基于计算思维培养的初中Python教学实践

【摘要】随着新课改的不断深入，培养初中生核心素养已成为教学目标之一。在开展初中Python教学活动时，教师需要根据初中生的实际情况来完善教学体系，通过多元化的教学手段来培养初中生的计算思维，开展多样化的计算思维训练活动。文章就如何在初中Python教学中构建智慧课堂、培养初中生计算思维提出了实践策略，旨在为初中生未来全面发展奠定坚实基础。

【关键词】初中Python教学；计算思维；实践策略

作者简介：蒋春红（1980—）， 女，江苏省南通市通州区金郊初级中学。

计算思维是在通过计算机科学来解决问题的过程中，涉及的设计相关程序、系统等思维活动。初中阶段是学生思维能力发展的重要阶段，教师要在这一阶段借助Python教学培养学生的计算思维；以引导者的身份组织多样化的教学活动，提升学生的学习兴趣，拉近学生和Python的距离，并让学生从理论入手，在实践中积累经验，形成良好的计算思维，全方位地培养学生的核心素养。

一、情境化教学，提升初中生学习热情

初中生大都对许多事物充满了好奇，想要进行探究。如果课堂内容单一、枯燥，容易引起部分初中生的反感，进而降低教学效率。为提升初中Python教学的效率，让学生自发地投入课堂学习，教师需要丰富教学手段，联系学生的身心特征，结合学生日常生活实际，在课堂之中营造良好的教学情境，提升学生的学习热情［1］。

例如，在教学关于人工智能的内容时，教师要贴合学生实际来开展情境的创设工作，从社会现状、学生生活及家庭情况等角度入手，营造出学生熟悉的且和学生生活息息相关的情境，让学生产生代入感。如教师首先通过多媒体设备为学生播放《生活大爆炸》第五季第14集的视频片段（这一集讲述了拉杰什与Siri展开对话的内容），在播放完视频后引导学生思考视频中的Siri是否是真人，以此创设教学情境，调动学生的学习兴趣与热情。学生通过思考，能够初步感知人工智能的特征，了解Python与人工智能的关系。教师再为学生展示一些生活中较为常见的有关人工智能的图片，让学生认识到在人工智能领域，Python的应用十分广泛，所以学习Python有着极为重要的价值。此时，教师问道：“同学们，通过刚才播放的视频和展示的图片，想必大家对Siri已经有了初步的了解，那么大家知道Siri有哪些功能吗？”有的学生回答：“Siri能够向我们提问，也能够回答我们问它的问题，如可以帮我们寻找附近的咖啡厅等。”教师继续问道：“你们想制作自己专属的人工智能吗？”在得到学生肯定的回答后，教师引入新课内容：“现在我们开始进行Python的学习，请大家将Python软件打开。”学生在操作过程中能够对Python交互式编程环境形成认知。然后，教师基于教学情境，让学生思考在刚才播放的视频中，拉杰什在对Siri说“你好”时，Siri是怎么回答的。学生说：“Siri也回答‘你好。”于是，教师引导学生思考如何写相关的Python语句，并绘制流程图来展示自己的思路。这有助于学生对流程图形成初步认知。同时，教师展示自己绘制的流程图，引导学生对语句代码进行输入、输出，并提醒学生在输入语句的过程中注意标点符号。学生在这个过程中，能够比较出自己的思路、流程图与教师的有什么不同。学生在运行程序后，需要在流程图上记录自己的程序运行结果。教师让学生运行程序，观察程序运行结果，能够帮助学生建立流程图与程序之间的联系。最后，教师通过多媒体设备为学生展示关于中国航空的内容，让学生清晰地了解到Python等技术在工程、科技领域有着广泛的应用。

只有让学生主动地学习，才可以最大限度地提升教学效率。情境化教学能够激发学生的学习兴趣与热情。在采用情境教学法时，教师要以学生为主体，了解学生的整体情况，将教学与学生的实际生活相联系，创设生动、形象、有趣的教学情境，让学生了解所学内容和课程学习目的，在感知Python在生活中的应用价值的同时，潜移默化地培养自身的计算思维。

