学习Python 编程语言对中职学生计算思维培养的探究

摆玲 李菲

随着计算思维理念在我国的不断兴起和发展，计算思维改善着已有的一些理念和认知，具备计算思维能力已成为当今人才的一项重要技能指标。自2019年开展1+X证书制度试点工作以来，深化复合型技术技能人才培养培训模式和评价模式改革，畅通技能人才成长通道，拓展就业创业本领。中等职业学校的教师需要掌握一定的计算思维能力、主流开发编程语言和现代化教育思想，以适应培养未来智能化时代的技能型中职学生。近些年，国内一些高校和中职院校都陆续开设了《Python基础》课程，为学生进入社会打下最基本的学习基础。Python编程语言是目前最流行最接近人类语言、应用十分广泛的编程语言，比较适合在教学中培养学生的计算思维能力。就目前中职学校开设程序类课程教学情况看，仍存在着课程目标不够明确、教学模式单一、学习方式不够灵活等一系列问题。本文基于以上现状和背景，研究将计算思维引入到中职学校Python基础课程教学中。

一、探究背景

中职教育是在高中教育时期进行的职业教育，是我国当前职业教育的重要组成部分。计算思维、理论思维和实验思维作为三大科学思维，在很多科技领域都体现出了它的实际价值和广泛的应用性。当然，在中职学生的教育中计算思维也不能缺乏培养。计算思维一般通过分解、抽象、模式識别和算法等方式将复杂的工程问题重新分解成一个个可以求解的问题，很适合在工作量很大或者工作任务处于未知领域的前提下，用计算思维思考问题的方式完成工作任务[1]。有国内外研究表明，程序设计类课程是培养学生计算思维最有利的学科[2]。

Python是当今最流行的编程语言之一。

（一）学习起来简单

变量只要赋值，就可以直接使用，不用先申明再定义后使用。Python有相对较少的关键字，python有一个明确定义的语法，而且结构简单，学习起来更加容易。

（二）移植性

由于Python是开源的，可以移植到很多平台上，这些平台包括Windows、Linux、Macintosh、Solaris、OS/2、VMS、Psion、Acom RISC OS、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、Sharp Zaurus、Windows CE、z/OS、Palm OS、QNX、VxWorks、PlayStation、甚至还有Symbian、PocketPC以及Google基于Linux开发的Android平台。

（三）易于阅读

Python语言更接近人类的语言。Python代码清晰明了，阅读Python程序语言就感觉像是在读英语一样。

（四）可扩展性和可嵌入性非常好

可以把部分程序用C或C++编写，然后在你的Python程序中运行它们。你也可以把Python编写的部分程序嵌入你的C或者C++程序中，从而向你的程序用户提供脚本功能。还有就是Python能够提供所有主要的商业数据库的接口。另外，Python的成功在于它的源代码相当容易维护。最后就是GUI编程，Python支持GUI可以创建和移植到许多系统调用。

二、中职编程语言教学设计存在的问题

（一）中职学生的特点

中职学生是一个特殊的群体，他们在初中时期，绝大部分学生的成绩不是很理想，偏科严重，要么所有科目都不是很理想。所以，很大程度上，学生心理上都存在一定的缺陷，中职学校的生源都是被挑选后剩余的学生，其基础知识掌握较为薄弱。大部分学生理论学习热情不高，缺乏钻研和持之以恒的精神，学习目标和人生目标不明确，缺乏学习动力，学习不讲究方法，一味地找各种不想学习的借口，学习上得过且过。虽然中职大部分学生的基础知识比较差，但智力素质并不差。他们的思维敏捷，动手能力较强，对新事物、新观念容易接受，适应性强，追求时尚，所以，我们必须注重发掘他们的潜力，努力实施“因材施教”。加强实践动手教学环节，改变“填鸭式”的传统教学模式和方法，培养学生的操作能力，让学生在实践中总结经验、在实践中学习进步。

