Python语言教学中问题解决能力和创新能力研究

摘 要：为提高Python语言教学质量，提高学生综合素质，文章针对Python语言课程进行研究，探讨培养创新能力与问题解决能力的方法。文章认为，应积极创新教育理念和教学方法，构建全维度训练模式，培养学生创造性思维，提升学生独立思考的能力，促进学生积极主动、灵活性地分析问题和解决问题，提高Python语言的应用能力，切实掌握编程技能，提高信息技术素养。

关键词：Python语言;教学策略;创新能力;创新思维;教学设计

一、 引言

Python语言属于计算机课程，该课程的学习目标是通过学习Python语言，促进学生掌握编程语言。与常规学科学习相比，该课程对学生自主解决问题的能力以及创新能力要求较高。在Python语言教学中，应综合多学科手段，提高课程的丰富性，利用学生感兴趣或者熟悉度较高的学科因素促进其对Python语言知识的理解，逐步提高编程能力。

二、 学习Python语言的必要性

编程语言不仅形式众多，而且分为多种等级，各有自身特色和优点，在实际应用中可适应不同的编程需求。从底层的机器语言到汇编语言再到高级语言，分别适用于不同层次的编程学习。如，Python语言主要适用于人工智能时代，C语言主要用于操作系统底层设计操作，Java的核心属性是跨平台面向对象语言。在上述语言类型中，虽然存在优势对比，但是各种编程语言本身并无优劣之分，在学习计算机语言时，应根据实际需要选择合适的语言类型。Python语言具有入门快、语法简洁、黏性扩展和类库丰富的特点，非常适合八年级的学生作为编程学习的入门语言。

三、 在Python语言教学中培养创新能力与解决问题的主要策略

（一）明确Python语言的学习目标

Python语言是重要的计算机编程语言，所谓编程语言，即计算机沟通中的基础性语言，学习此种语言与常规语言

的相同之处在于，可帮助学生从全新视角认识世界，同时掌握立足自身视角表述世界的新方法。学习此种语言，学生可以探索更多可能性，多视角地认知世界，多方式地表达自我。类似于几十年之前对英语的学习，先接触英语的一批人就优先获取了新的讯息和视角。Python语言是新型语言，近年来编程课程作为计算机课程加入课程框架中，其目的并非将全部学生培养为程序开发专业人才，而是提高学生基础素质，培养以计算思维为主的信息素质。从学科学习角度分析Python语言，该学科属于技能领域的学习，此种学习更强调技巧性，“背书式”学习成效较低。在技能学习中，重点是目标明确地开展训练。在教学中，应分析初中生的心理特点，从该时期学生认知特点出发设计教学方案。学习训练同样应遵循技巧性原则，以降低学生在Python语言学习中的畏难心理，使Python语言课程与学生增强黏合性。在教学活动中应充分利用教学经验，加强教学引导，通过多样化教学设计，制定更具趣味性和实效性的教学模式。

（二）问题引导教学

在对Python语言的学习中，学生需要掌握众多专业概念，这些概念通常与学生生活常识和其他学科常识之间存在明显差异，在学习初期，对学生来说掌握知识的难度较高。对于此种情况，教师应加强对问题的引导，科学地开展情境教学、引入生活实例等。引导学生逐步理解概念，将抽象的Python语言概念转变为具象化概念，降低理解难度。教育研究认为，初中生经过长期的知识、技能学习和生活体验积累，已经构建形成比较成熟的认知结构，此种认知结构直接影响其对概念或问题的理解。在教学过程中，应灵活运用与学生生活经验密切相关的生活实例，通过此种方法实现兴趣激发，促进学生积极解决问题。在教材内容上可以进行拓展，根据需要增加可视化编程的学习，比如Python里面的turtle模块。它的绘图方式简单直观，几行代码就能够创建出令人印象深刻的视觉效果，起到即时反馈的正向激励作用，降低Python语言初期学习难度，帮助学生顺利进行学习过渡。与此同时，通过可视化编程学习，可保证学生长期保持学习兴趣，进而促进学生主动学习Python语言。

