學習Python 編程語言對中職學生計算思維培養的探究

擺玲 李菲

隨著計算思維理念在我國的不斷興起和發展，計算思維改善著已有的一些理念和認知，具備計算思維能力已成為當今人才的一項重要技能指標。自2019年開展1+X證書制度試點工作以來，深化復合型技術技能人才培養培訓模式和評價模式改革，暢通技能人才成長通道，拓展就業創業本領。中等職業學校的教師需要掌握一定的計算思維能力、主流開發編程語言和現代化教育思想，以適應培養未來智能化時代的技能型中職學生。近些年，國內一些高校和中職院校都陸續開設了《Python基礎》課程，為學生進入社會打下最基本的學習基礎。Python編程語言是目前最流行最接近人類語言、應用十分廣泛的編程語言，比較適合在教學中培養學生的計算思維能力。就目前中職學校開設程序類課程教學情況看，仍存在著課程目標不夠明確、教學模式單一、學習方式不夠靈活等一系列問題。本文基于以上現狀和背景，研究將計算思維引入到中職學校Python基礎課程教學中。

一、探究背景

中職教育是在高中教育時期進行的職業教育，是我國當前職業教育的重要組成部分。計算思維、理論思維和實驗思維作為三大科學思維，在很多科技領域都體現出了它的實際價值和廣泛的應用性。當然，在中職學生的教育中計算思維也不能缺乏培養。計算思維一般通過分解、抽象、模式識別和算法等方式將復雜的工程問題重新分解成一個個可以求解的問題，很適合在工作量很大或者工作任務處于未知領域的前提下，用計算思維思考問題的方式完成工作任務[1]。有國內外研究表明，程序設計類課程是培養學生計算思維最有利的學科[2]。

Python是當今最流行的編程語言之一。

（一）學習起來簡單

變量只要賦值，就可以直接使用，不用先申明再定義后使用。Python有相對較少的關鍵字，python有一個明確定義的語法，而且結構簡單，學習起來更加容易。

（二）移植性

由于Python是開源的，可以移植到很多平臺上，這些平臺包括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、甚至還有Symbian、PocketPC以及Google基于Linux開發的Android平臺。

（三）易于閱讀

Python語言更接近人類的語言。Python代碼清晰明了，閱讀Python程序語言就感覺像是在讀英語一樣。

（四）可擴展性和可嵌入性非常好

可以把部分程序用C或C++編寫，然后在你的Python程序中運行它們。你也可以把Python編寫的部分程序嵌入你的C或者C++程序中，從而向你的程序用戶提供腳本功能。還有就是Python能夠提供所有主要的商業數據庫的接口。另外，Python的成功在于它的源代碼相當容易維護。最后就是GUI編程，Python支持GUI可以創建和移植到許多系統調用。

二、中職編程語言教學設計存在的問題

（一）中職學生的特點

中職學生是一個特殊的群體，他們在初中時期，絕大部分學生的成績不是很理想，偏科嚴重，要么所有科目都不是很理想。所以，很大程度上，學生心理上都存在一定的缺陷，中職學校的生源都是被挑選后剩余的學生，其基礎知識掌握較為薄弱。大部分學生理論學習熱情不高，缺乏鉆研和持之以恒的精神，學習目標和人生目標不明確，缺乏學習動力，學習不講究方法，一味地找各種不想學習的借口，學習上得過且過。雖然中職大部分學生的基礎知識比較差，但智力素質并不差。他們的思維敏捷，動手能力較強，對新事物、新觀念容易接受，適應性強，追求時尚，所以，我們必須注重發掘他們的潛力，努力實施“因材施教”。加強實踐動手教學環節，改變“填鴨式”的傳統教學模式和方法，培養學生的操作能力，讓學生在實踐中總結經驗、在實踐中學習進步。

（二）編程教學課程過于陳舊，跟不上時代主流的發展趨勢

大部分學校關于程序設計的學習內容仍舊停留在VFP、VB上。當今社會是信息時代爆炸的社會，時代對于編程技術的掌握也越來越快速、越來越具體。由于Python更為簡單、方便使用，尤其是人工智能機器學習的火爆，使得Python成為近些年最受歡迎的人工智能技術編程語言。