二、问题驱动教学，引导初中生深入探究

提问在初中课堂教学中具有重要的作用。教师在课堂中通过问题驱动能够较好地帮助学生集中精力，思考有关Python的问题，投入课堂学习。在探究有关Python的问题的过程中，学生能够积极地分析、思考，从而内化理论知識，形成系统的理论知识体系，并对理论知识进行迁移、应用。以问题驱动为基础，能够实现高效的课堂教学［2］。

例如，在教学关于人工智能的内容时，教师首先提出问题：“圆的面积是怎么计算的？”学生凭借已有经验回答：“圆的面积等于π乘以圆的半径的平方。”教师展示图片，以提问的方式引导学生思考：“某县政府准备对中心公园的喷泉进行改造，在图中的阴影部分铺草地。已知图中的正方形边长为40米，表示喷泉的这个圆半径为16米。请问需要铺多少平方米的草地？”教师让学生运用Python的相关知识，通过流程图来实现思维的可视化，在作业本上呈现解题思路。在学生写出解题过程后，教师让学生展示流程图，并与小组成员进行互评，再根据教师的意见对流程图进行针对性的修改。接着，教师提出问题，引导学生深入探究：“只使用print函数能够对图中阴影部分的面积进行计算吗？表达式中的‘r和‘pi是什么？如果对圆的面积进行修改，那么r与pi的值会发生变化吗？”学生回答：“只使用print函数是无法计算出图中阴影部分的面积的，还需要运用等式才可以。表达式中的‘r是变量，‘pi是常量。如果对圆的面积进行修改，那么r的值会发生变化，而pi的值不变。”学生借助数学问题和关于r、pi的表达式，能够有效学习Python中的常量与变量，深入了解常量与变量的区别。然后，教师提出进阶问题：“假设该县政府打算在图中的阴影部分铺果岭草，已知果岭草草坪价格为9元/平方米，pi取3.1415926，请修改程序，计算出该县政府需要支付多少钱。”学生需要根据流程图来对程序进行编写，同时在不断尝试中编写出正确的程序，从而在计算实践中锻炼知识迁移能力。教师在对本堂课内容进行回顾后，在概念图中加入学生所学的新知识，以此帮助学生建立Python的知识框架，在内化知识后对概念图的内容进行完善。最后，教师提出问题：“我们已经知道如何通过Python来输出答案了，那怎么样才能够让计算机向我们提问呢？”学生回答：“计算机可以使用print函数来输出问题。”于是，教师进行示范，让计算机通过print函数来输出“你叫什么名字？”的问题，再让学生做出“我叫×××”的回答。

问题驱动教学主要是让学生通过自身已有的经验与知识来分析问题、解决问题，对学生进行深入学习有着积极的推动作用，并且还能够很好地培养学生的计算思维。因此，在教学过程中，教师需要重视问题的设计，引导学生从多个层面与角度来思考问题，发挥问题应有的作用。

三、项目式学习，降低初中生学习难度

项目式学习需要以核心问题为焦点，引导学生通过做项目的方式来完成特定的任务，并在合作研讨、自主探究的基础上实现与同一主题相关的所有问题的有效解决，从而促进学生综合素养的提升。项目式学习是学生进行思维活动和解决问题的动态化过程，有利于培养学生的思维能力和探究能力。因此，在智慧课堂环境下，教师应从项目化学习出发，进行初中Python教学，对教与学的关系进行重构［3］。

例如，在教学关于人工智能的内容时，首先，教师设计了三个项目。第一个“使用人工智能回答问题的功能”的项目任务包括：1.掌握print（‘字符串）、print（数值）等Python输出问题的知识点；2.认识代码式编程环境、交互式编程环境这两种Python编程环境。第二个“使用人工智能计算的功能”的项目任务包括：1.掌握print（表达式）等输出表达式的知识点；2.掌握计算面积时会用到的表达式、算术运算符。第三个“实现人机交互”的项目任务为制作人工智能，掌握变量=input（ ）的知识点，进行项目成果展示。教师为学生提供了变量、输入及输出函数、赋值语句的相关学习资料，让学生以小组合作的方式，思考自己制作的人工智能拥有哪些功能，利用流程图进行展示，并使用其中的一种功能。然后，教师开展了“人工智能大比拼”比赛，评选出最实用、最有创意的人工智能。这样的项目式学习能够降低学生的学习难度。在这个过程中，学生能够掌握相关的编程知识，体验到Python学习的趣味性，在完成任务后获得成就感。最后，教师让每个小组展示本组的作品，让其他小组的学生欣赏该组的作品，分享自己的想法。通过作品展示和相互评价，学生能够完善知识体系，按照正确的Python编程格式编写代码，这对他们形成计算思维有着积极作用。