（三）多因素结合教学

首先，在学习Python语言时，数学是重要的学科基础，在编程中，数学逻辑思维和计算能力、数据分析能力都会影响Python语言学习的效果。应用数学知识在编程语言学习中练习输出最大公约数与质数，对闰年和常规年份进行判断，构建概率统计模拟，都可激发学生的学习兴趣，促进学生积极开展编程实践。计算机科学离不开数学知识的应用和支持，利用计算机编程技术也可对部分数学原理进行趣味性验证，通过此种学习，学生可更有效地理解和掌握相关数学概念。其次，在编程学习中需要进行文本分析训练，在此训练中可应用语文知识，例如，在编程语言应用中，需要呈现可视化数据，进行词频统计，以编程为工具，可采用技术化手段分析文本，将数据进行可视化呈现。在学习中，应引导学生利用有限信息对隐含信息进行分析，以提高学生信息提取的能力。此种能力不仅对编程学习具有重要意义，而且可提升学生在社会活动与人际交往中信息提取、分析和应用的能力。第三，在教学时也可融入艺术创作内容，例如指导学生使用Python语言进行创意绘画等。通过此种活动，学生可对编程进行全维度理解。编程课程并非局限于机械建造抽象模型，其本身也并非只是枯燥的数字符号，而是通过严谨科学的逻辑思维，采用有限逻辑控制手段，使无限创意得以展现，具有无限可能。以艺术创作为窗口，引导学生更深入地了解Python语言的应用价值和魅力。

（四）加强技术性教学

在讲解Python语言和锻炼学生编程技能过程中，应积极融合科技元素，展现学科亮点。在此过程中，可开展科学模拟实验，指导学生进行泊松亮斑实验和自由落体实验等。采用计算机模拟形式进行上述趣味实验，分析其中蕴含的科学原理，促进实践学习，引导学生从不同角度认识和理解科学。此外，还可将密码技术作为教学素材。在密码技术元素应用方面，弗吉尼亚密码、恺撒密码以及随机替代密码皆为难度相对较低、趣味性相对较强的密码形式，可采用真实案例作为学习导入，科学设置问题，引导学生通过多样化方法解决问题。还可使用字符串、列表等制作随机点名器，采用真实生活事件指导学生学习。通过这些方式，可促进Python语言得到实际应用，鼓励学生自行制作实用性程序，增强学生学习Python语言的成就感，加强正向刺激，促進内因驱动。在此类学习中，学生可真实体验程序开发与迭代演变，从技术角度和经验视角更深入、客观地认识Python语言。在现代初中教学中，教学条件改善，Python语言教学中可使用多种硬件设备。在现代科技设备中，传感器常用设备与人工智能密切相关。可利用此类硬件指导学生进行实物操控练习，根据控制目标和现有硬件设施设备，编写程序，进行实物实验。通过此种学习，可进一步提升学生学习Python语言的兴趣，以及学习编程的积极性。在此种教学中，教师应科学分配教学时间，做好硬件和软件的使用管理，提高教学质量。同时根据学习进度和学生对Python语言的掌握度，进行分级练习，激发学习兴趣，促进应用创新。

（五）全方位素质训练

信息技术课程贯穿各个学习阶段，在此过程中，教师利用不同教学手段锻炼学生的信息技术素质，促进学生掌握信息技能。在学习过程中，学生逐渐掌握了制作视频、图片编辑和制作网页等技能。上述学习是计算机学习的基础，Python语言属于层次较高的计算机信息技术学习，应明确学科定位，全方位提升学生的学科素质与核心素养。在学科学习中，学生应逐渐形成计算思维，培养信息意识，不仅应开展数字化学习，而且应进行创新训练，树立信息社会责任感。编程教学只是计算机教学的一部分，在学习中更重要的是提升学生的思维能力以及解决问题的能力，明确解决问题的思路，科学构建知识框架。应从学校环境出发，明确学习侧重点，有针对性地设置相关课程，优化设计教案，完善课程安排。在学习中，应促进信息技术和其他学科的科学融合，使其全面发展。

