郭琳琳

2020年，教育部頒發(fā)的《中等職業(yè)學校信息技術課程標準》中提出：中等職業(yè)學校信息技術課程中計算思維是學科核心素養(yǎng)的一部分。在信息技術課堂教學中，教師應基于實際需求通過項目實踐，重點培養(yǎng)學生基于程序設計理念的邏輯思維習慣和方法。計算思維作為一種充滿創(chuàng)新思想的技能形式，順應了目前我國實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需求。程序設計課程在中職學校信息技術教學中承擔著培養(yǎng)學生計算思維的重任。

一、計算思維培養(yǎng)的現(xiàn)狀研究

目前，計算思維的相關教學研究在國內外均處于初期發(fā)展階段，研究內容和角度較少。面向中職學生計算思維發(fā)展的相關教學研究成果更少。

（一）計算思維定義

計算思維最早在西莫·帕爾特教授的《頭腦風暴：兒童、計算機及充滿活力的創(chuàng)意》論文中被提及，將它片面地解釋為算法思維。[1]后人把計算思維定義為對復雜任務的抽象和零散的解決方案。計算思維是一種思考方式，并不是孤立的一門學科知識，這種思考方式可以運用于各個行業(yè)。中職生處在思維活躍期，這個階段借助編程語言可以有效地培養(yǎng)學生的計算思維。

（二）Python語言優(yōu)勢

TIOBE公布于2023年2月的編程語言排行榜上，Python語言熱度穩(wěn)居第一。Python語言自身的特點非常適合在課堂上引入計算思維。Python語言的學習者能夠將更多的注意力集中在“程序設計思維”，而不需要太注重語法細節(jié)等方面，它注重問題解決的過程而不是實現(xiàn)結果，這對于基礎薄弱的初學編程者來說至關重要。[2]

（三）計算思維的培養(yǎng)現(xiàn)狀

目前，Python語言已進入中職院校信息技術課堂。信息技術作為公共基礎課開設在中職一年級的兩個學期，Python程序入門作為獨立章節(jié)占16學時，安排在第二學期。編程課剛進入信息技術課堂，教師缺乏相關教學經驗，學生學習效果不佳。教學內容的設計缺乏與實際生活的結合，導致學生難以理解。課堂上缺乏對學生思考能力的培養(yǎng)，造成了學生在學習動機、專業(yè)技能、解決問題能力等方面的不足，制約了他們的創(chuàng)造性。具體表現(xiàn)在：

1.教師對計算思維的理論認知度較低

當前，中職院校教師對計算機課程的重視度普遍較低，探索領域的局限性也導致計算機教學觀念的落后，教學過程缺少“靈氣”。大多數(shù)中職院校計算機教師對計算思維的理解過于模糊和片面，只注重學生對計算機操作技能的培養(yǎng)，而忽視了問題解決的過程和方法。因此，在教師對計算思維的認知度偏低的大背景下，很難開展培養(yǎng)學生計算思維的教學活動。

2.中職生基礎薄弱，對編程課興趣不高

眾所周知，中職生的文化課基礎比較薄弱，有程序設計基礎的學生更少。筆者對我校2022級1060名學生進行問卷調查，發(fā)現(xiàn)有編程基礎的學生只有21人。訪談中，學生也表示對信息技術中Python編程這一章比較難理解。

3.缺乏實踐訓練

中職信息技術課堂編程訓練模塊比較欠缺，學習編程語言不是16個課時能做到的，課內學生自主訓練時間有限，課后學生也沒有條件繼續(xù)進行編程訓練。在課堂教學中，這種“一對多”廣播式的教學演示對學生的有效指導微乎其微。在缺乏實踐訓練的背景下，學生的自主探究能力低下。

二、培養(yǎng)中職生計算思維教學實踐的探索

筆者從事中職一年級信息技術教學，以2022級三個班級學生為研究對象，進行教學實踐探索。本次研究使用的教材是2021年華東師范大學出版社出版的《信息技術》，教學內容為中職信息技術第六章“程序設計入門”中的專題三“程序的三種結構”，教學內容分為4課時。在學情分析的基礎上，適當調整教學內容，教師的教學設計基于培養(yǎng)學生計算思維，解決算法與程序實現(xiàn)的綜合應用。

（一）引入解析算法培養(yǎng)計算思維

程序設計的靈感來源于生活，雖然學生缺乏相關編程經驗，但是生活的常識和經驗都是極為豐富的。程序設計的三種結構順序、選擇、循環(huán)均在生活中有體現(xiàn)。從學生的已有知識出發(fā)，幫助學生建立新、舊知識的聯(lián)系。順序結構的教學設計可以轉化為“設置綠燈最小時長”的問題。

教師提出問題：校門口斑馬線的“人行紅綠燈”程序中最短綠燈時長的功能如何設置？通過Python編程實現(xiàn)。

通過分析問題→設計算法→編寫程序→調試運行→結果檢測的過程，讓學生學習解決問題的一般方法以及全面性分析問題的方法。案例選用學生生活中遇到的問題。教師引導學生分析解答，最終用編程解決問題。這個過程中用到了解析算法。學生通過找出解決問題的前提條件與結果之間的關系寫出表達式，計算表達式來實現(xiàn)問題的求解。在實際教學中，采用小組合作學習方式，每個小組都能完成課堂任務，學生參與度較高。

