程序設計課程對中職生計算思維的功效
時間:2022-09-28 15:43:14
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計算思維是信息技術教育教學應當重視的主導思想,對這一主導思想的強調,將使中職學生在未來學習之路上走得更順暢,讓他們的信息技術能力提升、思維構建得到穩固的基礎保障。現結合Python程序設計課程的具體教學,展開探索中職計算思維培養優勢、策略,策略中主要涉及到課前精心準備、課中充實內容、課后及時完善等要點。近些年來,Python語言程序設計愈加受到各中職學校的重視,同Python程序設計有關的課程發展速度也非常快。在面對本項課程教學任務時,教師應當注意到一個問題,即本課程實施同學生的計算思維能力培養之間,具有相互促進、和諧統一的關系,也就是Python課程可帶動學生計算思維發展,學生的計算思維又可反過來作用于Python課程的優化,使課程推動變得更為順暢[1]。所以中職教師要在Python程序設計課程對于中職生計算思維培養功效實行分析探究,并于教學期間嘗試應用功效改善具體策略。
1計算思維的內涵
計算思維屬于科學思維之中的一種,而科學思維所側重強調的是人們在理性認知世界期間,利用對可獲得材料的整理與修正產生的一種意識,并在判斷及推理促進下逐漸表現事物發展規律[2]。大量認知實踐證明:科學思維的取得,無法離開理論、實驗、計算這幾個步驟,幾個步驟中,理論為研究基礎與核心動力,實驗可達到推理驗證的效果,而計算思維的功能則在于對問題的解答與系統化設計。因為計算的功能特點之抽象化與自動化特殊性,使之在信息時代來臨后,愈加體現出其科學思維形成優勢。換言之,如果想達到良好的數據高效存儲與分享效果,便需要使用者擁有足夠的計算思維能力,以便使人和計算機統一于一處。而在中職教學期間,將計算思維融入進來,并加重針對它的應用分量,則同樣是有效促進學生提高問題認知能力、分析能力、解決能力的必要做法。同時,若注意到計算思維應用范圍之廣闊,以及是人們所要擁有的基礎能力,則還要明確:持續性補充學生計算思維,同樣是促進學生在未來學習、工作中取得突出進步的必然選擇。
2Python程序設計的優勢
2.1Python程序設計優勢概說
Python屬于一種面向對象的解釋型程序設計語言,該程序設計語言來源于1989年荷蘭人GuidovanRossum所做的純粹自由軟件發明,它的源代碼、解釋器遵循GPL協議,在使用時具有語法簡捷清晰的優勢,可強制運用空白符進行語句縮進[3]。與此同時,Python庫既豐富又強大,可把用其他語言制作的模塊較輕松地結合起來。而近年來各編程語言排行榜中,Python之所以都居于較高位置,其原因除了上述優勢之外,還在于它的語言時代先進性優勢明顯。高科技技術迅猛發展時代下,技術向日常工作與生活的滲透更為深入與廣泛,而中職院校人才培養目的正是給社會輸出更多具有技術優勢之應用型人才。此時探索Python程序設計教學課程的開展策略,可以起到引導學生發展計算思維的作用,讓學生因學習而受到未來就業、生活的啟發。再者,Python程序設計語言的靈活性很高,可以在多種場景中轉換方式,同時具有獨特的機器學習庫,為他們在機器學習上提供堅實理論基礎,這也當被視作是一種時代先進性的特定表現。
2.2對比視域下的Python使用優勢
