基于計算思維的農村初中Python程序設計教學策略探索

劉敬文

［摘 要］計算思維是計算機科學領域中最基本的思想方法，落實計算思維的路徑就是讓學生親歷計算機科學領域的問題解決的全過程。初中學生處于形式運算能力不斷加強的階段，邏輯推理思維逐漸成熟，因此培養計算思維符合學生的成長需求，能推動學生的高階思維發展。文章針對Python程序設計教學，提出創設問題情境、實施分層教學、互助調試、歸納梳理等多種策略，以提升學生的學習效果和計算思維能力。

［關鍵詞］計算思維；Python；農村初中

［中圖分類號］? ? G633.67? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）09-0044-03

2022年4月，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）正式發布，提出計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決的過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。具備計算思維的學生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。同時，初中學生處于形式運算能力不斷加強的階段，邏輯推理思維逐漸成熟。由此可見，培養計算思維符合初中學生的成長需求，對推動學生高階思維發展具有重要意義。

Python 語言語法簡潔、程序結構簡單，快速成為中小學信息技術程序設計課程的主流學習內容。通過Python語言的學習，學生的信息技術編程能力以及計算思維能力都能得到提高。2018 年，浙江省發布了信息技術課程改革方案，Python成為浙江省信息技術高考科目。山東、四川、浙江等多地早已把Python納入初中信息技術課程體系，2021年廣州市也將Python納入初中信息技術課程教材。

一、農村初中Python程序設計教學現狀

2021年，廣州市初中信息科技課程將程序設計初步內容由VB改為Python。新教材的使用初期，教學過程中難免會出現一些的困難與疑問。筆者根據自身的Python程序設計教學經驗，結合新教材內容與新課標要求，分析本校Python程序設計教學現狀。

筆者所在學校是鎮屬農村初級中學，學生信息技術知識缺乏，基本技能薄弱。超過68%的學生小學階段未能按照課程規劃順利完成信息技術課程；超過一半的學生不會打字；本應在小學階段學習的圖形化編程，不少學生卻沒接觸過；大部分學生缺少程序設計思想。在學生進入初中后，由于信息技術為非中考科目，部分學生不重視信息技術這門學科。同時，學生普遍認為Python 語言較難理解與掌握，且內容枯燥，提不起學習興致，因此在學習過程中只會模仿教師的程序代碼，未能真正理解程序設計語言，導致容易遺忘知識內容，出現畏難情緒。

農村初級中學師資薄弱，部分教師并非計算機專業，而是跨學科兼職，同時還兼管設備維護、平臺管理等，工作任務繁重。Python進入廣州初中信息技術課堂的時間不長，適用于初中Python程序設計教學的參考資料較少，同步課堂教學資源也不多，需要教師花較多的時間和精力進行備課、準備學習素材、挖掘課堂資源等。傳統的程序設計教學方法以“講練結合”為主，即教師講授知識點，學生做模仿練習。在該教學模式中學生并不理解程序的含義，一旦脫離了教師的演示，他們便會不知所措，更難以達到運用程序解決問題的課程要求，學生的計算思維能力也得不到鍛煉與提升。課程內容由VB改為Python后，大部分教師仍使用VB的教學方法來組織課堂教學，這不利于Python程序設計教學的順利開展。

二、農村初中Python程序設計教學策略

筆者結合本校Python程序設計教學現狀，專研新教材與新課標，并結合本校學生的學習特點，歸納出以下幾點教學策略，以期提高農村初中學生Python程序設計的學習效果，提升學生的計算思維。

（一）創設問題情境，激發學習興趣，培養計算思維

問題情境是教師根據學情和教學內容創設的以問題為線索引導學生解決問題的真實情境。教師通過創設問題情境激發學生學習興趣的同時，引導學生思考分析如何解決問題，促進學生思維水平的提升。課堂伊始，通過創設情境設置簡單的引導性問題，不僅關聯本節課的知識點，還可將抽象的問題具體化。比如，關于循環結構，課本開篇例1就是累加求和程序，求 1+2+3+4+5+…+n的值。內容枯燥且有一定的難度，不利于學生理解和掌握。教師不妨從學生熟悉的“小高斯快速算出1+2+3+…+100”的故事引入課題，然后設置問題：小高斯是怎樣計算的？其他小朋友又是怎樣計算的？引出計算機的計算方法和其他小朋友的算法一樣，再引導學生推導出“和=和+循環變量”的公式。用學生熟悉的故事來創設情境，更有利于激發學生的學習熱情，而提出引導性問題可讓學生形成主動思考的習慣。

問題情境的創設不應該是單一的，而應具有多樣性、真實性和層次性。教師可以采用圖片、游戲、實物等創設豐富的問題情境，以吸引學生的學習興趣。在創設問題情境的時候，還應注意結合學生的學情，遵循學生的認知發展規律，由易到難設置問題，同時尊重學生的個體差異。創設豐富多樣的問題情境，不僅能激發學生學習興趣，更能讓學生在解決問題的過程中學到知識與技能，提升計算思維。