（三）教學方式過于傳統，不注重教學過程

在編程語言教學中，教師仍使用最傳統的教學方式講授法，進行課程的講解。教師只注重學生最后的學習成果，通過學習成果來對學生的學習進行評價，忽略了教學過程中對學生自身能力的培養和計算思維的形成。

教學過程基本是照搬課本上的知識，這樣嚴重阻礙了學生的創造力，也不利于培養學生的計算思維。

（四）教學目的忽視思維的培養，無法學以致用

整個課程都是由教師自己推進教學內容，在教授重難點過程中沒有引發學生思考，沒有對學生的思維進行系統的訓練﹐只是將所有操作步驟全部演示給學生，學生只要仿照教師操作就可以完成教學任務。學生在整個學習過程中，只是純粹的模仿，并未真正的領會理解。因此，在實際操作遇到無法解決的問題時，無法獨立思考，積極探索自主解決問題，只能依靠尋求教師和同學的幫助。這種教學方式無法調動起學生學習的積極性，無法引起學生的專注度，學生的學習效率和學習興趣也大大減少，對學生計算思維的培養也不利。學生在學習過程中沒有經過思維形成的過程、分析的過程、概括的過程、抽象的過程﹑總結的概括過程，也沒有與其他知識進行遷移思維的訓練，所以學生無法將思維遷移到現實生活中，無法學以致用。

教師評判學生掌握的學習情況，完全取決于學生最后的學習成果，并未形成過程性評價，對學生評價只重視最后的成果，忽視學生中間過程的思維，對學生片面的評價不利于學生計算思維的形成和發展。

三、中職程序設計編程語言教學改善的策略

（一）信息數字技術無處不在

特別是隨著物聯網、云計算、人工智能等技術的快速發展和普及，虛擬世界與現實世界不斷相互滲透融合。飛速發展的時代要求我們在不斷汲取知識的同時更要注重思維的發展，所以要將計算思維貫徹于整個教學過程。

為了確保學習者掌握課程知識，并使用計算思維來解決實際問題?；谟嬎闼季S的教學，教會學生運用計算思維去發現問題、分析問題﹑解決問題、總結問題。教師要構建計算思維教學模型就要根據計算思維操作性定義，給出計算思維一般解決問題的步驟來解決程序設計問題。學習者能夠學習使用信息技術工具來處理問題，將數據轉化為信息，然后將信息轉化為計算思維方法和IT應用能力，是一種高層次的思維能力，也是綜合創新人才的需要。

（二）理論與生活相結合，培養學生計算思維的應用

教師在設計教學活動時，要注重科學理論與客觀實際相結合，這樣有助于培養學生的計算思維。教師盡可能地創設出符合學生認知觀的教學情景，幫助學生從書中抽象的知識映射到實際生活生動的案例，由抽象變直觀，這樣可以提升學生的學習興趣，有利于學生的學習效果。

學生在學習時要將直觀、生動的教學活動抽象，概括為所要掌握的知識。再由教師引導，在理論的指導下，使學生發散思維﹑舉一反三，聯系到生活中的問題，分析問題、形成解決方案﹑解決問題。使學生的計算思維來源于生活、形成于課堂﹑解決于實際。

（三）注重獨立思考與小組探究合作學習，完善評價體系

獨立思考是學生學習知識的前提，也是學生培養計算思維的必要條件。小組探究合作學習主要是通過小組激烈的討論，互相啟發，達到優勢互補，以解決問題得到結果的過程。但是小組探究合作學習必須建立在獨立思考學習的基礎上，那么我們要善于培養學生獨立思考與獨立學習的能力。所以教師在教學過程中組織學生參與討論或探索之前，一定要留給學生充分的時間讓學生獨立學習和思考。

