何國(guó)柱

新課標(biāo)中，計(jì)算思維作為高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，其重要性不言而喻。筆者以提高學(xué)生的計(jì)算思維為目標(biāo)，結(jié)合高中信息技術(shù)課程中Python部分內(nèi)容的教學(xué)需要，對(duì)培養(yǎng)計(jì)算思維的教學(xué)實(shí)施策略和教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

新高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出了本學(xué)科的核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)。其中，計(jì)算思維是其重要組成部分。計(jì)算思維吸納了計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本原理，主要包含算法思維、抽象思維、系統(tǒng)思維和數(shù)據(jù)思維。它提供了一種更高層次的思維方式和問(wèn)題解決途徑。這種創(chuàng)新的問(wèn)題解決方法在當(dāng)今社會(huì)的學(xué)習(xí)、生活和工作中發(fā)揮著重要作用，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。正如周以真教授所言，培養(yǎng)計(jì)算思維的目標(biāo)是使學(xué)生成為“計(jì)算創(chuàng)造者”而非“計(jì)算使用者”，這些學(xué)生不僅要掌握計(jì)算機(jī)技能，更要能創(chuàng)造性地應(yīng)用計(jì)算思維去解決問(wèn)題，推動(dòng)社會(huì)的創(chuàng)新和發(fā)展。我國(guó)的教育研究者早就認(rèn)識(shí)到了計(jì)算思維的重要性，并在高中信息技術(shù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)中明確提出了培養(yǎng)計(jì)算思維的要求，把它確定為信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一。

一、計(jì)算思維概述

計(jì)算思維是我國(guó)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，它通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分解、抽象、形成和優(yōu)化算法來(lái)解決問(wèn)題。計(jì)算思維融合了數(shù)學(xué)思維與工程思維，強(qiáng)調(diào)的是問(wèn)題解決的過(guò)程與方法，而不只是結(jié)果。計(jì)算思維包括計(jì)算概念、計(jì)算實(shí)踐和計(jì)算觀(guān)念三部分，作為一種有效的問(wèn)題解決策略，計(jì)算思維在當(dāng)今社會(huì)中有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。無(wú)論是解決日常生活中的問(wèn)題，還是進(jìn)行科研創(chuàng)新，甚至在改變社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中，計(jì)算思維都發(fā)揮著重要的作用。因此，如何有效提升計(jì)算思維作為信息技術(shù)核心素養(yǎng)，值得我們深入探索與研究。

二、Python走進(jìn)高中信息技術(shù)課堂

Python是一種全球廣泛使用的高級(jí)編程語(yǔ)言，它以?xún)?yōu)秀的可讀性和簡(jiǎn)潔性贏得了眾多編程初學(xué)者的青睞。在我國(guó)，Python的相關(guān)課程在學(xué)校開(kāi)設(shè)相對(duì)較晚，教學(xué)模式一般是自上而下的，大學(xué)開(kāi)設(shè)的Python課程最多，其次是高中（主要是校本課程），在義務(wù)教育階段則較少。從2003年開(kāi)始，我國(guó)的Python編程課程開(kāi)始在高中逐漸普及，并從少數(shù)學(xué)校逐步推廣至更廣泛的范圍。2018年，我國(guó)在新一輪的課程改革中，將Python的基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用納入了高中信息技術(shù)學(xué)科課程中。

三、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)實(shí)施策略

作為一種極富靈活性且功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，Python的教學(xué)策略能顯著影響學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的理解和掌握。以下是我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐歸納總結(jié)的一些有效的Python教學(xué)策略。

基礎(chǔ)教學(xué)為本：眾所周知，掌握知識(shí)與技能需從基礎(chǔ)的概念和原理入手。在Python編程教學(xué)中，基本的概念和原理是構(gòu)建深層理解和應(yīng)用的基石，只有讓學(xué)生掌握了Python的基礎(chǔ)概念，如變量、數(shù)據(jù)類(lèi)型、控制結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)，構(gòu)建完整的知識(shí)框架，學(xué)生才能將所學(xué)知識(shí)與技能用于未來(lái)的實(shí)踐。

創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境：真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)能顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)興趣。在Python的教學(xué)中，設(shè)計(jì)與學(xué)生實(shí)際生活情境相關(guān)的任務(wù)或項(xiàng)目，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生以Python程序解決問(wèn)題，從而組織教學(xué)，借助知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，幫助學(xué)生深入理解并運(yùn)用Python編程知識(shí)。

問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)：在進(jìn)行Python課程的教學(xué)中，問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)的方法對(duì)提升學(xué)生的計(jì)算思維能力有極大的作用。例如，老師可以提出具體問(wèn)題，在學(xué)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考如何使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)解決問(wèn)題，并鼓勵(lì)他們積極探索和嘗試多種解決方案。有助于培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和高階思維。

知識(shí)、理論與實(shí)踐相結(jié)合：知識(shí)、理論與實(shí)踐的結(jié)合是Python課程的教學(xué)目標(biāo)。通過(guò)編寫(xiě)代碼和具體的實(shí)踐，學(xué)生可以更好地理解編程的概念。在課堂上，老師可以通過(guò)設(shè)計(jì)各種情景問(wèn)題和項(xiàng)目作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合知識(shí)和技能去進(jìn)行實(shí)踐操作。項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)與實(shí)踐可以有效地鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和問(wèn)題解決能力，使他們?cè)趯?shí)踐中加深對(duì)Python編程和計(jì)算思維的理解。

