基于计算思维的初中程序设计课堂实践

凌志鹏 刘翠霞

【摘要】2017年的新课程标准凝练了信息技术学科核心素养，并更新了部分教学内容，对程序设计更为重视了。以《新一代人工智能发展规划》为标志，程序设计教育在我国进入第二次发展。在中小学信息技术教育领域也提出了python程序设计这一内容。本文主要探讨以培养学生计算思维为目的python程序设计课堂。首先分析计算思維与程序设计的联系，再分享for循环教学、培养学生计算思维的策略。

【关键词】python程序设计;计算思维;培养策略

一、计算思维与程序设计

陈国良院士指出，理论科学、实验科学和计算科学是人类科学发展的三大支柱，相对应的三种思维方式是理论思维、实验思维和计算思维。计算思维是指使用计算机领域的思想方法，建立模型、组织数据、选择信息资源、形成解决方案的过程中生成的一系列思维活动，《信息技术课程标准（2017年版）》确定了计算思维水平等级。

表1 计算思维等级

笔者使用python程序设计针对性地培养学生计算思维，原因有四：其一，程序设计以算法为桥梁培养学生的计算思维。其二，程序设计在语言层面诠释计算机处理问题的方式。其三，基于核心素养的程序设计课堂更关注学生思维发展。其四，python的简洁性、易读性、开发环境安装简单、丰富的扩展库等特点，更适合初学者学习。

二、在python程序设计课堂中培养学生的计算思维

（一）学生分析

本文教学对象为八年级学生。学生对使用计算机程序解决问题的一般过程不了解，计算思维还未达到预备级水平，但敢于尝试新事物。

（二）教材分析

本课内容是for循环。本课教学重点是理解for的语法和用途。难点是使用for循环编程加速问题解决，会用计算机的方式解决问题。

（三）基于计算思维的教学实践

表5 教学流程与策略表

三、培养学生计算思维的策略

从计算思维的解决问题的一般过程出发，结合python程序设计的内容和先进的教学方法，笔者总结出以下几点培养学生计算思维的策略。

（一）有效预设，针对性培养计算思维

有效预设是指以培养计算思维为出发点进行针对性的教学设计。

1.预设符合学生认知的情境

提高趣味性和吸引力，在设计教学时多从学生的认知兴趣设置情境帮助学生理解问题。本课中使用杰米和韦伯的合同故事情境引入课堂。且以抛弃百钱买百鸡等经典问题为课例进行教学，课例选择了计算平均分。该例符合学生认知，能让学生快速抽象出问题的核心要素。

2.预设问题

本课深入学习for循环语法时提问range（ ）函数的作用，恰好能启发学生剖析循环语句的含义，也让学生关注变量X，使学生确定信息的关键要素，帮助学生在建构模型的时候获取问题的关键点、建构模型、设计算法。

（二）计算思维需要长时间反复、有效的训练

计算思维的养成要广泛接触计算领域思想方法，多次利用计算机领域的方法解决问题方能形成。且在训练中不能过于强调结果、追求完美，应重视思维培养，主要以学生多接触计算机思想，形成计算机处理问题的系列思维为目的。

（三）信息技术核心素养各要素相辅相成

信息技术核心素养包含了信息意识、计算思维、数字化学习和创新、信息社会责任等四个要素，这四个要素是相辅相成的。

1.信息意识帮助分析建模

例如，在抽象特征、建构模型时需要学生的信息意识达到一定水平，对信息敏感、能够准确判断信息的价值、主动获取信息。

2.多接触数字化学习资源有利于迁移和创新

计算思维要求学生能把利用计算机处理问题形成的一系列思维应用于解决其它问题，也就是迁移。笔者认为，多接触数字化资源，重视数字化创新有助于提升学生的迁移能力;提高学生的学习效率。因此，信息技术课程更应该有效地利用数字化资源的优势，帮助学生掌握计算机思想，培养计算思维。

参考文献：

[1]沈贤.有效预设对培养学生计算思维能力的实践研究——以初中信息技术学科为例[J].中国教育信息化，2019.

[2]陈国良，董荣胜.计算思维的表述体系[J].中国大学教学，2013.

[3]王立翔.基于计算思维的python语言课程教学改革刍议[J].教育现代化，2017.

[4]邹仲杰.初中信息技术课程教学中计算思维培养策略探究[J].发明与创新·教育信息化，2018.