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        基于Python的初中編程課程教學困難與對策

        2021-12-31 23:38:35麥富安
        科學咨詢 2021年8期
        關鍵詞:程序概念課程

        麥富安

        (廣東省佛山市三水區(qū)西南中學 廣東佛山 528100)

        2017年,國務院出臺的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出:要實施全民智能教育項目,在中小學階段設置人工智能相關課程,并逐步推廣編程教育。很多地方已經(jīng)把編程列為地方教材必修課的內(nèi)容,佛山市在新版初中信息技術八年級上冊的教材中也加入了Python編程語言的內(nèi)容,編程成為佛山市每一位初中生的必修課。通過開展Python編程語言教學,能夠提高學生的編程能力和培養(yǎng)學生的計算思維,為我國人工智能人才培養(yǎng)打好基礎。經(jīng)過兩年的課程實施,筆者發(fā)現(xiàn)目前在初中階段開展基于Python的編程教學存在一些困難,并結合實際情況提出了相關的應對策略。

        一、Python程序設計課程的簡述

        基于對佛山市八年級信息技術課程教材的分析,關于Python程序設計的這部分內(nèi)容主要介紹了運用程序解決問題的步驟,Python語言的基本概念、語法和程序結構,Python在人工智能中的簡單應用。課程內(nèi)容要求學生能從簡單的生活問題出發(fā),通過設計程序去解決這些問題,在這個過程中體驗和理解程序設計在解決問題過程中的作用和地位。

        Python語言程序設計成了初中階段信息技術課程中最有難度的內(nèi)容,而程序設計在計算機科學中具有非常重要的地位,是培養(yǎng)學生計算思維的重要途徑,也最能體現(xiàn)信息技術學科特有的課程價值。

        二、Python程序設計教學中遇到的困難與分析

        (一)代碼式的程序設計缺乏足夠的趣味性

        程序設計相對初中階段的其他課程內(nèi)容,如多媒體設計課程,有其相對講究的邏輯性和設計的枯燥性,學生在小學或七年級階段已學習過較有趣味性的Scratch編程,遇到Python這類字符代碼的編程語言,會讓很多學生望而生畏,學習的主觀能動性就有所欠缺。Python是一種比較新的編程語言,很多信息技術教師本身也熟悉這門語言,大部分教師采用的是自己學習C或C++語言時候的大學教師的方法進行教學,師生互動少,過于注重語法語句的講解,比較乏味。

        (二)教學內(nèi)容和課時量不匹配

        在兩年的實踐中,筆者發(fā)現(xiàn),課時不足是開展Python程序設計課程的最大困難,每周只有1課時對于編程課程來說是遠遠不夠的。Python程序設計是安排在初二上學期開展,按照教材安排,除了Python程序設計,還有一個開源硬件的內(nèi)容,筆者與多位不同學校的授課教師交流發(fā)現(xiàn),大家在教學過程中普遍感覺課時嚴重不足,而教學內(nèi)容又相當多,面對基礎參差不齊的學生,加上學生興趣不大,想要完成基本的教學內(nèi)容已經(jīng)很困難,更談不上培養(yǎng)學生的計算思維了。

        (三)學生數(shù)學知識不足

        在開展Python的教學過程中,筆者發(fā)現(xiàn)學生的數(shù)學知識不足或者數(shù)學基礎不好成為了他們學習編程的一個重大障礙。首先,在編程中不少概念是和編程關系密切的,如變量和函數(shù)。學生在小學或者七年級的數(shù)學課中已學習過方程、變量等數(shù)學概念,但他們對這些概念理解和掌握程度不深,不容易與編程中的相似概念區(qū)分清楚。在編程中變量是有名稱和類型的區(qū)分的,Python中的變量可以是整形、浮點型和字符串,同一類型的變量才可以進行運算,但在數(shù)學中就沒有類型的區(qū)分,運算也沒有相應的約束。因此,如果學生混淆了數(shù)學和編程的概念,在程序運行調(diào)試中出現(xiàn)錯誤,學生是很難發(fā)現(xiàn)程序錯誤的原因[1]。

        其次,編程中的一些概念在數(shù)學課上沒有學過,例如“素數(shù)”這個概念,在實際教學中發(fā)現(xiàn)對于這個名詞,很多學生其實是不理解的,因為學生在小學階段學習的是“質(zhì)數(shù)”,如果教師不解析清楚,學生連課本的例題都不能看明白。

