培养计算思维的高中Python课程的教学思路

戴元聪

摘 要：计算思维是信息技术学科核心素养的组成部分，更是“互联网+”时代公民所应具备的基本素养。Python课程是高中阶段信息技术课程的不容忽视的组成部分，也是培养高中生计算思维的有效途径。笔者在研习《普通高中信息技术课程标准》（2017版）的基础上，阐述了计算思维的含义，并结合Python课程的本质特征与班级内学生的认知需求，探讨了高中Python课程的教学思路，推动计算素养切实贯穿Python课程课堂的各环节，为学生成长为适应社会发展的人才奠定基础。

关键词：   计算思维;高中Python课程;教学思路

Python课程是高中阶段信息技术课程的重要组成部分，也是培养计算思维的有效途径。然而，传统的“灌输式”的教学模式下，课堂上师生的“教”与“学”都倾向于机械化，不能够满足计算思维培养的需求，所以要想促进计算思维落实在Python课程的课堂上，就必须要围绕计算思维的含义，结合高中生的认知特征与需求进行教学思路研究，促进Python课堂上师生“教”与“学”的改变，使学生学习掌握理论知识的同时形成计算思维，更好地推动高中生信息技术素养的提升与发展。为此，笔者在研习《普通高中信息技术课程标准》（2017版）的基础上，阐述了计算思维的含义，并结合实例探讨了高中Python课程的教学思路。

一、计算思维的含义

“互联网+”时代下，计算思维不再是信息技术相关领域人员应当具备的基本思维，而是当代公民皆应具备的思维模式，尤其随着2017版《普通高中信息技术课程标准》的颁布实施，计算思维培养已经成为当代一线信息技术教师亟待解决的问题。计算思维，是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生一系列思维活动，其具有较强的抽象性，具体来讲就是：面对问题时能够将次要内容剥离出去，关注问题的核心，促进问题从“烦琐”转向为“简单”。计算思维走进高中Python课程，很大程度上提升了计算思维的针对性，尤其结合具体的问题，促进学生自然而然地联想、建立模型，水到渠成地动手实际操作，使学生在“想象”“建立”“操作”的过程中潜移默化地培养计算思维。

二、Python

（一）什么是Python

Python是一种高级计算机编程语言，不仅可以用Python编程，还可以阅读源代码。与一些计算机程序不同，Python更注重解决问题的计算，弱化了传统的计算机程序规则。这样的好处是学生在学习Python的同时可以更专注于计算和程序本身，不会在程序的规则和语法上浪费太多时间。毕竟高中生时间紧，又不是專门学计算机的。Python更有利于培养学生的计算思维。Python本身不是目的，只是提高高中生计算思维的工具。

（二）Python的特点

Python语法简单，程序简单，容易理解。高中生在学习中可以提高计算效率，减少代码的使用，这样学习Python就不是一件很难的事情。例如：在Python中，你不需要程序强制缩进。Python有很多功能，可以满足高中学习中的基本运算，让教师和同学不需要额外花时间去补充其他程序。Python是最接近人类自然语言的编程，提高了教学中的便利性，更便于高中生学习和使用。另外Python比C++和JAVA简单，直接编程计算。Python的许多特点表明，在高中信息技术课程中选择Python语言进行教学是明智的。高中生通过学习Python，可以轻松掌握这门学科，培养计算思维，这也是开设这门学科的目的。高中生成就感和计算思维的达成，预示着一举多得目标的实现。

（三）Python和计算思维之间的联系

高中学习Python课程的目的是培养计算思维，所以Python课程是计算思维的载体。高中生通过Python课程的学习，在学习中阅读和计算相关资料，在一步步解决问题的路上，自然在Python程序的计算中提高了计算思维。在Python课程中，学生以抽象的方式解决实际问题，在这个过程中，进行计算、归纳、总结并得出结论，这整个过程就是计算思维的体现。由此可见，Python是计算思维的载体，体现在Python计算中。正是Python与计算思维有着密不可分的关系，在高中新课改中使用Python程序来提高学生的计算思维。信息技术教学需要质量和效率，两者缺一不可[1]。

三、计算思维在高中教学中的应用现状

（一）课堂教学模式过于古板

与其他类型的教学相比，计算机辅助教学法要求教师准确确定计算机知识的方向，引入新的教学方法和教学内容，并采用相应的计算机辅助教学方法。但在高中，课堂教学已经过时，严重制约了学生计算机思维的发展。在我国大多数高中，计算机课程在教学上还比较落后，仍然是按照教师在传统教学经验基础上发展起来的内容和方法进行的，对学生学习效果的影响也制约了学生计算机思维的形成。

