基于python程序设计的计算思维能力培养

黄代根

（四川文化艺术学院 四川 绵阳 621000）

1 引言

对程序构成、软件开发以及编程方法等进行学习是目前计算机领域教学的主要内容，在计算机实际教学过程中大致可以分成课程教学以及上机实践两大阶段，前者需要学习者掌握一定的程序理念和构成要素，从而得到更为丰富且更深层次的理论知识储备，后者则相对关注于学习者计算思维水平的提升，同时可以把此类能力应用到实际问题的处理过程中，进而实现学以致用等理想效果。

2 python程序设计语言基本阐述

2.1 特点

python程序设计语言是一类解释性语言，该语言最为突出的优势即注重处理问题而轻语法。正因该技术所具有的这一特点，因此通过python程序设计培养人的思维能力往往能够取得较为理想的效果。在进行程序设计过程中，为了最大程度的确保程序易读性，该程序设计语言采取强制性缩进等方式，以此为学习者学习或者借鉴他人所编写代码的能力提供了有力保障[1]。

python程序设计语言是处理问题最为主要的工具。借助该语言设计的程序能够创建一个相对出色的情境。另外；因为该语言有着易学简单、广泛性以及操作简便等优点，因此能够让学习者有更充分的时间养成处理相关问题以及思维能力。

2.2 开发环境

在经过了大量计算机工作人员实践之后，发现相较于C语言、Java等，python程序设计语言安装流程更为简便并且所使用的也是较为简单的集成化开发环境。随着近些年计算机技术快速发展，计算机编程也逐渐趋于完善，计算机配置以及功能也逐渐趋于复杂。普通用户往往需要大量时间以及精力才可以真正掌握与理解对应的编程语言核心，从而忽视了语言自身所应包含的内容，所以无法将所学内容以及计算思维能力融入到实际问题的处理过程中，很难实现学以致用等目标。

3 基于python程序设计语言的计算思维能力培养的主要阶段

3.1 认识阶段

对python程序设计语言进行简单了解和认识通常需要花费至少两周的时间，在这一阶段除了要给学习者介绍一些计算机以及该程序设计语言的基础知识之外，还需要利用实际案例使学生掌握与理解IPO，进而激发起他们学习python的兴趣。另外在课后也应当鼓励学生亲自动手进行操作执行当前现有的一些小程序，亲身体会执行结果并感受到其中的乐趣，借此给后续难度较高的知识学习打下良好基础。

3.2 读改阶段

和认识阶段相同，该环节同样也分两周进行，这一阶段主要的工作时由教师带领学习者对相关例题进行拆解和修改，并对问题处理过程进行演绎，从而使学生在学习该语言的语法点时，还可以对相关程序设计进行自主探索，同时逐渐入手以及利用python程序设计语言来处理实际问题。这一时期最主要的意义即教导学习者分解简单的程序代码，最终给自己后期深度学习打下坚实基础[2]。

3.3 编写阶段

这一阶段需要使学生进行纠错以及对齐，同时开展增量式编程等工作，从而让学生能够对逻辑流程、程序基本构造有一个基本了解，并对其思维逻辑以及严谨性等进行简单训练。经实践发现，程序纠错、程序对齐以及增量式编程对于毫无基础的学习者有着极为关键的作用。

3.4 处理问题阶段

在上述几个环节完成之后，学习者已经完成了该程序设计语言最为基本的数据结构、函数和迭代与控制结构等学习。同时，学习者也已经学会了第三方库（例如math库以及turtle库等）基本功能的使用，可以借助python来处理一些简单问题。所以，在这一环节，教师需要给学习者提供一些较为复杂且针对性较强的例子进行深入学习以及设计。该阶段主要是让学习者学习更高级别的处理问题的方式及技巧，从而达到培养计算思维能力的目标。

4 目前计算机思维能力培养过程中存在的不足

尽管计算机课程是相关专业的基础内容，然而因为社会对于人才需求的不断改变，所以课程时长也因此受到了一定影响与缩减。教师为了在有限时间内完成对应的教学任务，不得不被迫加快自身教学速度，从而导致忽视学生接受及学习效果等情况出现。另外，当教学时长缩短之后，学生学习及练习的时间也随之减少，从而很难对理论且抽象化知识进行熟练掌握。

