基于Python的初中編程課程教學困難與對策

麥富安

(廣東省佛山市三水區(qū)西南中學 廣東佛山 528100)

2017年，國務院出臺的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出：要實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，并逐步推廣編程教育。很多地方已經把編程列為地方教材必修課的內容，佛山市在新版初中信息技術八年級上冊的教材中也加入了Python編程語言的內容，編程成為佛山市每一位初中生的必修課。通過開展Python編程語言教學，能夠提高學生的編程能力和培養(yǎng)學生的計算思維，為我國人工智能人才培養(yǎng)打好基礎。經過兩年的課程實施，筆者發(fā)現目前在初中階段開展基于Python的編程教學存在一些困難，并結合實際情況提出了相關的應對策略。

一、Python程序設計課程的簡述

基于對佛山市八年級信息技術課程教材的分析，關于Python程序設計的這部分內容主要介紹了運用程序解決問題的步驟，Python語言的基本概念、語法和程序結構，Python在人工智能中的簡單應用。課程內容要求學生能從簡單的生活問題出發(fā)，通過設計程序去解決這些問題，在這個過程中體驗和理解程序設計在解決問題過程中的作用和地位。

Python語言程序設計成了初中階段信息技術課程中最有難度的內容，而程序設計在計算機科學中具有非常重要的地位，是培養(yǎng)學生計算思維的重要途徑，也最能體現信息技術學科特有的課程價值。

二、Python程序設計教學中遇到的困難與分析

（一）代碼式的程序設計缺乏足夠的趣味性

程序設計相對初中階段的其他課程內容，如多媒體設計課程，有其相對講究的邏輯性和設計的枯燥性，學生在小學或七年級階段已學習過較有趣味性的Scratch編程，遇到Python這類字符代碼的編程語言，會讓很多學生望而生畏，學習的主觀能動性就有所欠缺。Python是一種比較新的編程語言，很多信息技術教師本身也熟悉這門語言，大部分教師采用的是自己學習C或C++語言時候的大學教師的方法進行教學，師生互動少，過于注重語法語句的講解，比較乏味。

（二）教學內容和課時量不匹配

在兩年的實踐中，筆者發(fā)現，課時不足是開展Python程序設計課程的最大困難，每周只有1課時對于編程課程來說是遠遠不夠的。Python程序設計是安排在初二上學期開展，按照教材安排，除了Python程序設計，還有一個開源硬件的內容，筆者與多位不同學校的授課教師交流發(fā)現，大家在教學過程中普遍感覺課時嚴重不足，而教學內容又相當多，面對基礎參差不齊的學生，加上學生興趣不大，想要完成基本的教學內容已經很困難，更談不上培養(yǎng)學生的計算思維了。

（三）學生數學知識不足

在開展Python的教學過程中，筆者發(fā)現學生的數學知識不足或者數學基礎不好成為了他們學習編程的一個重大障礙。首先，在編程中不少概念是和編程關系密切的，如變量和函數。學生在小學或者七年級的數學課中已學習過方程、變量等數學概念，但他們對這些概念理解和掌握程度不深，不容易與編程中的相似概念區(qū)分清楚。在編程中變量是有名稱和類型的區(qū)分的，Python中的變量可以是整形、浮點型和字符串，同一類型的變量才可以進行運算，但在數學中就沒有類型的區(qū)分，運算也沒有相應的約束。因此，如果學生混淆了數學和編程的概念，在程序運行調試中出現錯誤，學生是很難發(fā)現程序錯誤的原因[1]。

其次，編程中的一些概念在數學課上沒有學過，例如“素數”這個概念，在實際教學中發(fā)現對于這個名詞，很多學生其實是不理解的，因為學生在小學階段學習的是“質數”，如果教師不解析清楚，學生連課本的例題都不能看明白。