鼓勵(lì)探索和創(chuàng)新：鼓勵(lì)探索和創(chuàng)新對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維和編程能力至關(guān)重要。在教學(xué)中，我們可以鼓勵(lì)學(xué)生利用Python去探索和解決自身感興趣的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)新性，提高創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力。例如，教師可設(shè)立開(kāi)放性項(xiàng)目，讓學(xué)生自選主題、自我設(shè)計(jì)，并通過(guò)Python實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意。這既能提升學(xué)生實(shí)踐操作能力，也培養(yǎng)了創(chuàng)新精神和問(wèn)題解決技巧。

及時(shí)反饋和指導(dǎo)：學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷嘗試和改進(jìn)，進(jìn)而迭代的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生問(wèn)題的及時(shí)反饋和指導(dǎo)顯得尤為重要。教師在教授、引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解，或?qū)?xiàng)目進(jìn)行推進(jìn)的時(shí)候要提供實(shí)時(shí)、具體的反饋。通過(guò)反饋和指導(dǎo)，讓學(xué)生了解自己的優(yōu)缺點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方。這種及時(shí)的反饋和指導(dǎo)能夠幫助學(xué)生更清晰地認(rèn)識(shí)自己，從而促進(jìn)編程技能的不斷進(jìn)步和計(jì)算思維能力的持續(xù)提升。

通過(guò)這些教學(xué)策略，我們可以讓學(xué)生在理解基礎(chǔ)、應(yīng)用實(shí)踐、解決問(wèn)題、創(chuàng)新思考和自我反思等方面深化對(duì)Python知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，從而有效地提升計(jì)算思維能力。

四、培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）課前準(zhǔn)備

課前學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效組織是保證學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的充分掌握，課堂的高度參與及個(gè)性化思維得到充分發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，教師在這個(gè)環(huán)節(jié)要善用網(wǎng)絡(luò)通訊工具和教學(xué)輔助平臺(tái)，指導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)內(nèi)容的重點(diǎn)和掌握有效的學(xué)習(xí)策略。教師可以通過(guò)教學(xué)輔助平臺(tái)分享學(xué)習(xí)資源，對(duì)不同基礎(chǔ)的學(xué)生預(yù)設(shè)課前學(xué)習(xí)任務(wù)并同步掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在課前學(xué)習(xí)任務(wù)單的設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師還可以提前公布課內(nèi)將要解決的問(wèn)題或者項(xiàng)目主題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)課本知識(shí)的同時(shí)，對(duì)將要開(kāi)展的項(xiàng)目能做到深思熟慮。

（二）課中引導(dǎo)

Python課的堂上講授主要涵蓋了堂上答疑、合作探究和成果展示三個(gè)環(huán)節(jié)。教師可以在堂上答疑的過(guò)程中及時(shí)了解學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握的程度，檢查學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的進(jìn)展，對(duì)學(xué)生遇到的問(wèn)題給予充分的技術(shù)支持和鼓勵(lì)。合作探究環(huán)節(jié)通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、小組討論、編程互動(dòng)，共同完成項(xiàng)目。學(xué)生需要與組員分享討論，推動(dòng)解決方案的改進(jìn)和完善。展示環(huán)節(jié)讓各小組進(jìn)行匯報(bào)和成果展示，并分享他們的經(jīng)驗(yàn)。最后，教師要對(duì)學(xué)生們的學(xué)習(xí)成果給予合適的評(píng)價(jià)。課中師生的有效互動(dòng)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維培養(yǎng)的重要途徑。

（三）課后拓展

課后環(huán)節(jié)是學(xué)生學(xué)以致用，實(shí)踐學(xué)習(xí)成果的重要環(huán)節(jié)。合理的課后拓展環(huán)節(jié)不僅可以激勵(lì)學(xué)生將所掌握的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體的生活實(shí)踐，還可以通過(guò)生活中問(wèn)題的解決進(jìn)一步提升計(jì)算思維能力。所以，教師可以在這個(gè)階段設(shè)定一些拓展延伸的小項(xiàng)目去鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用，勇于實(shí)踐。

五、成果和反思

在Python課程中，我們有針對(duì)性地實(shí)踐了上述的教學(xué)策略和設(shè)計(jì)。的確，Python的教學(xué)不僅提升了學(xué)生的編程技能，更為重要的是，有效地增強(qiáng)了他們的計(jì)算思維能力。然而，在實(shí)踐過(guò)程中，我們也遇到了一些挑戰(zhàn)。比如，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)理解不夠深厚的學(xué)生在理解算法時(shí)會(huì)面臨困難，同時(shí)在編程過(guò)程中也可能感到困擾。未來(lái)，我們需要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的代碼編寫(xiě)和調(diào)試技能的訓(xùn)練，并提供更多實(shí)踐的機(jī)會(huì)給他們。

六、結(jié)論

綜上所述，計(jì)算思維是現(xiàn)代信息社會(huì)中個(gè)體必須掌握的一種思維方式和科學(xué)素養(yǎng)，我們作為教育工作者應(yīng)對(duì)其給予足夠的關(guān)注和重視。Python作為一門(mén)廣泛應(yīng)用的編程語(yǔ)言，其教學(xué)實(shí)踐與研究對(duì)于塑造學(xué)生的計(jì)算思維具有重要意義。將計(jì)算思維與編程學(xué)習(xí)相結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握這種思維方式，是一個(gè)有效的教學(xué)策略。同時(shí)，我們還需要持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新教學(xué)方法，注重啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)探索、學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思考，提供更多實(shí)踐機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的發(fā)展。

作者單位：深圳市龍崗區(qū)平湖外國(guó)語(yǔ)學(xué)校