初中Python 教学中培养学生计算思维的实践探究

李晓霞

（广州市从化区第七中学，广东 广州 510000）

人工智能技术以及大数据技术的广泛应用，使得计算思维的培养越来越受到重视，成为中学信息技术课程标准中的核心素养之一。广州市教育研究院信息技术科在信息技术课程纲要中提出，初中Python教学是让学生经历“问题分析-选择算法-设计程序-调试修改”等环节，体验应用程序开发的过程与方法，明确了计算思维的培养在Python 程序设计教学中的重要性。

Python 程序设计作为初中新兴课程，对于培养学生计算思维的教学实践并不多，教学模式和课程设计也多停留在计算思维意识的培养，未能足够落到具体的能力培养上。学生在学习过程中更多的是模仿练习，对学生思维能力和问题解决能力的关注不足。初中学生计算机基础知识普遍薄弱，且思维急进，在程序设计课程中，学生往往更关注程序的运行结果，而忽略程序的设计过程，很难形成有效的思维模式。如何利用Python 程序设计课程培养学生计算思维，我从以下几方面进行实践探究。

一、立足学生实际，构建教学情境，解决实际问题

新教材提供的Python 程序案例资源非常有限，多数以求解数学类问题的教学案例为主线,对于刚刚接触程序设计的学生来说，程序设计语言是一种全新的思维训练过程。然而，枯燥的程序设计语言语法学习和单一形式的问题求解实践降低了学生的学习兴趣，并使得他们对程序设计产生了理想和现实差距的困惑。这就需要教师设计出符合初中学生认知能力并感兴趣的课程内容与教学任务，构建一个可以完美解决学生在实际生活之中经常会遇到的问题的生活情境，充分吸引学生目光，保证教学过程有序高效地进行。在制定教学情境任务时，结合Python 课程具备的带有趣味性、工具性以及综合性的特征，呈现带有一定难度的任务，为后续教学的开展打下基础。任务的布置需要达到让学生够一够就可以努力完成的地步，以此提高学生学习自信心。与此同时，课程任务的布置需要与学生日常生活进行紧密联系，以此充分吸引学生学习目光，保证教学课堂的效率。

例如，编写一个程序，由用户输入他的身高体重，计算他的身体质量指数BMI=体重（kg）/身高（m）的平方，再通过BMI的值判断体型是“标准”“偏胖”“偏瘦”。此案例贯穿了程序设计顺序结构与分支结构的学习，并且是初中学生都比较感兴趣和注重的体重与身高的相关问题，激发学生编程欲望。先双分支，再多分支逐步掌握if 语句的应用，推动学生自主积极思考，感受自身思维产生的变化，并且深刻体验运用计算思维解决实际问题的过程。

二、开展分组协作编程模式，集思广益，共同完成教学任务

初中Python 课程教学知识点众多且复杂，在学习过程中，独立完成编程任务学生会觉得十分困难。一个人的思维容易固化，一旦算法形成，即使出错也难以找到原因，而多人组队，协作编程是组员共同完成问题分析、算法设计、编写代码，调试验证的过程，有利于提高学生们协作探究意识，集思广益，开阔思维，编程效率明显提高。组队协作，还能以强带弱，编程学困生可以及时得到帮助。因此，在教学初期，我就按照机位把学生分成三人小组或四人小组，小组成员互相协作帮助，思维碰撞，共同完成任务。同时我经常将大任务分成几个小任务，而后交付给各个学习合作小组负责，从而提高学生自主探究意识。

例如，在“现已知三角形的三条边长分别为a、b、c，请你们利用Python 程序判断三条边是否可以形成三角形”案例中，学生分组进行尝试编程和测试，如程序调试失败，小组成员应共同探究。当一名学生编制成功后，小组成员的角色可互换，以保证班级中每一名学生都可以掌握知识点。

又如，在学习了for 循环语句之后，学生对循环程序的执行过程已经有所理解，当进行while 循环语句的学习时，我直接在讲述语句结构之后，让学生改写for 循环程序，用while 语句实现，交给小组讨论，共同完成。小组成员一同对程序进行反复推敲、纠错与完善，此时学生不是一个个体，每个人都有自己的思路算法，通过尝试，组员之间的交流过程就是思维的锻炼过程。

三、学习任务层层递进，梯度教学,逐步求解

初中Python 教学是让学生经历“问题分析-选择算法-设计程序-调试修改”等环节，体验应用程序开发的过程与方法。对于程序设计初学者而言，直接编写程序是有难度的。在课堂上，每当学习一个新语句，我会让学生先读懂程序，学习程序的算法思想和代码的书写格式，并调试验证。在领悟样例程序的执行过程后，任务层层递进，让学生深入思考和分析，形成新的程序算法，改写程序，解决类似问题，这也是一个思维训练的过程。

例如，在学习for 循环语句与range()函数相结合解决数字累加累乘问题时，我的任务设计是这样的：

四、充分利用流程图来体现算法思路，训练学生的计算思维

在Python 课程教学之中，利用流程图可以帮助学生精准快速找到程序逻辑，了解变量的变化轨迹与程序运行过程，让程序算法思路更加清晰地体现。流程图在初中Python 课程教学中可以帮助学生对程序设计思想的理解，充分展现学生算法思路，提升其计算思维。

例如，猜数游戏，随机生成一个数，猜数并反馈大了小了，直到猜对。让学生用自然语言描述过程，再利用流程图直译工具进行梳理，观察运行过程和结果，最后根据理清的程序逻辑，尝试编写代码，从而促使学生掌握清晰的算法思路，提高其计算思维。

五、即时评价，在纠错中领悟，在欣赏中提高

利用课堂辅助软件，学生把设计的py 程序上传至学生网盘，教师即时评价学生作业，通常两种情况下进行全班展示。

一是展示运行失败的程序。找出大部分学生容易出现的错误，全班展示，一起找错，纠错，提高学生程序分析、语法检测的能力和编程水平，课堂效率同时也得到提高。

二是展示算法优秀的程序。鼓励优秀学生，让学生在优秀作业中领悟别人的算法思路，对比中成长，共同提高，同时还为有编程困难的学生给予提示指引。

结束语

总之，计算思维的培养并不是一蹴而成，而是个循序渐进的过程。信息技术教师需要积极创新并寻找合适的教学手段，结合Python课程的实际特征，吸引学生学习热情，引导学生学会分析问题、设计思路，提高学生解决实际问题的能力，真正达到培养学生计算思维能力的目的。