开展普及性python编程教学，培养高中生计算思维

蓝雪雄

【摘要】  计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。可见其是学习者一种高阶的思维活动，是学习者学习计算机必须发展的一种思维活动。python编程具有广泛的实用性，具有解释性与编译性，可扩展性和可嵌入性，开展普及性python编程教学，可以有效地培养高中生计算思维。

【关键词】  python编程 计算机 计算思维 高中生

【中图分类号】  G633.67               【文献标识码】  A   【文章编号】  1992-7711（2019）02-178-02

计算机在现代科学技术发展的背景下，运用越来越广泛，因此现代社会对人才的要求也增加了计算机技术技能要求，其不仅要求人才具备较强的具体实操能力，且要求具备一定的高阶思维力，发展抽象的、综合性的计算思维，以适应高效率的工作需要，适应更加便利性的生活需要当前信息技术课新课程标准（2017年版）把编程教学作为了重要知识，需要把编程教学从之前的精英教学的模式，變成普及性教学，以培养学生的计算思维。而Python作为一种代表简单主义思想的语言，极简单的语法，极易上手，开展普及性教学对培养高中生计算思维以及贯彻落实新课程改革理念，都有着重要的意义。

一、解读计算思维

2006年，周以真教授首次提出了计算思维（Computational Thinking）的概念：“其以计算机基础科学概念为基础，去解决问题，并理解人类的行为进行系统设计。其涵盖广，包括了计算机科学之广度的一系列思维活动。”有学者指出，计算思维是一种递归思维，能够进行并行处理，既可以将代码译成数据，又可以将数据译成代码，且面对庞大复杂的系统时，将采用抽象和点分离法办法，其计算思维按照预防、保护并通过冗余、容错、纠错的方式，从最坏情况进行系统恢复，是一种高度抽象性，高度科学性以及综合的高阶思维体系。随着现代社会各个学科交叉渗透的特点，计算思维已经对各个学科的学习产生了影响，且被运用于生活中，为生活提供了极大的便利性。

二、python编程的特点

python编程具有的特点，使其在生活中被广泛应用，在教学领域中，其具有一般性编程能够发展学生计算思维的特点，简单易学，实用性强，运用频率高，在教学中进行普及性教学，有其实质性意义。

1.简单易学性。python简化的语法法则，因而其具有相对较少的关键字，且结构简单，具有明确、简洁、清晰的语法定义。此外，其源代码易于维护，因而具有简单易学性。

2.多品台移植性。python开源性特征，使其实用于多种平台，因而极大提升了使用的体验，扩大了实用的范围，具有广泛的实用性。

3.可扩展性和可嵌入性。python编程具备一般编程的特性，如在编写程序时，部分程序用C语言或C++编写语言进行编写，将python语言嵌入程序中，进而实现程序脚本功能创建。

三、开展普及性python编程教学，培养高中生计算思维措施

1.激发学生python编程学习兴趣

兴趣是最好的老师，编程本身具有抽象性，其相对固定的语言规则与其他编程一样，相比较之下缺少趣味性，大多数学生认为其枯燥乏味，十分缺乏学习的兴趣，学习被动。开展趣味性教学，激发学生学习的兴趣，让学生产生内在学习的原动力，让更多学生参与到学习中，是开展python编程普及性教学的前提，从而使发展学生计算思维成为了可能。

笔者在实际教学中，尽量选用一些生动有趣的题材作为例题讲解，培养学生学习的兴趣。如：

例题1：“水仙花数”。问题描述：“水仙花数”是指一个三位数，其各位数字立方和等于该数本身。例如：153是一个“水仙花数”，因为153=1的三次方+5的三次方+3的三次方。

例题2：鸡兔同笼。问题描述：一个笼子里面关了鸡和兔子（鸡有 2 只脚，兔子有 4 只脚，没有例外。）已经知道了笼子里面脚的总数是 100，问笼子里面有多少只鸡和多少只兔子？

例题3：冒泡排序。问题描述：一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

教学中，笔者遴选诸如此类具有趣味性，具有情境性的python编程例题跟学生讲解，一方面依托于例题本身的趣味性体现编程的趣味性与实用性，让学生感觉到python编程的实用性意义，同时在不知觉中渗透学生计算思维培养，另一方面在此具有情境性的例题中，丰富教学情感，丰富表情等，增进与学生间的互动，激发学生的学习动力。

