基于计算思维培养的高中信息技术教学方式探究<br/>——以Python语言程序设计教学为例

基于计算思维培养的高中信息技术教学方式探究
——以Python语言程序设计教学为例

2023-04-18浙江省杭州市富阳区场口中学311400

教学管理与教育研究 2023年24期

陈艺 (浙江省杭州市富阳区场口中学 311400)

当前,信息技术在社会中的重要性凸显。在高中教育中,信息技术不仅是学生要学习的一门学科,更是一项学生必备的综合技能。高中信息技术教学的目标之一是培养学生的计算思维,帮助学生更好理解和运用信息技术,为未来职业和学习发展奠定基础。

一、高中信息技术教学中培养学生计算思维的作用

计算思维是一种综合性的思维方式,其强调逻辑思考、问题解决、创新和数据分析等核心能力。培养学生计算思维有助于加强学生逻辑思维能力。逻辑思维是一种思考方式,涉及有关学生在分析、推理问题和建立结构化解决方案等方面的能力。在信息技术领域,计算思维可以强化逻辑思维,以此促进学生更清晰解决编程问题,计算思维可将复杂的编程问题分解为更小部分,再由学生结合逻辑思维确定分解问题的适当方法,让学生在逻辑顺序中思考,并逐渐解决编程的每个部分。在编程中,学生需要进行逻辑判断和决策,例如使用条件语句来控制程序流程。这需要逻辑思维确保程序在不同条件下采取正确的行动。计算思维还有助于激发学生创新潜力,培养学生寻找创新解决方案能力,鼓励学生思考学会应用技术提出新的方法和见解来解决现实问题,而不仅是按部就班解决问题。计算思维通过将计算机科学原则与逻辑思维相结合,帮助学生更好应用逻辑思维来解决问题和编程。鼓励学生在清晰、有条理的框架内思考,将复杂问题分解为可管理的部分,逐步解决编程所遇到的问题。

培养学生计算思维不仅有助于强化逻辑思维和激发创新潜力,还在提升数据分析能力和掌握科技信息技能方面发挥重要作用。无论是在商业、科学研究还是社会决策方面,都需要较强的数据分析技能。通过培养学生计算思维,其能更好地理解和分析数据,识别模式和趋势,从中提取有用信息,对学生未来职业生涯至关重要。计算思维也有助于学生掌握科技信息技能,使学生更容易学习和掌握新的技术和工具,具备解决问题和自主学习能力。

二、基于计算思维培养的高中信息技术教学策略

1.塑造具体编程情境,引入实际案例教学

在高中信息技术教学中,塑造具体编程情境并引入实际案例,可帮助学生更好理解和运用计算思维,实现理论知识与实际问题相结合。教师可有效创设具体编程情境,为学生选择与课程内容相关的主题或领域,确保这个主题具有实际应用性并能引起学生兴趣。开展Python编程“算法的控制结构”章节教学时,可以选择“时间管理”为教学主题。在该主题下,设计问题情境“校园日程安排的优化”,并为学生提供这个情境的背景信息,使其了解在这个编程情境中需要掌握的技能和知识,如使用特定的控制结构,理解算法设计原则,以及如何应用这些知识来解决实际问题。此外,教师可以用示范代码演示如何使用Python编程来解决这个具体的问题情境,包括控制结构的使用、算法设计和代码编写的一般原则,为学生提供编写程序起点。通过创造具体的编程情境,帮助学生更好理解计算思维应用,提高其编程技能。

在引入问题情境后,教师可鼓励学生自主探索,并为其提供独立解决问题机会。以Python语言程序设计中“算法的控制结构”章节教学为例,要求学生通过该章节学习,用Python编程创建“校园日程安排程序”,协助学生和教师有效规划校园活动,确保课程时间不重叠,并为自由时间留出合理安排。在这个实际案例教学中,教师可引入“算法的控制结构”相关知识,如条件语句“if-else语句”和“for循环”循环结构,让学生使用这些结构来解决课程时间冲突的问题。学生可以自主选择适合自己问题情境的算法和控制结构,如使用嵌套的“ifelse”语句处理复杂的时间冲突情况,也可使用列表和循环结构来管理多个课程时间。教师通过设置具体编程情境,并结合Python语言实际案例教学,让学生熟练将“算法的控制结构”知识应用于解决实际问题,深化学生计算思维理解。