项目式学习是一种新的学习方法，采用这种方法不仅能有效开展Python教学，而且能有效激发学生学习内驱力和主动性，促进学生自主学习。因此，教师在智慧课堂环境下开展初中Python教学时，应深入研究项目式学习的开展方法，在结合教学内容、学生实际情况的基础上，不断进行优化设计，充分发挥项目式学习在Python教学中的优势，强化学生的学习体验，为培养学生计算思维奠定坚实基础［4］。

四、多元化评价，增强初中生学习信心

教学目标具体可以分为三个部分，分别是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。初中Python教学的重要目标是培养初中生的计算思维。在传统的评價模式下，部分教师受到应试教育观念的影响，只重视学生考试成绩的提升，而忽略了学生学习的过程和对学生情感态度、价值观的培养。而多元评价法要求从多个方面对学生进行评价和考核，将多元评价法应用于初中Python教学中，可以全面地反映学生对知识的掌握情况，学生的学习态度，学生是否理解了Python的内涵，等等［5］。

例如，关于循环、条件的内容的教学目标主要是让学生学会在计算机上呈现解题思路、Python代码。在教学时，教师可以让学生上机操作，运行程序，并强调易错点，让学生通过while语句来解决问题，使用random函数随机生成整数。在评价环节，教师首先可以简单点评学生讨论的情况，用学生自评、学生互评的方式来评价学生完成作业的情况及计算思维的培养情况。其中，课堂作业评价的指标主要包括：能否正确使用while语句、random函数，Python代码的编写逻辑是否清晰、数据表达是否正确，算法设计是否具有创新性。学生自评的指标主要包括：能否写出while语句的一般格式，是否理解了while语句的功能，能否利用while语句解决次数不确定的重复性问题。学生互评的指标主要包括：能否积极表达他（她）自己的意见与观点，能否认真听取其他同学的意见，能否较好地完成组内的任务，能否积极参与小组讨论与合作，能否为小组开展任务提出创新性的想法。

多元化的评价方式包括学生自我评价、小组成员互评以及教师点评等多种方式。在初中Python教学中应用多元评价法，能够有效促进学生知识水平以及学习能力的提升，帮助学生发现自己的优势与不足。学生在得到有效的评价后，能够极大地增强学习信心。

结语

简而言之，在倡导培养创新人才的大背景下，初中信息技术教师需要积极地探寻有效实施编程教育的方法，结合Python的特点来充分激发学生兴趣，引导学生进行探索，并改进学生计算思维的培养模式。在开展初中Python教学活动时，教师要从不同的角度入手，结合学生实际情况，制订相应的教学策略，通过情境化教学、问题驱动教学、项目式学习、多元化评价来不断提高教学质量，完善教学体系，培养学生的计算思维，为他们日后的学习夯实基础。

【参考文献】

［1］梁婷，李艳.基于UbD的初中Python编程教学设计与实践研究：以“小金导航系统”项目为例

［J］.中国信息技术教育，2022（07）：34-37.

［2］吴传夏.指向计算思维培养的初中Python教学策略建构与实践：以“顺序结构程序设计”一课为例［J］.中小学信息技术教育，2022（04）：57-59.

［3］王佳莉.面向计算思维培养的智慧课堂教学模式构建：以初中Python教学为例［J］.中国现代教育装备，2021（24）：20-23.

［4］戴晓芬.基于计算思维培养的高中Python教学实践与探究：以《循环结构的程序实现》一课为例［J］.中国信息技术教育，2023（01）：46-48.

［5］李海东.深度学习理论下基于计算思维培养的中学程序设计教学研究［J］.教育信息技术，2022（12）：56-59.