（二）编程教学课程过于陈旧，跟不上时代主流的发展趋势

大部分学校关于程序设计的学习内容仍旧停留在VFP、VB上。当今社会是信息时代爆炸的社会，时代对于编程技术的掌握也越来越快速、越来越具体。由于Python更为简单、方便使用，尤其是人工智能机器学习的火爆，使得Python成为近些年最受欢迎的人工智能技术编程语言。

（三）教学方式过于传统，不注重教学过程

在编程语言教学中，教师仍使用最传统的教学方式讲授法，进行课程的讲解。教师只注重学生最后的学习成果，通过学习成果来对学生的学习进行评价，忽略了教学过程中对学生自身能力的培养和计算思维的形成。

教学过程基本是照搬课本上的知识，这样严重阻碍了学生的创造力，也不利于培养学生的计算思维。

（四）教学目的忽视思维的培养，无法学以致用

整个课程都是由教师自己推进教学内容，在教授重难点过程中没有引发学生思考，没有对学生的思维进行系统的训练﹐只是将所有操作步骤全部演示给学生，学生只要仿照教师操作就可以完成教学任务。学生在整个学习过程中，只是纯粹的模仿，并未真正的领会理解。因此，在实际操作遇到无法解决的问题时，无法独立思考，积极探索自主解决问题，只能依靠寻求教师和同学的帮助。这种教学方式无法调动起学生学习的积极性，无法引起学生的专注度，学生的学习效率和学习兴趣也大大减少，对学生计算思维的培养也不利。学生在学习过程中没有经过思维形成的过程、分析的过程、概括的过程、抽象的过程﹑总结的概括过程，也没有与其他知识进行迁移思维的训练，所以学生无法将思维迁移到现实生活中，无法学以致用。

教师评判学生掌握的学习情况，完全取决于学生最后的学习成果，并未形成过程性评价，对学生评价只重视最后的成果，忽视学生中间过程的思维，对学生片面的评价不利于学生计算思维的形成和发展。

三、中职程序设计编程语言教学改善的策略

（一）信息数字技术无处不在

特别是随着物联网、云计算、人工智能等技术的快速发展和普及，虚拟世界与现实世界不断相互渗透融合。飞速发展的时代要求我们在不断汲取知识的同时更要注重思维的发展，所以要将计算思维贯彻于整个教学过程。

为了确保学习者掌握课程知识，并使用计算思维来解决实际问题。基于计算思维的教学，教会学生运用计算思维去发现问题、分析问题﹑解决问题、总结问题。教师要构建计算思维教学模型就要根据计算思维操作性定义，给出计算思维一般解决问题的步骤来解决程序设计问题。学习者能够学习使用信息技术工具来处理问题，将数据转化为信息，然后将信息转化为计算思维方法和IT应用能力，是一种高层次的思维能力，也是综合创新人才的需要。

（二）理论与生活相结合，培养学生计算思维的应用

教师在设计教学活动时，要注重科学理论与客观实际相结合，这样有助于培养学生的计算思维。教师尽可能地创设出符合学生认知观的教学情景，帮助学生从书中抽象的知识映射到实际生活生动的案例，由抽象变直观，这样可以提升学生的学习兴趣，有利于学生的学习效果。

学生在学习时要将直观、生动的教学活动抽象，概括为所要掌握的知识。再由教师引导，在理論的指导下，使学生发散思维﹑举一反三，联系到生活中的问题，分析问题、形成解决方案﹑解决问题。使学生的计算思维来源于生活、形成于课堂﹑解决于实际。

（三）注重独立思考与小组探究合作学习，完善评价体系

独立思考是学生学习知识的前提，也是学生培养计算思维的必要条件。小组探究合作学习主要是通过小组激烈的讨论，互相启发，达到优势互补，以解决问题得到结果的过程。但是小组探究合作学习必须建立在独立思考学习的基础上，那么我们要善于培养学生独立思考与独立学习的能力。所以教师在教学过程中组织学生参与讨论或探索之前，一定要留给学生充分的时间让学生独立学习和思考。