（二）簡化教材案例，由淺入深，實施分層教學

廣州作為國際化大都市，教育與科技都位列前沿，市區學生的計算機能力普遍較強，對教材內容的理解也較為透徹。而廣州郊區及鄉鎮農村的學校與市區學校存在著較大的差距，學生在計算機方面的已有經驗相差較大。農村初中學生往往較難理解教材中的知識內容，因此教師在教學上須循序漸進。仍以循環結構的教學為例，如果開篇就依照教材從例1開始讓學生學習1+2+3+…+n的累加，大部分農村初中學生理解起來是有難度的。為此，可重構教材內容，從簡單的例子如輸出1，2，3，4，5或者5，4，3，2，1等開始，先讓學生理解循環基本結構，再進入累加學習。而在累加學習案例中，可先從簡單的例子1+2+3+4+5開始，再到課本例子1+2+3+…+n。簡化教材內容，再由淺入深，這樣可讓大部分學生都能夠較好地理解循環結構的應用。

初中學生的邏輯思維能力尚處于發展階段而農村初中學生普遍缺乏編程學習基礎，因此對他們來說獨立編寫一個完整、正確的程序是一件十分困難的事情，他們常常需要反復修改程序的各種錯誤，而課堂時間又很有限。為此，教師可讓學生進行補充程序代碼的練習，即教師給出部分代碼，學生只需要填寫核心代碼。如此不僅可以幫助學生掌握相關知識，而且在一定程度上降低了學習的難度，提高了學生的積極性和學習效率。

此外，農村初中學生的信息技術基礎與能力參差不齊，教師可根據學生的不同情況設置分層任務。比如，補充程序代碼可作為基礎練習，完成基礎練習的學生可以進行進階練習，嘗試獨立完成全部代碼。分層任務能讓信息技術能力較強的學生擴展知識面，提升能力。而對于信息技術基礎薄弱的學生，則側重掌握基礎內容，同時進行適當的提升，進而更好地理解知識內容。分層教學可使學情不同的學生都能在課堂上享受到學習的樂趣與成就感，獲得良好的學習體驗。

（三）互助調試，合作交流，強化思維

算法設計編寫與優化的過程，實際上是學生通過程序設計解決問題的過程，這一環節可以培養學生的問題解決能力和算法設計能力。在課堂教學中，基礎任務的設置可以使用“易學”課堂系統，以便學生能及時了解自己的學習情況。同時，教師也能及時了解每個學生的知識掌握情況以及班級總體學情，進而更好地調整課堂教學。讓學生獨立思考并完成代碼編寫，目的在于使每位學生都能鍛煉其算法思維能力。比如，課后習題程序編寫“1+2+3+…加到多少時，累加的和（total）大于1000”。有的學生未掌握while的基本格式，有的學生未能理解while的用法與功能，導致這些學生無法正確編寫程序，出現畏難心理，不愿意再嘗試。對此，可對學生進行分組調試，進入協作交流環節，讓學生交換想法，優化程序。同時，也可以讓編程基礎較好的學生輔助基礎薄弱的學生，這樣不僅能讓基礎薄弱的學生鞏固知識，也能讓基礎好的學生再次深化對程序的認識。這一環節不僅可以培養學生的合作能力，還促使學生用語言符號將自己的想法表達出來，培養學生計算思維中的數據表達能力。

（四）歸納梳理，舉一反三，培養概括遷移能力

歸納梳理知識點是課堂教學中非常必要的環節，可幫助學生明確學習內容、梳理知識點、完善知識體系和鍛煉概括思維能力。比如，編程基礎知識點包括數據類型、常量與變量、運算符與表達式、數據類型轉換函數、賦值語句、輸入和輸出語句、注釋語句等，知識內容較多而且較分散。教師可借助思維導圖，引導學生歸納知識點，逐步形成知識網絡的同時，提高概括思維能力。

最后是知識的遷移應用環節。遷移應用任務應貼近學生生活，把 Python 語言落實到實際生活中，引導學生學以致用，培養其遷移應用能力。比如，在學生學習了猜數字游戲的案例，歸納了循環結構的格式與功能后，可以引入學生熟悉的簡單家庭密碼鎖案例，并讓學生用循環語句編程來實現以下功能：當輸入密碼與預設密碼相同時，打印輸出“密碼正確”，退出循環；當輸入的密碼錯誤時，打印輸出“密碼錯誤”，并可繼續輸入密碼，直到正確為止。同類問題，還可以拓展為了保障密碼安全的問題，如只允許用戶輸入5次密碼，超過5次則退出循環，顯示“密碼錯誤太多，賬戶已鎖定”，引導學生遷移運用所學知識。如此，學生便可將課堂所學的知識內容應用到實際的問題中，通過舉一反三實現知識的遷移，在學以致用的過程中培養計算思維。

三、結語

在Python程序設計教學中培養學生的計算思維，能有效幫助學生更好地學習信息技術知識，并提高學生的學習效率。在Python程序設計教學中創設問題情境，能激發學生的學習興趣，驅動學生的學習熱情，讓學生形成主動思考的習慣；簡化教材案例，由淺入深，內容設置有梯度，可讓不同基礎層次的學生都能在課堂上獲得良好的學習體驗；互助調試，合作交流，可強化學生思維；歸納梳理，舉一反三，可培養學生的概括遷移能力。在教學中，教師應充分認識到計算思維對學生學習的重要性，并在觀念上重視對學生計算思維的培養，采取多樣化的教學方式，加強對學生計算思維的訓練，促進學生的個性化發展。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準：2022年版［M］. 北京：北京師范大學出版社， 2022.

［2］? 馬興瑩.基于計算思維的初中Python課程教學模式設計與應用研究［D］.濟南：山東師范大學，2021.

（責任編輯? ? 羅? ? 艷）