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摘要：Python语言作为目前最接近自然语言的通用编程语言，能够以简洁的语法表达实际的应用问题。但在实际教学过程中，面向高职学生的编程类课程教学还存在很多难题，其中之一就是面向具体问题无法使用具体的编程语言解决问题。针对这个问题，我们开展了培养计算思维导向的Python教学实践，初步取得了良好的效果。
关键词：计算思维；Python；教学实施方案
The Teaching Practice of Higher Vocational Python Programming Course with Computational Thinking Orientation
WANG Bingpeng,GAO Li,LIU Sujun,SHAN Qingqing
（Lanzhou Petrochemical University of Vocational Technology,Lanzhou Gansu 730060）
【Abstract】：The Python language,as the most common programming language close to natural language,can express practical application problems with concise syntax.But in the actual teaching process,there are still many problems in programming course teaching for higher vocational college students,one of which is that specific programming language can not be used to solve the problems.To solve this problem,we have carried out the training of computational thinking oriented Python teaching practice,and achieved initial good results.
【Key words】：computational thinking;Python;teaching practising programs
0引言
Python是目前最接近自然语言的通用编程语言，只关心计算问题的求解，轻量级的语法和高层次的语言表示表达应用计算机解决问题的计算思维理念[1]。《Python编程基础》课程作为一门专业基础课，主要讲述Python编程的基础知识和相关技术，对后继专业课程的起着重要的基础支撑作用。主要的教学目标是培养Python编程语言的主体思想，掌握python语言的特色表达。通过编程基础语言的学习，要求学生逐步掌握如何将生活思维转为计算思维的方法，培养学生对实际问题的分析能力和用计算机语言来解决实际问题的能力。在高职实际教学中，编程语言类课程是计算机教育的一个难点，如何充分发挥Python语言的特点，实现教学目标，需要设计一套完整的教学实施方案。本文以培养计算思维为导向，进行教学目标、教学内容、教学实施和评价的设计和实践，取得了初步成效。
1计算思维的概念与内涵
计算思维在1980年麻省理工学院的Seymour Papert教授的《Mindstorms:Children,Computers,and Powerful Ideas》一书中首次提及[2]。经过若干年的发展，2013年，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会推出以计算思维为切入点的大学计算机课程改革，是大学计算机课程的一次重大改革，旨在通过培养学生计算思维的意识和方法，提高计算机应用水平[3]。
国内学者对计算思维从不同角度出发产生了不同的理解。本文参考任友群等人的看法，计算思维是一种独特的解决问题的过程，是一种可以帮助人们更好地理解和分析复杂问题的思想方法，从而形成具有形式化、模块化、自动化、系统化等特征的问题解决方案[4]。在此基础上，Python编程课程的实质转为培养学生掌握解决实际问题的方法或者是方案。要实现这个目标，首先要解决的是在课堂中引入实际待解决的问题，且问题的难易程度和复杂程度要逐步加深，从基础问题逐步过渡到模块化、系统化的问题；其次要帮助学生理解Python编程语言与实际问题具体描述的对应问题；接着要将我们用自然语言对实际问题解决方法用Python语言表述；最后采用多维度考评方式不断强化学生对Python的理解，从而实现掌握解决实际问题方法的目标。
2细化教学目标，落实计算思维到教学内容中
从本质上看，语言类课程的目标是掌握编程语言的主体思想，掌握程序设计的基本步骤和通用方法，培养学生编写程序解决实际问题的能力。课程目标是强化编程语言的主体思想，掌握python的特色表达。作为课程体系中的有机组成部分，同时持续培养学生的职业素养能力，为今后进一步使用Python编程解决专业方向其他课程基本工具应用以及实际工作应用打好基础。