由于計算思維是抽象的，不容易直接測量。只能在多種情境中觀察學生的具體表現，判斷學生是否具有相關計算思維素養。通過觀察學生課堂的計算思維外顯行為，構建起評價測量表，這樣便于教師通過計算思維行為觀察學生計算思維外顯行為，有益于計算思維評價指標的實施。由過程性評價和總結性評價相結合，全面地評價出學生的計算思維培養情況。

四、中職編程語言課堂實踐

基于計算思維操作性概念和中職編程課程分析研究，本文構建出計算思維的教學模式——CTPT教學模式用于課堂教學實踐，以《程序的控制結構》（第一課時）為例。具體的操作步驟如下（僅供參考）。

（一）建構與學生生活貼近的教學情境

在課程的一開始，為使學生較快投入到課堂中，教師營造一個學生比較感興趣的生活情景。教學情境的建構可以通過案例情景、提問情景、游戲情景等方式導入，緊貼學生的生活和學習環境。這樣學生容易與先有的知識發生聯系，更容易接受新的知識，不斷激發學生的學習興趣，容易聯想到生活中的各種小程序，這樣就很輕松地引出“程序”這個抽象的概念。思維來源于生活，服務于生活。我們只有把計算思維的思想運用到學習生活中，學生才能真正掌握計算思維。

（二）啟發學生自己分析問題并且解決問題

學生分析問題包括學生分解情境中的問題、進行討論、形成思路、與同學分享解決的辦法。教師針對具體情景提出相關的問題，學生在教師的幫助和引導下將問題進行細化分解，學生綜合運用已有的知識，對能解決的問題形成解決思路，同學之間進行思路分享﹑共同討論解決問題思路的優缺點，以及可行性;根據討論的結果及時調整思路。對于不能解決的問題，學生相互討論探究出不能解決問題的解決思路和方向。

（三）組織學生總結提升并進行知識新授

在學生討論探究過程中，教師不斷搜集學生在解決問題時遇到的困難和問題，將問題歸納匯總，并一一解答，由此引出新授課內容。教師借此著重講解重難點，以便學生更好地解決后續遇到的問題。

（四）指導學生進行程序設計

程序編寫部分要求學生獨立地設計算法、編寫代碼、運行測試和調試改進代碼程序。程序設計編寫過程是培養學生計算思維要素最為關鍵的環節，只有學生親身實踐進行操作，才能潛移默化地在程序編程過程中完成計算思維的發展和能力的培養，從而轉移、運用到日常生活和工作中。

（五）組織學生進行評價和總結

通過總結性評價和過程性評價綜合測評學生計算思維要素的培養情況，更為直觀地看出學生的計算思維發展情況。在評價過程中，教師要組織學生進行多元化的評價，不僅自己要進行評價，還要組織學生自我評價和對小組成員之間進行互評，全班同學對于編程思路和最后的程序評價。多元評價有助于對學生更客觀、更全面、更側重于態度的評價。

在課堂最后環節。教師組織學生回顧、反思、總結課堂的主要內容，對教學活動中出現的問題是如何進行探討和解答的，這一過程是學生鞏固新授知識和回味計算思維的過程。

五、結語

作為一名中職計算機教師，如何在當前的計算機編程課程中落實計算思維培養目標，是我們正在面臨的和必須解決的問題。計算思維是現代人在面對生活中復雜問題時，運用計算機科學思維，對問題進行分解，組織形成解決方案的思維活動。計算思維是當代學生的核心素養之一，具備核心素養的人才能順應飛速發展的信息時代，把握終身學習的機會。當前，學生計算思維的培養仍在嘗試摸索階段，與其相關的理論實踐還不足。要促進學生計算思維的發展就必須盡快完善計算思維理論體系，豐富計算思維的情感價值來指導關于計算思維培養的教學模式。

參考文獻：

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

[2]李玉香，于張紅，李可強，等.試析Python程序設計語言對計算機多元化人才思維能力的培養[J].電腦與電信，2017（10）：17-19.

作者簡介：擺玲（1988-），女，新疆烏魯木齊人，大學本科，講師，研究方向：計算機教育技術研究。