摘 "要 "隨著科技快速向前發(fā)展，現(xiàn)代社會已經(jīng)邁入信息化時代，計算思維越來越被視為一種緊隨時代潮流的思維方式。針對教師如何在教學(xué)過程中將學(xué)生的計算思維與他們的學(xué)習(xí)任務(wù)結(jié)合起來，以基于Python編程語言設(shè)計與開發(fā)的成績等級評定程序為例，闡述中等職業(yè)學(xué)校Python程序設(shè)計課程如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，如何在教學(xué)的過程中應(yīng)用啟發(fā)教育與自主學(xué)習(xí)模式進(jìn)行創(chuàng)新教育，為中等職業(yè)學(xué)校開展Python課程教學(xué)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 "中等職業(yè)學(xué)校；編程課程；計算思維；Python；

成績等級評定程序；思維導(dǎo)圖

中圖分類號：G712 " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）01-0078-04

0 "引言

計算思維具有抽象性和自動化的特點，它的基本方法可以概括為兩個方面：數(shù)學(xué)方法和工程方法。在Python程序設(shè)計課程中，筆者采取計算思維的基本方法，把問題分為三個模塊：

1）正確認(rèn)識課堂問題，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亟M織教學(xué)數(shù)據(jù)；

2）將現(xiàn)實存在的問題轉(zhuǎn)化為抽象的數(shù)據(jù)教學(xué)問題；

3）采用自動化程序解決課程教學(xué)中的問題[1]。

計算思維能夠引導(dǎo)學(xué)生使用其基本方法進(jìn)行程序設(shè)計，更能理解他人的言行，處理生活中遇到的難題。為了闡明計算思維的本質(zhì)屬性，課堂教學(xué)中的思維理論強調(diào)通過激發(fā)學(xué)生的主動思維、自主探索、合作交流等方式完成他們對知識的認(rèn)知。心理活動的學(xué)習(xí)過程是以思維理論和課堂教學(xué)理論為基礎(chǔ)，其教學(xué)方法不同于知識的教學(xué)方法，它是圍繞一種思維方式構(gòu)建的。本文的程序設(shè)計教學(xué)案例以理論教學(xué)為指導(dǎo)，以計算思維的發(fā)展為基礎(chǔ)，構(gòu)建該課程的教學(xué)方案并付諸實踐，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，為中等職業(yè)學(xué)校Python課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計算思維提供參考。

1 "中等職業(yè)學(xué)校編程課程教學(xué)現(xiàn)狀

Python程序設(shè)計是近年來迅速普及的一種計算機程序設(shè)計語言。緊跟時代步伐的各中等職業(yè)學(xué)校，在計算機教學(xué)中紛紛加設(shè)相關(guān)的Python程序設(shè)計課程。筆者作為一名信息技術(shù)教師，在目前與Python課程相關(guān)的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，中職學(xué)生在進(jìn)行編程時，時常不知道如何邁出編程的第一步，無所適從。學(xué)生在上課過程中，以為聽懂了教師關(guān)于程序講解的部分，但在實際操作的時候無法通過計算思維來模擬抽象的問題，并通過情境解決實際的問題[2]。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是：

1）教材中的一些內(nèi)容與現(xiàn)實生活格格不入，學(xué)生無從下手，不能將獲得的知識與現(xiàn)實生活中獲得的常識聯(lián)系起來，從而對編程產(chǎn)生陌生與恐懼；

2）大多數(shù)教師在教學(xué)活動中沒有注意對學(xué)生進(jìn)行計算思維的培養(yǎng)，大多以講授理論知識為主，但計算思維的培養(yǎng)是學(xué)生學(xué)習(xí)編程必須滿足的基本條件，他們需要通過設(shè)計程序去解決實際問題。

2 "基于學(xué)生計算思維培養(yǎng)的Python課程

設(shè)計：以成績等級評定程序設(shè)計與開發(fā)為例

2.1 "教學(xué)目標(biāo)