按照高职教育的基本特点，将Python编程课程的教学目标可分解为知识目标、能力目标和素质目标。知识目标从Python语言的基本特点入手，介绍Python的基本数据结构和流程控制方式；能力目标则强调计算思维，培养利用计算思维分析并解决实际问题；素质目标结合课程特点重点培养学生形成良好的学习习惯，培养学生严谨求是的工作作风。知识目标强调各种知识点的理解，但依靠单纯的讲解无法实现这一点，必须要有易懂的实际操作的案例才可以理解。所以在知识目标设定时，同时按照知识技能点设计小型操作案例，将知识点的应用与实际的应用结合起来，初步采用计算思维解决简单问题。能力目标强调综合应用能力和思维方式，在知识目标的基础上逐步积累，设计中大型操作案例，将中大型操作案例中的程序设计流程和解决实际问题的思路结合起来，开始采用计算思维解决较复杂的问题。素质目标强调严谨性，在知识目标和能力目标的基础上，以能否正确完成大、中、小各种操作案例为衡量指标。
由此，Python编程课程的教学目标不再是知识技能的细节描述，或者是能力的宏观描述，而是落在一个个教学操作案例的具体目标，从而实现教学目标的整体可量化。所以，以案例为重点进行教学设计整合教学内容。根据行业中应用Python语言的要求，确定Python语言的知识目标和技能目标，将Python语言的教学以案例串接，最终形成教学内容结构图，如图1所示[5]。
计算思维的养成很大程度上依赖于案例之间的递进关系，好的递进关系可以一步步引导学生加深理解，形成思维范式。例如对于分支语句的讲解，可以针对同一个问题采用单分支、双分支解决，甚至是多分支解决的方式逐步递进，学生的思维被逐步扩展，一方面透彻理解了知识技能点，另一方面理解了实际问题、实际问题的解决方法，以及实际问题与计算机语言之间的对应关系。
3细化教学环节，落实计算思维到具体教学实施环节中
行动导向教学是根据完成某一职业工作活动所需要的行动、行动产生和维持所需要的环境条件，以及从业者在内在调节机制来设计、实施和评价职业教育的教学活动[6]。行动导向教学的内涵在于通过行动学习，也就意味着在充分调动学生参与行动的积极性之后，由学生个体的行动逐渐内化知识技能的掌握。所以在具体的教学环节中，设计“行动导向教学”循序渐进强化培养学生计算思维，引导学生逐步分析实际问题，分解问题，最终解决问题，实现教学目标。基于Python编程基础课程设计“行动导向教学”基本步骤，在此基础上根据具体任务特点设计具体教学步骤。基本步骤图如图2所示。
最终设计要求教师在整体实施中起到穿针引线的作用，例如发布实训任务，引导学生讨论，推动教学环节等。以学生具体行动为教学环节主体，例如学生实际操作体验任务需求，自主讨论实现任务要求，展示、辩论或者评价小组作品等。但这个过程不是一蹴而就实现的，必须要通过教师长期的引导，比如任务中计算思维与任务描述的对应关系，需要教师采用精准的语言进行阐述，尤其是教学中的难点和重点，教师的语言要更加侧重于通俗化和生活化。从整体来看，在实施环节中计算思维的训练主要依赖于学生的自主行为，例如讨论、展示等。所以在实施过程中需要教师对课程更加灵活的把握，实时关注学生的状态，适时介入，引导学生走向自己预定的目标。
在具体的教学实施环节中，采用小组组内互评、组间评价、教师评价、增值评价，课内评价和课下评价等多种方式引导学生锻炼计算思维。对于整个课程来说，结合过程评价和实训报告考核形成综合评价。在所有的评价中，课内任务案例点评最为关键，在点评中发现学生作品的缺陷和漏洞，对于培养学生严谨的逻辑思维习惯，注重完成任务的时间节点的职业习惯等都有良好的推动作用。
4总结
课程完成之后，通过与前一届学生考试平均成绩进行对比，学生平均分提高了8分。以计算思维导向的Python编程课程的教学实践，提升了学生解决实际问题的能力，增强了对知识技能的掌握，获得了比较好的教学效果。
参考文献
[1]嵩天,黄天羽,礼欣.Python语言：程序设计课程教学改革的理想选择[J],中国大学教学,2016(2):42-47.
[2]Seymour Papert.Mindstorms:Children,Computers,and Powerful Ideas[M].New York:Basic Books,1980:285-286.
[3]高敬阳,尚颖,山岚.化工类院校计算机基础教学中计算思维的培养[J].中国大学教学,2014(2):41-44.
[4]任友群,隋丰蔚,李锋.数字土著何以可能?:也谈计算思维进入中小学信息技术教育的必要性和可能性[J].中国电化教育,2016(1):2-8.
[5]黑马程序员.Python快速编程入门[M].2版,北京:人民邮电出版社,2021.
[6]刘邦祥,吴全全.德国职业教育行动导向的教学组织研究[J].中国职业技术教育,2007(5):51-55.
[7]教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会.大学计算机基础课程教学基本要求[J].北京:高等教育出版社,2017.
[8]郑戟明.Python程序设计课程中计算思维的应用[J].大学教育,2016(8):127-129.
[9]刘研.Python语言在非计算机专业计算机教学改革中的探讨[J].科学教育,2016(10):301-303.
[10]嵩天,黄天羽,礼欣.Python语言程序设计课程教学改革的理想选择[J].中国大学教学,2016(2):42-46.
[11]刘琼,史诺.基于计算思维视角的程序设计教学改革研究[J].自动化与仪器仪表,2015(12):93-94.
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