（四）計算機基礎操作能力不高

Python是一種字符編碼型的程序語言，需要學生用鍵盤輸入代碼。這本不應該是一個問題，但實際情況是學生在輸入代碼時候經常出現問題。由于學生現在使用智能手機或平板為主，很少使用鍵盤輸入，因此學生的打字能力很弱，經常一個很簡單的程序學生也要花較多的時間輸入。例如，在輸入代碼的時候經常需要中英文輸入進行切換，本來可以用鍵盤上的“ctrl+空格”很快實現切換，但學生缺少打字訓練，很多時候還有用鼠標點擊輸入欄進行切換，大大降低了輸入程序的效率，一節(jié)課下來，能夠進行程序調試，發(fā)現問題的時間就更少了。

三、Python程序設計教學的優(yōu)化策略

（一）適當控制教學難度

Python等類似的字符化的程序語言其趣味性肯定不及Scratch等圖形化編程語言。因此，在實際教學中，教師要注意控制教學難度，注重培養(yǎng)學生的學習興趣，循序漸進，不能急于求成。初中階段算法和程序設計的這部分內容，重點是讓學生體會算法的思想，培養(yǎng)學生的計算思維，使其掌握基本的編程方法。教師在教學中應該注重對編程基礎知識的講解，選擇一些結構簡單、邏輯清晰、語句不太復雜的、貼合學生生活的例子進行教學。在利用程序解決問題的過程中，重點培養(yǎng)的是學生解決問題的計算思維。

在實際教學中，學生學習完一個知識點后的第一個程序，對于一般程序的填空，筆者把程序中與該識點密切相關的部分留空，讓學生進行補充完成，這樣可以降低學習難度，提高學生的學習積極性，這種做法在剛開始學習時尤其關鍵。當學生對Python逐漸熟悉后，可以增多留空的部分，到最后讓學生從“零”開始完整完成一條程序。

（二）增加課程課時數量和密度

Python程序設計是一門理論與實踐都很重要的課程，通過所學編程知識來指導實踐應用，通過實踐鞏固所學編程知識。較為理想的教學時間安排應該是，上機實踐操作的時間多于理論學習時間。由于初中學生對電腦的基礎應用不熟悉，打字的效率等都會影響上機調試程序的進度，如果時間不足，不僅完成不了任務，還會降低學生的自信心。另外，理論學習與上機實操之間的時間間隔越短越好。按照艾賓浩斯的遺忘曲線規(guī)律，及時復習對于鞏固已學知識是很重要的。筆者認為，比較好的解決辦法是兩節(jié)課連在一起，一節(jié)課學習理論知識，緊接著第二節(jié)課上機實踐操作，及時鞏固所學知識。因此，強烈建議將信息技術課時調整到每周兩節(jié)，而且每周的信息技術必須連堂兩節(jié)上[2]。

（三）滲透數學知識的講解

對于數學知識欠缺的問題，筆者認為可以從這么做：首先，在數學課上已經學習過且容易混淆的概念（如“變量”），在教學中應該把這個概念和數學課中的概念進行對比分析，幫助學生理解這個概念在Python中的不同之處。對于在數學課上還未學習的概念（如“函數”），教師在課堂上進行詳細講解。如果該個概念在數學或者其他學科中也存在，但學生還沒有學習到，可以先從本學科的角度進行解析，這樣能幫助學生更容易理解這個概念[3]。

（四）進行計算機基本操作訓練

從上述的問題分析來看，學生常用的計算機操作是代碼輸入及中英文切換。因此，教師可以在編程課程的頭幾節(jié)課，利用打字軟件，讓學生進行5分鐘左右的打字練習，尤其是英文打字練習，幫助學生提高代碼的輸入效率。雖然課程的總課時不夠，但“磨刀不誤砍柴工”，學生輸入代碼的效率提升能改善課堂教學效果。從筆者的實施經驗來看，到了課程的中后段，大部分學生都能較為熟練地輸入代碼，教學效率得到明顯提升。對于中英文輸入法差異產生的問題，筆者認為，在課程初期應該重點教會學生區(qū)分中英文標點符號的差別，這樣可以幫助學生減少輸入錯誤。