2.1.1 "知識和能力目標(biāo) "掌握分支結(jié)構(gòu)的使用方法和一般格式，通過分支結(jié)構(gòu)的程序運行流程圖，基于Python設(shè)計開發(fā)出成績等級評定程序，深刻理解分支結(jié)構(gòu)程序的執(zhí)行過程。

2.1.2 "過程和方法 "根據(jù)現(xiàn)實生活中發(fā)生的實際問題，創(chuàng)設(shè)具體的情境，設(shè)法解決問題。教師要預(yù)先搭建好知識腳手架，引導(dǎo)學(xué)生小組自主學(xué)習(xí)新知識，并根據(jù)問題設(shè)法尋找解決的方案。

2.1.3 "情感態(tài)度和價值觀 "學(xué)生要學(xué)會互相交流與合作進(jìn)行系統(tǒng)編程，清楚分支結(jié)構(gòu)如何在計算機運行和生活中使用，以創(chuàng)新的方式激發(fā)思考的樂趣。

2.2 "內(nèi)容分析

2.2.1 "教學(xué)重點 "使用分支結(jié)構(gòu)設(shè)計與開發(fā)成績等級評定程序，解決實際問題：如何進(jìn)行成績等級評定？

2.2.2 "教學(xué)難點 "使用嵌套語句解決更深層次的問題。

2.3 "學(xué)生分析

初級中學(xué)的計算機課程大多以教授計算機的各類應(yīng)用軟件為主，在學(xué)生接觸Python程序設(shè)計之前，僅有一部分學(xué)生掌握了Visual Basic編程語言。他們把信息技術(shù)的學(xué)習(xí)看作一種機械式的動手實操，不愿去思考學(xué)習(xí)。然而，Python程序設(shè)計的學(xué)習(xí)需要學(xué)生思考、分析和解決許多實際遇到的問題，這與以往的學(xué)習(xí)方式存在一定的差異，他們感到不知所措，容易產(chǎn)生課程內(nèi)容難以掌握和放棄學(xué)習(xí)的想法。教師在Python程序設(shè)計的入門階段，通過既詳細(xì)又生動的講解以及示范，幫助學(xué)生掌握輸入輸出函數(shù)、數(shù)據(jù)類型和序列結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。若能在解決生活實際問題的基礎(chǔ)上建構(gòu)以上學(xué)習(xí)內(nèi)容，便可更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計的興趣。

2.4 "教學(xué)策略

2.4.1 "教法、學(xué)法設(shè)計 "基于問題解決的協(xié)作探究學(xué)習(xí)是本課程的主要學(xué)習(xí)方式。把學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組，他們以小組為單位開展協(xié)作探究學(xué)習(xí)，共同探索如何設(shè)計與開發(fā)一個成績等級評定程序。他們確定需要自主學(xué)習(xí)什么知識與技能來解決問題，并提出對應(yīng)的解決問題策略。教師在課前構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)，包括條件表達(dá)式的運算符及其含義、邏輯運算符及其含義、條件語句的基本格式與邏輯關(guān)系等。當(dāng)學(xué)生確定使用Python程序設(shè)計的分支結(jié)構(gòu)來完成教師提出的設(shè)計成績等級評定程序，他們會順其自然地去自主學(xué)習(xí)教師預(yù)設(shè)的知識，并將其應(yīng)用到解決問題的過程中[3]。

2.4.2 "教學(xué)手段 "教學(xué)中要用到Python 3.6、

多媒體課件。

2.5 "教學(xué)過程

本課例把教學(xué)活動分為“提出問題”“引導(dǎo)學(xué)生小組討論”“根據(jù)實際問題設(shè)計方案”“解決實際問題”和“交流評價”五個部分。通過提出“如何進(jìn)行成績等級評定”這一教學(xué)中的實際問題，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，分解任務(wù)。小組根據(jù)實際的問題設(shè)計出解決方案，使用FChart軟件編制程序流程圖，把復(fù)雜問題步驟化、清晰化。各小組根據(jù)方案實施成績等級評定程序的設(shè)計時，會遇到一些知識的盲點，教師預(yù)先準(zhǔn)備好相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，科學(xué)地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。借助小組分工協(xié)作的模式，學(xué)生能在學(xué)習(xí)中發(fā)揮主觀能動性，綜合運用多學(xué)科知識進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，配合教學(xué)問題的設(shè)計與分析，創(chuàng)新應(yīng)用知識去解決問題。最后，教師對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn)和作品質(zhì)量進(jìn)行評價與總結(jié)。

