信息技术课程是一门与时代发展极其紧密的课程,具有很强的实践性和综合性。培养具有计算思维、信息意识、数字化学习与创新能力、信息社会责任的数字公民已成为信息技术教育的重要任务。计算思维作为信息技术学科核心素养内涵的重要组成部分,有着显著的表现性特征。计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法,在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动,其本质是抽象和自动化。目前的信息技术教学中,对这一块似乎重视不够,在课程内容的设置和目标实现的措施上,都需要引起广泛关注。我们不仅要确保教学内容适应社会进展的需求,还要进行适当的模式创新,为教学的注入活力。Python 编程就是这种有益的平台。Python 语言较其他高级语言来说,语法质朴、简洁优美、明了易学、功能强大、开源和跨平台,有模式多样化与类库丰富等优势,最为可贵的是,Python 语言能够将其他编程语言的优秀成果封装起来,降低使用复杂度,人们称其为“生态语言”,同时也是最新版《普通高中信息技术课程标准(2017年版)解读》在人工智能平台上推荐的核心编程语言,是培养高中学生信息技术核心素养的首选语言。抽象来看,一台台电脑就是一个个黑箱,黑箱有了输入和输出,就拥有了图灵机运作的必要条件。Python 程序也是一个黑箱:通过输入流将数据送达,通过输出流将处理后的数据送出,可能Python 解释器后面藏着一个人,还是一个史莱哲林?No one cares.所以对于初学者和普通用户,无需过多关注信息底层代码和运行过程,也不去过分追究程序运行的时间复杂度O (f (
n ))或空间复杂度,如:lst.append (v )和lst=lst+[v]这两个语句,都是将两个列表连接成一个更长的列表,功能完全相同,执行时间却大不一样,复杂度分别是O (1)和O (n+k )(其中n ,k 分别是两个相加列表的长度),当然对于有兴趣的同学可以去研讨为什么复杂度不一样,但不作为重点探究。我们的关注点在于,要求学生要深入的认知算法,形成独特的计算思维,提升解决问题实践能力,把计算思维运用在程序设计空间内,集中展现计算特征和计算问题,自动化求出程序答案。由于技术课程具有较强的实践性,教师在课程内容设置、教学方法创新和教学效果评价上都要进行全面思考和整体布局。一、
优化设置课程内容高中阶段的信息技术课程内容设置过程
中,要分析学情,充分考虑学生具备的认知水平
和学习能力,重点培养Python 编程语言的计算
思维和解决问题的能力,淡化对底层问题如内置库的学习。引导学生对操作技能的掌握,优化教学内容,带领学生深入分析问题流程,对问题进行数学建模,通过程序实现解决复杂问题。下面采用蒙特卡罗方法计算圆周率的数学建模:向单位正方形和圆结构,抛洒大量“离散点”,计算每个点到圆心的距离从而判断该点在圆内或者圆外,用圆内的点数除以总点数就是π/4值。随机点数量越大,越充分覆盖整个图形,计算得到π值越精确。输入:抛点数。处理:计算每个点到圆心的距离,统计在圆内点的数量。输出:π值。Py⁃thon 代码如下:from random import random from math import sqrt
from time import clock DARTS =1000hits =0.0clock ()for i in range (1,DARTS+1):x ,y =random (),random ()dist =sqrt (x **2+y **2)if dist <=1.0:hits =hits +1
pi =4*(hits/DARTS )print ("Pi 值是{}.".format (pi ))print ("运行时间是:{:5.5}s".format (clock ()))运行结果:Pi 值是3.144.运行时间:0.016477s.实际上,这个方法的思想是利用离散点值表示图形的面积,通过面积比例来求解。可见,在程序设计范畴,计算思维主要反映在理解问题的计算特性、将计算特性抽象为计算问题、通过程序设计语言实现问题的自动求解。二、创新课程教学方法教学方法主要是师生为了获取教学成效,在教学期间使用的方式。高中信息技术课程的教师,要想更加恰当的培养学生计算思维,应该
对教学方法进行创新。基于学生的认知成长,大多数的学生逻辑思维能力表现出成熟化,可以论证自己的观点,调理性的总结知识经验。可以运用在Python 编程教学中的方法比较多,包括任务驱动、游戏教学或者教授法等等,还可以布设示范、模仿、创作一体化的教学模式,另外围绕项目开展的指导性教学方法,称之为案例引导教学法。在实际的案例引导教学中,教
师要给学生创设良好的情景,布设学习问题,指导学生对存在的问题加以细化与研究,接下来按照情境创设解决问题的策略。在此期间,既倡导小组合作交流,又鼓励个人独到创见,力争课堂教学新颖灵活。
如提出问题,怎样对1.01365=37.8,0.99365=
0.03,只比你努力一点的人,其实已经甩你很
远,如何编程实现?在课程内容设置上,教师要
逐步引导学生思考Python 编程语言的使用,激
用Python 编程培养学生的计算思维
◎
random python朱本斌(苏州新草桥中学江苏苏州215011)
摘要:本文简要描述了Python 语言的优越性和适用性,并以该编程语言为例,对学生编程能力的培养和计算思维的提高进行了初步的方法探究。并且围绕这一主题,结合高中信息技术课堂实际,在教学内容设置、教学方法创新和教学效果强化等方面给出几点思考和建议,试图展示一条独特的计算思维课程培养路径。关键词:Python 语言;信息技术;计算思维;有效教学
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