們把他們在預習的時候覺得自己不會或者不理解的知識點說出來，教師做出標記，在后面的講課階段進行重要的講解，然后給同學們留下一定的時間，讓同學們自己在下面進行討論，這樣的討論，每個同學都可以說出自己的理解程度、理解方式，這樣一些同學可以對這些同學的方式進行總結，對這個知識有了更好的理解。

在課后的復習環節，在這個環節可以對知識進行進一步的鞏固，同學們在一定的時間內完成課后作業，然后以小組為單位進行上交，老師進行批改，這樣的教學方式可以很好地督促學生們的學習，大大提高了學生的學習效率。

3.3 結合實踐教學培養計算思維，在評價方式上進行創新

程序設計課程的主要目的是培養學生的計算思維能力、算法分析能力、用計算機語言快速方便解決實際問題，所以實踐操作是非常重要的一個培養方向。在大學階段，同學們是在有限的課時完成大量的課程，短暫的時間來記住大量的知識點，這樣巨大的學習量讓同學們不堪重負。所以在“Python程序設計”課程中教師可以在教學設計中從簡單的程序設計入手，盡量以分析、解釋、理解程序的思路為主，讓同學們逐步學會用計算思維來設計程序的算法，慢慢上手。對于同學們而言，可以按照實踐項目的內容，設計好算法，畫好流程圖再進行程序的編寫調試運行，在上機結束后再對本次實踐過程進行總結、反思，從而提升學生的計算思維能力。教師在進行期末測試時就可以適當地降低考試試卷的難度，增加平時的實踐項目成績，這樣對那些懼怕考試的學生就有了一定的保障，如圖1所示，可以全方位多角度對同學們的進行考核，老師可以根據這個成績來進行最終的評價，使同學們獲取準確的客觀的學習評價。

所以，對于初步進行“Python程序設計”課程的同學來說重點應放在編寫程序和調試的過程上來，在培養一定的編程能力后才能逐步去結合實際問題，利用計算思維編寫程序快速解決處理問題，這是一個長期的循序漸進的培養培訓過程。

4 結束語

程序設計是計算機專業班同學學習計算機課程的開始，所以老師也要明白計算思維對于程序設計的重要性，在目前的程序設計中仍然存在很多的問題比如學生會因為有計算的過程而去討厭程序設計，不能更好地培養計算思維。老師要認真對待程序設計過程中學生的表現，老師也要自己的教學方式，多多采取創新的教學方法，去改變學生的學習興趣，在課堂上逐漸培養學生的計算思維，提高學生的學習能力，鞏固知識，讓更多的學生可以為國家的科技做貢獻。

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【通聯編輯：梁書】