3 "教學(xué)實施

3.1 "導(dǎo)入：聯(lián)系生活，提出問題

教師依據(jù)學(xué)生的期末考試成績給予他們一個成績等級評定，根據(jù)學(xué)生得到的分?jǐn)?shù)，依次劃分為優(yōu)秀、良好、合格和不合格四個評定等級，讓學(xué)生思考：能否使用Python設(shè)計一個成績等級智能評定程序？學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣，教師再次拋出問題：我們在設(shè)計程序的過程中如何按照一定的分?jǐn)?shù)區(qū)間劃分各類等級？課堂上每四名學(xué)生組成一個小組，小組成員依據(jù)之前所學(xué)知識，借鑒Excel電子表格的IF函數(shù)，討論如何解決教師提出的問題。

【設(shè)計意圖】提出與學(xué)生學(xué)習(xí)、生活息息相關(guān)的問題，引發(fā)學(xué)生使用新知識去解決實際問題的興趣，更好地調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性。

3.2 "計算思維基礎(chǔ)階段：數(shù)據(jù)的合理組織

學(xué)生開展小組協(xié)作學(xué)習(xí)，一同思考與討論如何科學(xué)地設(shè)定成績等級評定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合生活常識和查閱網(wǎng)絡(luò)信息，經(jīng)過小組研討后，使用程序語言教學(xué)工具FChart繪制程序流程圖，如圖1所示。

順利完成流程圖，在一定程度上反映出學(xué)生對成績等級評定程序的設(shè)計有一個清晰的思路，但是如何利用Python程序設(shè)計與實現(xiàn)呢？這對學(xué)生而言是本課的學(xué)習(xí)難點。所以，教師鼓勵小組成員自由表達(dá)自己的觀點和問題。各小組提出的各種疑問可歸納為兩個主要問題：計算機如何判斷不一樣的分?jǐn)?shù)對應(yīng)不同的等級？計算機如何把最終的等級評定結(jié)果輸出到屏幕？

【設(shè)計意圖】應(yīng)用計算思維基本方法來解決實際問題，首先，要合理地組織數(shù)據(jù)并準(zhǔn)確地描述問題；其次，要將復(fù)雜問題分為多個子問題；最后，要引導(dǎo)學(xué)生對上述生活中遇到的實際問題進(jìn)行合理分析，并提出解決的步驟。

3.3 "計算思維形成階段：抽象數(shù)據(jù)類型、解決問題

教師搭建腳手架，設(shè)計關(guān)鍵問題。從算法到程序的轉(zhuǎn)變對中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生而言是一種思維的拐點：把亟待解決的問題細(xì)分為幾個關(guān)鍵的子問題，通過逐層深入引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)學(xué)習(xí)的框架。本課例使用Python程序的分支結(jié)構(gòu)來解決問題，包括分支結(jié)構(gòu)的格式、命令、分類等。在學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)與小組協(xié)作學(xué)習(xí)后，教師邀請部分學(xué)生上臺，圍繞三個主題和大家分享對分支結(jié)構(gòu)的理解：

1）多分支結(jié)構(gòu)、雙分支結(jié)構(gòu)、單分支結(jié)構(gòu)的異同點；

2）編寫分支結(jié)構(gòu)代碼的格式問題；

3）編寫一個分支結(jié)構(gòu)的程序示例。

在熱烈的研討氛圍中，學(xué)生擦拳磨掌，在流程圖的指引下開始編程：

s=float（input（“請輸入您的成績：”））

if "sgt;=85：

print（“優(yōu)秀”）

elif "sgt;=70：

print（“良好”）

elif "sgt;=60：

print（“合格”）

else：

print（“不合格”）

經(jīng)過自主學(xué)習(xí)與小組協(xié)作學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生已能充分理解分支結(jié)構(gòu)，但在寫程序階段仍有部分學(xué)生漏洞百出，出現(xiàn)的問題主要有：