（二）教师的教育水平需要提高

教师的教育水平对学生的学习成绩和思维有很大的影响，高素质的教师能够有效地培养学生的计算思维，而相对较弱的教师却不能培养学生高质量的知识和科学思维。我国还有很多学校缺乏符合计算机技术教师选拔的标准和要求，在非专业或低技能教师的情况下，学生的学习兴趣和学习效果明显下降，也在一定程度上影响了学生计算思维技能的培养。

四、基于计算思维的高中Python课程的教学思路

Python是一种计算机语言，相对比其他计算机语言来讲，Python语言的功能强大、语法简单、类库丰富，尤其对于高中阶段学生来讲，Python语言更容易上手，尤其学生用Python语言编写程序的过程中强化解决问题能力的提升，满足高中生认知与学习的需求，真正地让计算思维扎根于课堂，有效地避免计算思维沦为课堂包装的感染。这就需要，教师明确“灌输式”教学模式与计算思维培养的“不适用”与“不实用”，更要结合Python课程的本质特征与班级学生的认知需求，对高中Python课程的教学思路进行研究，构建“素养”与“知识”协同发展的课堂，助力计算思维的培养。

（一）合理设计内容

Python语言的难度不高，但对于高中生来讲，其仍旧较为陌生，所以绝大部分学生对Python课程的兴趣缺缺，更遑论积极主动地利用Python语言解决实际问题，且解决问题的过程中促成计算思维培养的落实。因而在Python语言的课程上，教师不能生硬地按照教科书进行讲授，而是要结合班级学生的认知程度与学习实况，对Python的内容进行合理的安排、科学的调整，确保学生跟上课堂教师“教”的步伐，进而更好地理解、掌握课堂的目标内容。Python课堂的内容大致分为三维度，依次为：

一是，Python语言的含义、作用以及基本操作。该维度的内容也就是日常提到的理论知识，其难度较低，但如若不能合理地安排，较容易让学生的学习兴趣“低迷”，导致学生对含义理解不精准、作用知道不全面、操作了解不客观，进而影响接下来操作性内容的学习。所以理论知识学习阶段，教师要贯彻“以生为本”的教学理念，引导学生分析、思考，为学生提供“看”含义、“见”作用的平台，很大程度上确保学生“知”理论的过程中处于“思”的状态。

二是，Python程序设计的基本语句及结构。无论是基本语句还是基本结构，都是学生进行实际操作的基础，所以学习该维度内容时，教师不能言简意赅、单刀直入地告知，而是要为学生提供思考、交流的空间与平台，让学生对基本语句与基本结构的学习从“知道”转向“消化”，促使学生产生用“语句”、用“结构”进行创新、创造的欲望，为接下来的实际操作奠定基础。

三是，运用各种算法知识进行Python设计。算法知识的理解难度较高，因此课堂上，教师不能照本宣科，而是要灵活地运用各种算法知识进行Python的设计，使学生“看”算法知识灵活运用的基础上理解掌握各算法知识，进而让学生结合自己掌握的知识进行设计与编写，助力学生计算思维的培养[2]。

学习三维度内容过程中，教师要始终贯彻“以生为本”的教学理念，引领学生从简及难、从表及里、从理论到实践掌握Python，一方面有助于消除学生与Python的陌生感，很好地解决学生学习Python时带有的消极情绪，如恐惧、厌恶等，另一方面也能够促使计算思维真正地渗透于Python课堂，更好地推动对学生计算思维的培养。

（二）改进教学方法

众所周知，“好”的教学方法不仅能够提高课堂中师生“教”与“学”的质量，构建高效率的课堂，还能够丰富课堂的教学内容、活跃课堂的教学氛围，构建富有生命力的课堂，因而面对传统“灌输式”教学模式在培养计算思维的不足时，教师要有意识地改进课堂上采用的教学方法，尤其培养计算思维的Python课堂上，教师要立足于学生的思维水平与认知需求，着眼于Python语言的本质特征，逐步形成具有班级学生认知特性的教学方式，促进计算思维与课堂教学的深度融合。