5 培养计算思维能力的途径

5.1 按照教学实际内容，给予编程技术及数据分析应有的重视

要将python程序设计语言所具有的价值充分发挥出来，并以此为基础培养学习者计算思维能力以及分析处理处理信息的能力，把该课程细分成量大核心教学模块（即基础与高级模块）开展教学极为重要。在基础模块之中课程的基础知识、基本李建、创设基本的编程环境以及函数定义及应用等是重点与核心；而在高级模块之中则主要包含着以下几项内容，如制作数据信息图表可视化库、多维结构化的数据分析包等。当开展上述两模块教学时必须要以学生学习的具体情况为基础，教师需要强化二者之间在内容层面的衔接。例如，在教学时通过数据挖掘算法分析，可以对程序出现异常之后的处理方法进行讲解。当教师开展讲解时，需要将教学内容进行问题化、案例化以及项目化，也就是借助设计对应的问题开展新课导入，利用相关案例做深入讲解，从而使学习者可以构建、理解以及运用所学内容。与此同时，相关教师还应当将自身教学的内容做电子化及立体化等处理，借助当前广泛使用的信息技术来替代原本纸质化的教学内容开展教学，同时上传至相关网络课程之中，从而让学习者摆脱空间和时间等束缚，进而完成有效的课前预习及课后复习。

5.2 科学应用当前现有的线上平台

就当前实践而言，在借助python程序设计语言对学习者计算思维能力进行培养过程中，科学使用当前主流的线上平台，例如MOOC+SPOC+翻转课堂能够给学习者带来更多、更为优质的学习资源，从而有助于学生实现碎片化、自由化学习。倘若教师将由MOOC平台开设的与该程序设计语言相关的内容引入到课堂中，并构建起与之匹配的SPOC课程，那么在课前预习过程中一旦学生遇到无法理解或者解决的有关程序设计方面的问题，便可以先通过自主查询进行处理，如果并未在MOOC或SPOC中找到答案或并未深入理解给出的解释，那么便可以在课堂教学过程中询问教师，借助此类方式能够让学习者效率得到有效提升[3]。在经过一段时间实践之后发现，该新型教学手段，除了可以转换学生传统学习方式之外，还有助于学习者计算思维能力的形成。

5.3 改革评价模式，以过程为基础进行动态化综合性评价

目前，期末的终结性考试是评价python程序设计语言课程最为主要的一种方式，即借助期末考试来开展一次性的评价检测，然而此类固定化的评价模式，很难对学习者学习质量以及教师的教学水平等进行有效衡量，因此此类量化考核项目在内容以及难度等诸多方面均存在诸多缺陷，其中最为显著的一点就是仅停留于操作步骤的简单在线与基本知识的机械式陈述，并未对计算思维能力的考核给予过多关注。为此，教师应当适当借鉴当前互动分享等方式，通过动态化的综合性评价来为学习者学习能力、团队协作以及学习的实际效果等做系统性且合理化的科学评价，从而使终结性和形成性两种评估得到完美融合。其中，形成性的评估通常会对课程开始之前的导学、实际的课上教学和课后应用等相关环节进行评估。SPOC平台中大数据信息的学习及分析功能可以把过程性的评价以量化的标准转变为较为直观的分数，因此有助于学生后续计算思维能力进一步提升。

5.4 由细节切入，贴近学生需要

兴趣是成功的基础与关键，而学习兴趣则是学习者学习效率提升的催化剂。教师在python程序设计语言课程刚开始时，应当对学习者做一次有关调查，调查学习者选择此门课程的原因，在调查之后发现约90%的学习者是由于兴趣爱好而选择了这门课程。因此，教师在实际教学过程中，首先重视细节。教师在新知识以及概念性的公式讲授过程中，可以借助形象的比喻或幽默的故事来进行讲解，以此保证学生在选择结构和处理字符串等训练过程中不会感觉到枯燥和乏味；其次要与学生的需要所贴近，当选取教学过程中所用的python例题时，应当尽可能与学生的需要所贴近，以此来提升学生的计算思维能力。

6 结语

随着科学技术的不断发展，当前我们已经进入到了信息化的时代，计算机等设备早已在我们日常生活中得到了广泛应用。由于计算机等技术的出现，人们计算思维能力也得到了一定提升，并且可以借助计算机来处理一些较为复杂的问题，有助于其他领域进一步的发展。python程序设计语言最为主要的作用就是依据科学方式来简化和分离原本复杂晦涩的问题，把一个大问题细分成多个环节，从而进行逐项处理，并在此过程中调动学习者自主分析和研究，最终通过教师科学有效的引导，使学习者形成良好的计算思维能力。