由于计算思维是抽象的，不容易直接测量。只能在多种情境中观察学生的具体表现，判断学生是否具有相关计算思维素养。通过观察学生课堂的计算思维外显行为，构建起评价测量表，这样便于教师通过计算思维行为观察学生计算思维外显行为，有益于计算思维评价指标的实施。由过程性评价和总结性评价相结合，全面地评价出学生的计算思维培养情况。

四、中职编程语言课堂实践

基于计算思维操作性概念和中职编程课程分析研究，本文构建出计算思维的教学模式——CTPT教学模式用于课堂教学实践，以《程序的控制结构》（第一课时）为例。具体的操作步骤如下（仅供参考）。

（一）建构与学生生活贴近的教学情境

在课程的一开始，为使学生较快投入到课堂中，教师营造一个学生比较感兴趣的生活情景。教学情境的建构可以通过案例情景、提问情景、游戏情景等方式导入，紧贴学生的生活和学习环境。这样学生容易与先有的知识发生联系，更容易接受新的知识，不断激发学生的学习兴趣，容易联想到生活中的各种小程序，这样就很轻松地引出“程序”这个抽象的概念。思维来源于生活，服务于生活。我们只有把计算思维的思想运用到学习生活中，学生才能真正掌握计算思维。

（二）启发学生自己分析问题并且解决问题

学生分析问题包括学生分解情境中的问题、进行讨论、形成思路、与同学分享解决的办法。教师针对具体情景提出相关的问题，学生在教师的帮助和引导下将问题进行细化分解，学生综合运用已有的知识，对能解决的问题形成解决思路，同学之间进行思路分享﹑共同讨论解决问题思路的优缺点，以及可行性;根据讨论的结果及时调整思路。对于不能解决的问题，学生相互讨论探究出不能解决问题的解决思路和方向。

（三）组织学生总结提升并进行知识新授

在学生讨论探究过程中，教师不断搜集学生在解决问题时遇到的困难和问题，将问题归纳汇总，并一一解答，由此引出新授课内容。教师借此着重讲解重难点，以便学生更好地解决后续遇到的问题。

（四）指导学生进行程序设计

程序编写部分要求学生独立地设计算法、编写代码、运行测试和调试改进代码程序。程序设计编写过程是培养学生计算思维要素最为关键的环节，只有学生亲身实践进行操作，才能潜移默化地在程序编程过程中完成计算思维的发展和能力的培养，从而转移、运用到日常生活和工作中。

（五）组织学生进行评价和总结

通过总结性评价和过程性评价综合测评学生计算思维要素的培养情况，更为直观地看出学生的计算思维发展情况。在评价过程中，教师要组织学生进行多元化的评价，不仅自己要进行评价，还要组织学生自我评价和对小组成员之间进行互评，全班同学对于编程思路和最后的程序评价。多元评价有助于对学生更客观、更全面、更侧重于态度的评价。

在课堂最后环节。教师组织学生回顾、反思、总结课堂的主要内容，对教学活动中出现的问题是如何进行探讨和解答的，这一过程是学生巩固新授知识和回味计算思维的过程。

五、结语

作为一名中职计算机教师，如何在当前的计算机编程课程中落实计算思维培养目标，是我们正在面临的和必须解决的问题。计算思维是现代人在面对生活中复杂问题时，运用计算机科学思维，对问题进行分解，组织形成解决方案的思维活动。计算思维是当代学生的核心素养之一，具备核心素养的人才能顺应飞速发展的信息时代，把握终身学习的机会。当前，学生计算思维的培养仍在尝试摸索阶段，与其相关的理论实践还不足。要促进学生计算思维的发展就必须尽快完善计算思维理论体系，丰富计算思维的情感价值来指导关于计算思维培养的教学模式。

参考文献：

[1]Wing J M.Computational Thinking[J].Communication of the ACM，2006（3）：33-35.

[2]李玉香，于张红，李可强，等.试析Python程序设计语言对计算机多元化人才思维能力的培养[J].电脑与电信，2017（10）：17-19.

作者简介：摆玲（1988-），女，新疆乌鲁木齐人，大学本科，讲师，研究方向：计算机教育技术研究。