Python语言对于高中生来讲较为陌生，而其具有的抽象性，更使部分学生谈“Python”色变。作为一线的信息技术教师，如若未能及时地“看到”班级学生的谈“Python”色变，随着时间的推移学生定然会产生厌恶、恐惧等不良情绪，进而影响课堂上师生“教”与“学”的质量与效率，同时也不利于计算思维在Python课堂上的渗透。因而，如何让学生接受并爱上Python语言？则是当代一线信息技术教师改进教学方法的基本目标，而为了实现计算思维的培育，教師可以借助现代化信息技术将抽象性的具体知识、内容转化为形象性的模型结构，降低学生对知识理解、掌握的难度，促使学生自觉主动地进行深刻的思考、灵活的运用，在学生“思考”与“运用”的过程中促成计算思维的培养。如，教师可以将算法（结构）等内容与生活中的具象事物联系起来，引领学生于脑海中建立一个生动又具体的形象意义，而建立的过程中，学生的大脑始终处于“思”的状态，更重要的是，潜移默化地将“算法”与“生活”联系起来，促使学生逐步具备利用算法解决实际问题的技能，助力计算思维的培养、形成以及发展[3]。

（三）创新教学模式

“灌输式”教学模式不能满足信息技术学科核心素养培养的需求，这是众所周知、毋庸置疑的，所以要想实现计算思维的培养，教师理当在认知传统教学模式弊端的基础上进行创新。结合Python课程的本质特征，教师对课前预习、课中学习，以及课后深化三个阶段进行了研究，具体如下：

一是，课前预习。该阶段，教师并未让学生走马观花地“看”教科书，而是利用班级微信群发布预习任务单，让学生有目标地“看”教科书、有目的地查阅相关资料。这样的预习，一方面能够提升学生的预习效果，使学生清楚自身知识的“优”与“缺”，另一方面也能够锻炼、提升学生的自主学习能力，为学生今后的终身学习奠定良好的基础。

二是，课中学习。该阶段被教师分为“解疑答惑”与“合作探究”两大环节。其中“解疑答惑”环节的主旨就是帮助学生解决预习过程中遇到的“问题”、产生的“疑惑”，在具体的课堂上，教师可以根据“问题”（疑惑）提出的遍数，判定是进行重点讲解还是单独指导，提升了教师“教”的针对性与有效性;“合作探究”环节的关键就在于师生之间、生生之间沟通、交流的有效性，因此具体实施时，教师不能做“座上宾”而是要充当“参与者”，积极地点拨与引导，保证学生探究有效性与方向性。

三是，课后深化。该阶段，教师要求学生依据课堂上的意见与指导进行修正与完善，更重要的是，教师要利用班级微信群提出阶梯式的问题，引领学生对课堂内容进行深度掌握。

（四）开展启发式教学，引导学生学习

启发式教学是一种有效的教学干预模式，可以帮助学生发展计算思维。教师在引导学生解决问题的过程中，首先要让学生进行反思和回忆，即让学生用写好的代码来对应教师提出的问题，探究这个代码是否能解决这些问题，帮助学生把思维变成目标导向和结果导向的思维。其次，在解决问题的过程中，教师要引导学生循序渐进地反思自己，并对其他团队成员编写的代码进行实质性的回顾，探究自己的代码与其他学生的代码的异同，通过批判性思维探究自己的不足，这将使学生掌握循序渐进的学习方法。

（五）为Python教学提供充足的资源

Python课程作为一门计算机课程，需要相关的配套设施跟上，才能顺利发展和学习。其中不仅硬设施需要跟上，软设施也需要跟上。比如学校需要聘请有专业知识的教师授课，以保证高中Python教学的课堂质量;学校需要改善相关教室和配套电脑。Python课程是一门实践性很强的课程，只有硬件跟上了，学生才能动心。只有学校重视信息技术教学，营造主动学习、热爱信息技术的氛围，师生才会更加重视Python学习。只有重视了，才能提高学生的计算思维。

结束语

综上所述，“互联网+”时代下，信息技术已经被广泛地应用于社会的各个领域，且给人们的思维带来了更新。所以作为当代一线的信息技术教师，不能局限于信息知识的传授，而是要在注重培养学生动手操作能力的同时发展学生的计算思维，推动学生信息素养的发展。具体落实时，教师要贯彻“以生为本”理念进行创新与设计，寻找“知识”与“思维”的契合点，构建高效又鲜活的课堂，助力计算思维的渗透。高中信息技术课程中的Python教学是提高学生计算思维的重要途径，Python的学习需要教师和学生的共同努力。

参考文献

[1]郁晓华，肖敏，王美玲，等.基于可视化编程的计算思维培养模式研究：兼论信息技术课堂中计算思维的培养[J].远程教育杂志，2017（6）：12-20.

[2]倪俊杰.Python教学：编程如何培养学生计算思维[J].中国信息技术教育，2017（19）：27-29.

[3]韩捷.从计算思维培养角度谈高中Python课程教学模式[J].启迪与智慧（中），2020（9）：86.