2.强化学生python编程学习基础

高中时期是学生学习编程的启蒙时期，是打基础的重要时期，因此应该注重基础性教学，引导学生全面掌握，基于python编程简单易学性，将计算思维渗透其中，以实现对学生良好的启蒙教学，为学生以后的学习打下坚实的基础。

基于具体例题的操作解释加强学生基础。编程的抽象性特征，固定语言规则性要求教学要将其基础知识渗透在具体的操作中，让学生在理解的基础上识记。输入、输出、操作符、赋值、数据类型、缩进、循环语句、条件语句等基本的概念解析时，就可以将之融入到上述生动有趣的例题中。在教学中，首先，教师一边演示操作，一边在具体的问题场景中进行对python编程基础操作进行解析，接着留给学生一些时间，让学生回忆。其次，可以以另外一个同类型的例题，让学生指出语言的各个结构，让学生及时运用所学的知识，巩固提升。

基于多种问题情境教学加强学生的知识基础。计算思维涵盖面广，是一种高阶思维体系，具有多种问题情境教学，让学生总结规律，发展计算思维。如对于上述提及的一些基础的操作，可先从单一的情境出发，再到综合性的情境，不断切换问题情境，提高学生对基础知识的辨识度，扎实学生基础知识。

3.倡导学生python编程自主合作学习

教师要倡导学生自主学习，让学生自己去领悟知识，让学生能够在自主探究中发现问题，并在探求解决问题中充分调用已有的知识体系，促进知识与技能迁移。计算思维是一种高阶的思维体系，更需要学生自己认真推理，以促进逻辑思维发展。python编程运算中体现计算思维，让学生在自主的python编程学习活动中，不知不觉养成计算思维。

在例题讲解之后，设计相类似的练习题，并设计方法提示，让学生能够及时查漏补缺，并在方法提示下提高学习的针对性。实际中常常发现学生学习缺乏方向性，缺乏计划，不知道学什么，也不知道怎么学，因此具有方法性，具有具体的问题指向性的学习任务更能推动学生学习，促进学生自主合作学习。如在进行python编程元组知识教学时，先和学生分析其基本格式：变量名=（数据，数据，……），其需要学生注意两个问题点：其一，元组中各个数据的元素的类型可以不同;其二元组中的数据不能被更改，但可重新赋值。如何体现这两个注意点呢？在进行课堂教学之后，增加元组中各个数据的元素不同的类型，并体现“重新赋值”的场景，让学生在自主探究中提升python編程学习技能，通透性地掌握知识，在具体法运用python编程中，发展计算思维。

4.创设学生python编程生活化实践

学生学习的知识最终要服务于生活实际才体现学习的真正意义，因此倡导教师的教学要贴近学生，贴近学生生活，进行生活化教学，既激发学生学习兴趣，又始引导学生思考如何运用知识，既丰富学生计算知识输入，也丰富学生计算知识输出，促进学生计算思维发展。

在学习了基础编程知识之后，可以让学生进行实践，选取一个主题，以python编程为载体，体现个性之思。如有学生利用python编程编写“浪漫的心型”，表达“爱”的主题，其设计理念为：图形是由一系列的点（X，Y）构成的曲线，X，Y满足一定的关系，就可以建立模型，建立表达式expression，当关系满足时，两个for循环（for X in range;for Y in range）就会每行每列的开始打印。运算结果显示“心型”图形，体现学生个性之思，体现学生对知识进行灵活运用技能。在生活化实践学习活动中，促进学生计算思维养成。

总之，普及性python编程教学要体现趣味性，体现基础性，让学生自主地参与到编程学习中来，依托于python编程计算教学，发展学生计算思维。

[ 参  考  文  献 ]

[1]查成林. 浅议信息技术课程中高中生计算思维的培养[J].教育现代化，2018，5（23）：361-363.

[2]张慧妍. 适合高中生计算思维能力培养的程序设计语言初探[J].

中国信息技术教育2016（22）：19-22.