        (四)計算機基礎操作能力不高

        Python是一種字符編碼型的程序語言,需要學生用鍵盤輸入代碼。這本不應該是一個問題,但實際情況是學生在輸入代碼時候經(jīng)常出現(xiàn)問題。由于學生現(xiàn)在使用智能手機或平板為主,很少使用鍵盤輸入,因此學生的打字能力很弱,經(jīng)常一個很簡單的程序?qū)W生也要花較多的時間輸入。例如,在輸入代碼的時候經(jīng)常需要中英文輸入進行切換,本來可以用鍵盤上的“ctrl+空格”很快實現(xiàn)切換,但學生缺少打字訓練,很多時候還有用鼠標點擊輸入欄進行切換,大大降低了輸入程序的效率,一節(jié)課下來,能夠進行程序調(diào)試,發(fā)現(xiàn)問題的時間就更少了。

        三、Python程序設計教學的優(yōu)化策略

        (一)適當控制教學難度

        Python等類似的字符化的程序語言其趣味性肯定不及Scratch等圖形化編程語言。因此,在實際教學中,教師要注意控制教學難度,注重培養(yǎng)學生的學習興趣,循序漸進,不能急于求成。初中階段算法和程序設計的這部分內(nèi)容,重點是讓學生體會算法的思想,培養(yǎng)學生的計算思維,使其掌握基本的編程方法。教師在教學中應該注重對編程基礎知識的講解,選擇一些結構簡單、邏輯清晰、語句不太復雜的、貼合學生生活的例子進行教學。在利用程序解決問題的過程中,重點培養(yǎng)的是學生解決問題的計算思維。

        在實際教學中,學生學習完一個知識點后的第一個程序,對于一般程序的填空,筆者把程序中與該識點密切相關的部分留空,讓學生進行補充完成,這樣可以降低學習難度,提高學生的學習積極性,這種做法在剛開始學習時尤其關鍵。當學生對Python逐漸熟悉后,可以增多留空的部分,到最后讓學生從“零”開始完整完成一條程序。

        (二)增加課程課時數(shù)量和密度

        Python程序設計是一門理論與實踐都很重要的課程,通過所學編程知識來指導實踐應用,通過實踐鞏固所學編程知識。較為理想的教學時間安排應該是,上機實踐操作的時間多于理論學習時間。由于初中學生對電腦的基礎應用不熟悉,打字的效率等都會影響上機調(diào)試程序的進度,如果時間不足,不僅完成不了任務,還會降低學生的自信心。另外,理論學習與上機實操之間的時間間隔越短越好。按照艾賓浩斯的遺忘曲線規(guī)律,及時復習對于鞏固已學知識是很重要的。筆者認為,比較好的解決辦法是兩節(jié)課連在一起,一節(jié)課學習理論知識,緊接著第二節(jié)課上機實踐操作,及時鞏固所學知識。因此,強烈建議將信息技術課時調(diào)整到每周兩節(jié),而且每周的信息技術必須連堂兩節(jié)上[2]。

        (三)滲透數(shù)學知識的講解

        對于數(shù)學知識欠缺的問題,筆者認為可以從這么做:首先,在數(shù)學課上已經(jīng)學習過且容易混淆的概念(如“變量”),在教學中應該把這個概念和數(shù)學課中的概念進行對比分析,幫助學生理解這個概念在Python中的不同之處。對于在數(shù)學課上還未學習的概念(如“函數(shù)”),教師在課堂上進行詳細講解。如果該個概念在數(shù)學或者其他學科中也存在,但學生還沒有學習到,可以先從本學科的角度進行解析,這樣能幫助學生更容易理解這個概念[3]。

        (四)進行計算機基本操作訓練

        從上述的問題分析來看,學生常用的計算機操作是代碼輸入及中英文切換。因此,教師可以在編程課程的頭幾節(jié)課,利用打字軟件,讓學生進行5分鐘左右的打字練習,尤其是英文打字練習,幫助學生提高代碼的輸入效率。雖然課程的總課時不夠,但“磨刀不誤砍柴工”,學生輸入代碼的效率提升能改善課堂教學效果。從筆者的實施經(jīng)驗來看,到了課程的中后段,大部分學生都能較為熟練地輸入代碼,教學效率得到明顯提升。對于中英文輸入法差異產(chǎn)生的問題,筆者認為,在課程初期應該重點教會學生區(qū)分中英文標點符號的差別,這樣可以幫助學生減少輸入錯誤。

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