1）每個分支結(jié)尾的冒號忘記填寫；

2）input直接輸入的是字符串，分?jǐn)?shù)是浮點數(shù)，忘記使用float數(shù)據(jù)類型；

3）else后面仍繼續(xù)添加語句等。

教師把學(xué)生出現(xiàn)的典型錯誤通過多媒體教學(xué)軟件向全班學(xué)生展示，加深其他學(xué)生對這類錯誤的認(rèn)識。小組討論和思考，不斷完善程序，遇到困難時可與其他小組交流與溝通。

【設(shè)計意圖】在進(jìn)行程序設(shè)計教學(xué)時，從運用計算思維解決問題的角度出發(fā)，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。先把需要解決問題的步驟及其求解過程進(jìn)行模型抽象，接著概括需要實施的步驟，最終分析總結(jié)得出程序樣式（類似于數(shù)學(xué)的—般公式）。圍繞這條教學(xué)主線，學(xué)生不斷深入學(xué)習(xí)，以獲得計算機自動執(zhí)行工作所需的數(shù)據(jù)，完成知識的自我建構(gòu)。

3.4 "計算思維表達(dá)階段：展示與交流，評價與改進(jìn)

邀請部分小組學(xué)生代表向全班展示他們小組的設(shè)計成果，包括程序功能介紹、小組成員在項目開發(fā)中的貢獻(xiàn)、在設(shè)計過程中如何解決困難等。教師鼓勵各小組在分享設(shè)計成果的同時說一說存在的缺點、改進(jìn)的思路和今后可以實現(xiàn)的拓展功能等。在整個過程中，教師起著主導(dǎo)和評判的作用。教師根據(jù)各小組在學(xué)習(xí)過程中各個方面的表現(xiàn)對其進(jìn)行綜合評價，根據(jù)表1所示評分標(biāo)準(zhǔn)來確定每個小組的最終排名。

【設(shè)計意圖】在小組交流中，為了培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)數(shù)據(jù)的能力，教師邀請學(xué)生上臺用文字、語言或圖形展示他們的設(shè)計成果。這種教師引導(dǎo)的發(fā)散思維評價形式，目的是培養(yǎng)學(xué)生再創(chuàng)造的能力。信息技術(shù)課程持續(xù)時間長，教學(xué)過程中及時進(jìn)行總結(jié)與評價，既可對學(xué)生的再創(chuàng)造提出針對性、科學(xué)性的建議，也可及時地對小組協(xié)作學(xué)習(xí)的成果給予肯定。

3.5 "追尋計算思維價值，歸納實踐反思

教師幫助學(xué)生對課堂上學(xué)到的知識進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)真反思其過程，促進(jìn)學(xué)生對所學(xué)知識的理解和鞏固，讓學(xué)生建立有效、科學(xué)的知識體系，對學(xué)生的創(chuàng)造力培養(yǎng)起到很好的鞏固和補充作用。最后使用思維導(dǎo)圖，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)知識，如圖2所示。

4 "結(jié)束語

解決問題的時候，計算思維過程：首先進(jìn)行問題描述；其次對問題進(jìn)行抽象和分解（分析問題的能力）；最后用算法和程序解決問題（計算能力）。提升信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)極其關(guān)鍵的一環(huán)是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，這是需要學(xué)生長期積累才能形成的一種穩(wěn)定的思維習(xí)慣，并不是哪個模塊的教學(xué)內(nèi)容或通過幾節(jié)課就可以實現(xiàn)的。信息技術(shù)一線教師需要對計算思維進(jìn)行深入、持續(xù)的研究，并延伸到其他編程類的教學(xué)內(nèi)容中，實現(xiàn)教學(xué)相長。

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