基于数学问题的计算思维培养——以Python语言“编程计算”教学为例.pdf

【计算思维的概念与重要性】 计算思维是计算机科学的核心，由周以真教授提出，它是一种运用计算机科学的基础概念来解决问题、设计系统以及理解人类行为的思维活动。计算思维不仅包含编程技能，更重要的是培养抽象思考、问题解决和创新的能力。这种思维方式让学生能够将复杂问题分解、抽象化，并用信息处理代理（如计算机或人）可以理解和执行的方式来表达解决方案。计算思维鼓励创新和激情，使问题解决更具效率和创造性。 【传统程序设计教学的挑战】 传统的程序设计教学往往面临困境，学生初学时可能觉得编程简单，但随着学习深入，如遇到IF语句的嵌套、循环结构，部分学生会感到困难，甚至无法将理论知识转化为实际编程技能。这导致许多学生在学习过程中逐渐失去信心，信息技术学业水平测试中选择算法与程序设计模块的比例下降，进而影响教师的教学热情和专业素养。 【基于问题的Python基础语言学习】 Python作为一种高级程序设计语言，具有解释性、面向对象和动态数据类型的特点，适合用于教学。在Python3.6版本的教学中，教师可以利用解释器窗口和IDLE环境进行交互式教学，确保学生既能掌握理论知识，又能即时实践。通过螺旋上升式提出一系列数学问题，让学生运用Python求解，从而体验计算思维的抽象、形式化表达和自动化特点。 教学步骤如下： 1. **初步体验**：通过简单的数学题目，让学生认识到直接使用数字进行计算的局限性，引入变量和表达式。通过设定变量，编写可读性强且适应变化的程序，帮助学生初步理解“抽象”和“形式化表达”。 2. **深化理解**：利用经典数学问题，如求梯形面积和计算歌手得分，进一步巩固变量和表达式的运用。对于复杂问题，教师引导学生分析问题，确定需要的变量，设计出完整的程序解决方案。 这种基于问题的学习方式能有效激发学生的计算思维能力，通过解决实际问题，学生能够逐步理解和掌握Python的基础语法，同时也提升了他们分析和解决问题的能力。这样的教学模式不仅适用于Python语言，也可以推广到其他编程语言的教学中，帮助学生更好地适应新的课程标准和教学要求，培养他们的计算思维素养。