（六）问题解决训练和经验总结

学习编程语言，重点是培养学生的计算思维、创新能力及主动解决问题的能力。所谓计算思维，即学生运用计算机学科知识和思想方法，开展该模式的思维活动，逐步在思维中形成解决方案，此種思维活动过程即计算思维。学生掌握计算思维后，可利用计算机设备处理界定问题，分析事物的抽象特征。可利用已知信息创建问题模型，可视化分析问题。与此同时，还可锻炼学生合理组织数据结构，对多样化信息进行综合分析，做出合理判断。采用科学算法，应用严谨逻辑，可提高解决问题的效率。以算法为例，此概念是指运用合理逻辑形成解决方案，此种方案可在同类问题中适用，应用效率较高，可促进高质量地解决问题。在学习中，应引导学生自觉总结问题解决过程，分析核心方法，积累经验，在遇到同类问题时，学生也可进行问题迁移，基于既往经验解决问题。

（七）日常创新训练

Python语言比较抽象，为保证学生在实践中可应用相关知识，应促进学生积极进行技术应用体验。通过实际操作，可缩短学习跨度，改善学习难度。应创造丰富的实践活动机会，鼓励学生开展实验操作。此种学习可帮助学生从具象学习过渡到抽象学习。在新技能学习中，基于已有认知、经验开展循序渐进的学习是比较有效的学习方法。在学习初期，以概念和理论学习为主，然后引入直观体验，进行应用观察，最后进行更复杂的抽象学习，此种学习模式可降低认知负荷。在学习中，可通过趣味性游戏练习实用性技能，进行创新训练，鼓励学生通过全新方法解决常见问题。通过上述训练，学生可提升问题应对信息，逐渐形成成熟的解决问题的思路，对抽象建模学习具有重要意义，是与认知建构过程一致的学习方法。

（八）实际应用训练

Python语言学习的最终预期是学生可以应用Python语言进行有效编程，解决实际问题，在此过程中提升信息技术素质和核心素养。在此过程中，应将学习主导权交予学生，引导学生探究和发现问题。在知识应用过程中，错误是改进的契机，也是完善知识的基础，应对错误做出及时反馈，指导学生创新思考，促进迭代改进。应从具体事实出发，向抽象知识提升。应引导学生逐步应用知识，进行应用训练，初期按照既定流程执行训练，后期自主开展训练。在面对问题时，应先分析输入与输出要求，之后分析输入处理方法与输出结果的必然联系。应基于需要优质选择数据类型，采用合理的数据结构储存数据。采用编程设计解决问题后，应进行测试，确保程序无误。例如，在debug应用中，应了解bug类型和逻辑错误，有针对性地修改代码。

四、 结语

综上所述，Python语言是具有趣味性和实用性的编程语言，是信息技术学习的重要课程。此种课程语言比较抽象，学生理解难度较高。在编程学习中存在多样化问题，需要积极培养学生的创新思维，促进学生发挥主观能动性解决问题，积累应用经验，逐步完善编程技能。应拓宽教学思路，丰富教学模式，促进全方位素质教学，提高学生的创新能力与解决问题的能力。

参考文献：

[1]李莉，严传波，田翔华.后疫情时代《Python语言程序设计》线上教学的思与行[J].电脑与信息技术，2021，29（4）：88-91.

[2]王晓静，殷慧文，张杨.师生共建Python语言课程共同体线上教学模式研究[J].辽宁大学学报（自然科学版），2021，48（1）：82-87.

作者简介：郭凌倩，浙江省杭州市，浙江省杭州滨和中学。