Python程序設計優勢還可通過與其他語言程序設計加以對比來表現。總體講,程序設計課程具有顯著培養學生計算思維上之功效,該課程的重點目標在于借助對計算機程序設計語言的說明與講解,使學生掌握與計算機程序設計有關聯的知識、技能,促進其編程思維的發收稿日期:2022-03-15展、編程能力的進步,奠定學習后續專業知識的基礎。觀察C語言后可看到:這是一種融合了高級語言、匯編語言特色的程序設計語言,它的數據處理能力較強是其優勢,然而學校在進行C語言程序設計課程教學時,講解前期語法會耗費很大精力,同時C語言偏向于面向過程,語法上理解難度較大,使之應用于問題處理上過于困難。再如VB語言(VisualBasic),它的可視化、模塊化以及結構化特點明顯,但課程教學的問題在于更新不及時,跨平臺應用阻礙重重,對學生編程能力培養、計算思維發展幫助效果甚微。同其他類型的語言比起來,Python語言優勢更容易被看到,如其易學性強,理解之后的書寫非常便利,通用性強,可在多種操作系統平臺上操作,功能性強,其中所包括的列表、元組、字典等,可以有效作用于處理復雜問題過程等。
3Python程序設計課程發展中職學生計算思維的策略
3.1前期充分的教學準備
3.1.1確認教學目標教學目標是教學時所希望學生達到的學習效果。在整個教學過程之中,教學目標具有重要的引領功能,即全部教學活動均需要視教學目標為基本導向,以之為中心開展各項工作。教育部門并沒有針對中職Python程序設計課程做具體教學目標的說明,而從計算思維培養角度著眼,可提出實用性課程目標,即:利用Python程序設計課程的教學,讓學生了解Python語言演變過程、語法規則、常用函數,同時對Python集成開發環境設計、編寫與調試程序等加以了解,另外可在學習后做到能夠分析Python程序,并對一些簡單Python程序加以編寫。可以說,這些具體目標內容,很多都同學生計算思維培養有關。3.1.2明確學生狀況中職階段的程序設計課程教學前,學生一般已經可以熟練使用計算機,然而同時又處在無法進行計算機編程的狀態。此時,Python程序設計課程因其前文所提及的優勢,旬報于被初步接觸的學生所接納,但同時教師亦應留意到:在學習內容深入、學習方法變化后,變量、數組、函數等進入到課堂,呈現于學生前面,若教學準備未能做到位,特別是不能明確學生真實學習狀況,則非常容易讓學生初步具備的興趣被打破,因此關注學生情況與表現,并順應情況與表現安排教學是必要的[4]。3.1.3優化教學項目為使中職學生可以更加專業化地思考教學內容,形成對教學內容結構化、抽象化、創新化的思考與應用習慣,中職教師需要在教學前針對Python程序設計課程,進行項目教學優化安排,此時強調學生積極探究、主動參與的一面,最終讓學生主動做到融課程學習、計算思維發展為一體。而當教師留意到學生彼此間的認知水平差異情況后,則可突出小組合作的方式,用生生互助的優勢,有效帶動教學效率發展。整個過程中,教師需要使項目設定同計算思維培養規律、培養要求相一致,同學生學習、生活相貼近,保證項目同時具備實用性、專業性與創新性。例如筆者曾嘗試在教學過程中,將招聘信息當作教學項目,要求學生利用自主編寫爬蟲程序得到詳細招聘信息,該做法便可充分體現出計算思維應用優勢。具體講,學生如果想順利完成此項目,便一定要真正掌握Python程序設計的基礎知識、正則表達式,并在網頁抓取框架上有充分認知,而教師考慮到項目較為復雜、難度偏大,適時分解大項目為幾個小項目的做法,則可以讓學生更好利用網絡資源,進行基于計算思維的自主探究。
3.2中期充足的內容呈現