2.使用在线编程资源,扩展编程技巧

教师可通过使用在线编程资源帮助学生拓展编程技能和计算思维,使其在课堂之外也可以继续学习和实践编程知识。教授Python编程“数据处理与应用”章节时,教师可在在线编程学习库中,创建一个新的代码仓库或项目,使用目录结构来分类不同的主题或项目,整洁结构组织代码和学习资源,确保学生可以轻松找到所需材料。为此章节添加课程大纲、教学文档、演示幻灯片等学习材料,为学生提供详细文档,解释每个编程概念和任务的背景和目标,并在此在线编程学习库中为学生加入对应的编程练习和挑战部分,为每个练习提供详细示例代码和演示项目,帮助学生理解如何应用Python进行数据处理。例如,上传章节练习如“数据清洗、分析、可视化等不同的数据处理任务”,帮助学生在课下练习其在课堂上学到的知识。

为学生创建线上编程视频教程,演示数据处理的实际操作。例如,在“数据可视化”章节教学中,可利用视频教程为学生提供额外学习机会,拓宽学生知识面。创建线上编程视频教程时,应明确定义数据可视化工具、技术和最佳实践等视频教程目标,并准备一个或多个示例数据集,以用于演示各种数据可视化编程技巧。在创建线上编程视频时,要先制定详细教学计划,确保编程教学视频结构清晰,在进行录制视频时,要逐步演示“数据可视化”这一章节所用编程技术。例如,按照线下上课时的教学计划逐步讲解该章节包含的小章节,如“介绍数据可视化工具”“选择示例数据集并加载”“创建不同类型的图表”“自定义图表的样式、颜色和标签”等专业编程内容。在演示每个编程理论知识与编程步骤时,要提供详细解释和示范,如,“为什么选择特定方法以及如何根据数据和分析需求做出决策”等专业的解释。在视频描述中或附带的文档中,教师需要为学生提供示例代码,方便学生在学习完成后能够参考和练习。教师要定期更新视频教程,以反映新的数据可视化工具和最佳实践,同时收集学生反馈,以改进教程内容和方法。

3.拓展教学实践项目,巩固学习成果

拓展教学实践项目,有助于巩固学生的知识和技能,培养学生计算思维和问题解决能力。教师可以整合编程教学实践项目与Python编程中的“人工智能及应用”章节相关内容,让学生真实参与到项目的开发到结束的整个过程,深入理解有关“人工智能及应用”章节知识,并将书本中所学知识点灵活运用到实践活动。教师可为学生详细制定项目计划,明确学生在每个阶段的任务和时间表。根据项目的复杂性,决定学生是以个人形式完成项目还是组建团队。例如,在“人工智能及应用”章节下引入“情感分析工具”实践项目,由于该项目需要学生利用所学知识编译程序设计一个智能聊天机器人,用于分析用户情感反馈,项目难度较大。教师可鼓励学生组建团队以分担任务,让学生明确分工和角色。例如:学生A 是Python开发者,负责情感分析算法的编写;学生B 可作为UI/UX 设计师,负责用户界面设计;学生C 可担任数据科学家,负责数据收集和分析。这样的分工和协作,不仅有助于项目的成功完成,还培养学生团队合作技能和跨领域合作能力。

学生开始实施项目后,教师应定期与学生进行会议探讨,为学生提供反馈和指导的同时,确保项目朝着预定方向前进。当项目完成时,教师可要求学生准备一份项目报告或展示,详细向大家说明其小组选择该项目的目的,开发此项目时所采用的编程知识与方法,以及最终结果和结论。教师可以鼓励学生在项目结束后通过展示会、班级讨论、博客或社交媒体与同学分享经验。通过分享,其他学生可以了解不同的编程问题解决方法,从而为其提供额外学习机会。最后,教师可根据评估标准对项目报告的质量、学生的问题解决能力、创造性和合作能力进行评分,并为学生提供详细反馈,使其了解自身强项和亟需改进的方面。教师可鼓励学生对参与的编程项目进行反思,思考在项目中学到了什么,以及如何改进未来项目。这种反思过程,有助于巩固学生学习成果,提高项目管理和问题解决技能。同时,教师可以利用这个机会引导学生思考如何运用自身所学知识和技能,以解决日常生活中遇到的其他问题和挑战。