（二）在課堂教學中引入分解思維

當任務難度大于50%時，學生很可能會放棄。隨著難度的提高，放棄的學生會越來越多。因此，教師需要根據(jù)中職生的心理特點來設計教學案例。學生在教師的指導下，將復雜的大任務轉化為一組簡單的子任務，并建立子任務與知識點的對應關系以及處理子任務的具體方法。通過逐個解決子任務的過程達到掌握知識的目的，最終完成復雜大任務，并幫助學生建立信心。

教師作為課堂的組織者、引導者，引導學生主動思考并完成課堂任務非常重要。通常我們遇到問題產生困惑時，需要將問題分解成多個子問題。實施程序過程可以理解為：分析問題→原問題分解→各個子問題→逐一解決子問題→解決原問題。

（三）引入枚舉法培養(yǎng)學生的計算思維

枚舉法是一種重要的數(shù)學思考方法，以學生生活中的穿衣搭配為例。比如，上衣有兩件，褲子有3件，問你的衣服有多少種不同的搭配方式？教師可以引導學生分析，先考慮兩種情況，穿第一件上衣時，褲子有3種搭配方式，穿第二件上衣時，褲子又有3種搭配方式，所以總共有6種，這就是枚舉的應用。具體到教學內容，可以通過Python循環(huán)語句來編程實現(xiàn)。

枚舉法是根據(jù)已知條件，列舉所有可能情況，在枚舉算法的編程中，首先確定列舉對象和列舉的范圍，驗證問題成立的條件。接著，使用循環(huán)句和條件句進行對應的程序設計，實現(xiàn)問題解決。

（四）讓興趣成為培養(yǎng)學生計算思維的內驅主動力

Python教學應結合學情，隨著教學新理論進行不斷地優(yōu)化，發(fā)掘學生的內驅力。在教學設計上需重視教學案例的趣味性，并依據(jù)Python教學目標創(chuàng)設相關的教學情境。雖然學生易對理論知識的學習產生厭煩情緒，但是往往對程序的運行結果表現(xiàn)出較大的興趣。在while循環(huán)結構學習中，教師教學設計如下：

教師提出問題：疊紙游——挑戰(zhàn)清源山（最高峰海拔498米），假如這張紙能反復對折，那么它對折多少次能超過清源山的高度？（通過卡尺測量100張A4紙的厚度，計算出一張紙厚度為0.08毫米）

這樣的問題充分激發(fā)了學生的好奇心，使其迫不及待想得到答案。手動折紙，發(fā)現(xiàn)折到第8次就折不下去了，直接人工算太耗費時間又容易出錯，考慮用編程方法嘗試解決問題。

1.分析問題

已知條件：清源山高度mount=498米，紙的厚度p=0.00008米

循環(huán)體：p=p*2 ，循環(huán)終止條件p>mount

2.教師展示“折紙厚度變化與山的高度”分析表格，引導學生繪制出程序流程圖。

3.編寫代碼，得出答案

p=0.00008#設置初值紙的厚度

mount=498 #設置初值山的高度

count=0? ?#設置統(tǒng)計次數(shù)初值

while p

p=p*2

count+=1

print（count） #輸出折紙次數(shù)

計算思維的建立源于我們對信息的處理過程，通過編程解決了問題，學生也學到了循環(huán)結構的語法結構，掌握了while語句用法。因此，教師在教學設計過程中不僅要注重對學生進行理論知識的講解，還應考慮計算思維的培養(yǎng)，從多方面提高學生解決問題的能力。

三、實踐結果

本次面向中職生計算思維培養(yǎng)的行動研究分三次對三個班級進行實驗。實驗結束后，發(fā)放了調查問卷，以了解教學策略對學生計算思維培養(yǎng)的效果、學生對計算思維的認知和能力水平等。本次調查共發(fā)放105份問卷，回收105份問卷，其中有效問卷102份。通過課堂觀察了解信息技術課程的教學活動設計和教學策略，實踐結束后進行后測問卷填寫與隨機訪談，分析所得數(shù)據(jù)并得出結論。

第一，課堂中融入計算思維教學的內容，對學生的思維方式、思維習慣有一定影響，使學生感受到信息技術能解決生活中的問題。

第二，課堂以學生為主體，教師為引導。教師應給予學生充足的思考和動手操作時間，從而激發(fā)學生的探索欲望。

第三，在實踐教學過程中，學生在分析問題、提出解決方案時會有一些新穎的看法，在小組合作學習過程中，學生互助修改出錯程序代碼能提高學習效率。

顯而易見，以計算思維培養(yǎng)為主導的課程不但培養(yǎng)了學生的分解思維、算法思維和抽象思維，還發(fā)展了學生的創(chuàng)新思維和糾錯思維。

綜上所述，計算思維能力的培養(yǎng)，不論是對學生的學習能力，還是對教師的課堂教學能力，都是極具挑戰(zhàn)性的。在Python課程中，一線教師的教學理念和教學方法選擇對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新理念意義重大，需要教師在教學實踐中不斷探索新的教學方法。

參考文獻：

[1]王婷婷.基于計算思維的非計算機專業(yè)開設Python語言程序設計課程的探討[J].中國多媒體與網(wǎng)絡教學學報（中旬刊），2020（1）：190-191.

[2]王羅那，王建磐.人工智能時代需要關注的新素養(yǎng)：計算思維[J].比較教育研究，2021，43（3）：24-30，38.

（作者單位：福建省惠安職業(yè)中專學校）

編輯：趙文靜