在課中教學環節,我們應重點體現出輔助者與引導者之功能,使學生成為當之無愧的課堂學習主體。實踐中,教師要讓學生基于教師所做的課前準備,從基礎知識、核心項目出發,進行充分的自主思考與體驗,同時就重、難點內容闡述自身見解。而教師則需要于輔助解答的同時,將共性的、有價值的問題展示出來,再組織學生完成小組協作探究,從而幫助學生持續優化算法、達成共識,做好Python程序設計實踐。例如教師可讓學生輸入圓的半徑,輸出圓的面積,從而達到以Python語言處理實際問題的效果。學生可列出如下代碼:>>>pi=3.1415>>>r=float(input("請輸入半徑:"))請輸入半徑:6>>>print(pi*r**2)113.09400000000001代碼本身不是特別難于理解,然而課堂教學需要學生掌握這一代碼,且在此基礎上進行更充分的思考與討論,以保證內容的拓展性。比如有學生提出把“圓面積”計算變化為“方形面積”計算,還有學生嘗試變條件為結果、結果為條件。對于這些變化可能性,教師不必做過多干涉,而是要給予充分的支持[5]。事實證明,教師的支持,需要教學中期充足的內容呈現,而內容呈現的代表性做法則包括下述兩點。3.2.1多種案例的分析教師可以激勵學生在較短教學時間內,更快速掌握入門技巧,了解基本語法知識,在不同類型、不同形式案例實踐分析中,做好Python程序設計語言應用探索活動,于潛移默化的狀態下增強自我計算思維能力。實踐中,教師可使學生發現不同案例中的錯誤,并借助“填空”等形式,將這些錯誤做法認真修改。整個過程中,教師需要詢問不同學生在學習上的具體感受,鼓勵其將獨立的意見表達出來,借以避免教師“一言堂”情況對學生計算思維發展的沖擊。3.2.2練習檢測的強化學生一定要對計算思維有充分的理解,才能在此基礎上突破計算思維能力提高的障礙。在培養學生的計算思維時,過于抽象教學指導形式、過于乏味教學氛圍構建,都不足以得到理想化教學效果。因此上面多種案例的分析成為必然選擇。以此還應讓案例展示出練習檢測功能,從而逐步深化學生認知體驗,使其在應用Python程序設計語言處理實際問題時,得到遠勝于單純理論灌輸的成果[6]。本文作者在對Python語言程序設計教學時,展示了不同類型、不同難度的練習題目,鼓勵學生對這些題目進行訓練。此外課下練習任務的布置也是必要的,讓學生借助課余時間完成任務,并將任務成果提交上來,可持續性深化學生對重要知識點的理解、記憶。總之,課上和課下的練習檢測訓練活動,如果能夠環環相扣、緊密配合,同時保證基于計算思維的Python程序設計語言和各個專業的高度關聯性,那么將與理想教學效果距離更近,可給他們得到更好的專業素養而助力。
3.3后期良好的教學評價
當預估學生已經達到了Python程序設計課程的基本學習目標之后,教師可從學生真實表現、顯著成果出發進行點評,并給予自評和互評的指導,使學生有機會在評價過程中充分總結學習經驗,審視自我還有什么學習的,特別是計算思維能力上的不足,最終對編程成果做更進一步修正。還有我們尚要求做的一項工作,是對于問題情境的繼續深化,使學生繼續在情境范圍內對已經基本掌握的知識做復雜化的探究,以便突破計算思維能力方面的發展瓶頸。另外,教師應當注意到:在課程評價階段,Python程序設計課程所面對的任務和語、數、英等課程存在區別,避免單一依靠考試成績來評定學情,而是要在計算思維等核心素養角度出發,設計出實施效果更明顯的、利于綜合評價的評測量表,以達到真正體現學生學習成效,了解學生在信息技術能力上的真實、客觀表現。
4總結
中職階段計算機課程教學中,計算思維能力培養是重要目標之一,怎樣以這一目標為中心,進行教學研究與教學實踐,是中職教師的探索責任所在,做好本項工作,能夠真實達到計算思維的“理論”與“實踐”二元效果。考慮到Python作為一種新興的、具有較突出優勢的編程語言,特別是其在目前人工智能領域、大數據分析領域的較好應用預期,教師應當以此為載體,突破學生在計算思維概念與內容體系方面的局限性,通過課前精心準備、課中充實內容、課后及時完善等做法,給學生以計算思維能力培養方面的全面、深入支持。
作者:譚小虎 單位:福建省霞浦職業中專學校
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