摘要：文章通过对Python进行概述，以if语句模块为例，首先分析了高中Python编程教学现状，然后论述了基于想象力培养的高中Python编程教学模式实施流程，最后对基于想象力培养的高中Python编程教学模式实施进行了反思。

　　关键词：Python编程教学；高中；想象力

　　近年来，Python语言逐渐走上了编程教学的大舞台，各大高校都在积极地开设Python编程课程，甚至浙江、北京、山东等一些发达地区的高中也已经开设了Python编程课程，预计未来将会有更多的地区、更多的学校开设该课程[1]。由于教育信息化程度的逐渐加深，Python的适用范围正在一步步向高中靠拢，因此高中信息技术教师有必要对Python编程教学进行一系列探究，从理论上更加直观地剖析Python编程教学过程，让其更加符合学生的学习思维，以促进学生高效学习。

　　“想象力比知识更重要。”[2]想象力是个体通过想而改造、重组表象，在头脑中创造一个念头或思想画面的能力[3]。想象力的充分运用和Python教学模式的先进与否直接与学生的理解能力挂钩，即想象能力越强，越能勾起学生大脑内部的思维活动，越能促进学生理解能力的提高。笔者主要基于《数据与计算》课本中的if语句教学章节，通过充分调动学生的模拟想象能力，设计了一种全新的基于学生想象能力培养的编程教学模式，力图全面增强学生的理解能力和主动性，以思维训练和实践操作优化传统的Python教育教学模式，从思维层面对Python教育教学进行重新界定。由于常规的教学模式更多地关注到教师的主导性，以教师为中心，对于学生的思维关注度相对比较低，因此笔者以学生的想象能力培养为基础，探索出了一种通过激发学生想象能力进行Python编程的教学模式。

　　一、Python概述

　　Python是一种编程语言，由荷兰数学和计算机科学研究学会的吉多·范罗苏姆于20世纪90年代初设计。2021年10月，语言流行指数的编译器Tiobe将Python加冕为最受欢迎的编程语言，20年来其首次跃升Java、C和JavaScript之上。从根本上来讲，Python是由ABC、Modula-3、C、C++、Algol-68等其他语言发展而来的，其源代码同样遵循GPL(GNU General Public License)协议。作为一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，Python不仅继承了传统编译语言的优点，还保留了简单脚本和解释语言的优点，其特色之一便是强制用空白符作为语句缩进。近些年，Python的使用率呈线性增长，已经成为最流行的程序设计语言之一。Python的流行度之所以如此之高，主要是因为其具有以下三个基本优点。优点一：语法简单。Python的语法简单主要体现为其对代码格式的要求并不十分严格，如不要求在每个语句的最后写分号。语法简单是Python最大的特性，能使用户在编写代码时不用在某些细节上花费太多精力。比如，要想实现某个功能，C语言需要100行代码，而Python因为已经内置了很多常见功能，因此可能只需要较为简短的几行代码。优点二：可扩展性强。Python的这一特点主要体现在它的模块上，如其标准库很庞大，可以帮助处理各类工作，包括正则表达式、文档生成、单元测试、线程等和其他与系统有关的操作。与此同时，其还有许多其他高质量的库，包括wxPython、Twisted图像库等。优点三：易学性高。由于Python有极其简单的说明文档，加之代码定义更清晰，故该语言适合零基础的用户打基础。简言之，其优点总结下来分别是结构语句简单、可扩展及学习难度较低[4]。正因为易学性较高，所以Python也被作为高中阶段的课程内容。另外，学生除了了解Python的优点，还应该了解其应用领域，以便在学习之后能发挥Python的作用。Python通常可以用来进行机器学习研究，且在网站开发、数据统计与分析、网络爬虫、大数据与人工智能、图像处理等领域都有自己的特色。

　　二、高中Python编程教学现状

　　从当前调研的情况来看，高中实施Python编程教学的时间较短，且多数还处于选修的状态，没有完全普及，加上国内教育体系缺乏一些相关的标准和引导，所以高中Python编程教学效果并不理想。就实施Python编程教学的高中学校本身而言，其对开展Python编程教学的重要价值和意义认识不足，且缺少可参考的范例，以至于Python编程教学存在以下三个方面的问题。

　　(一)教学方法较为单一

　　在高中Python编程教学中，目前主流的教学法依然是讲授法，即以赫尔巴特的三中心理论为基础的教学，主要操作方法是教师根据课程设置的顺序，一章一节地进行讲授。在if语句模块教学中，具体授课模式如下。首先，教师讲授if语句的基本构造，旨在让学生对if语句的构造有一个直观的感受；其次，教师讲授例题区间测速，即通过抽象建模、设计算法、编写程序这三步，让学生理解if语句在具体解决问题时的应用；最后，教师提出问题并让学生讨论，这相当于是对if语句用法的升华。这种教学方法强调“以教师为中心”“以课堂为中心”“以教材为中心”，容易将学生排斥在教学之外。虽然这种教学方法在一定程度上能够对学生理解和掌握一些编程常规算法及程序结构起到帮助作用，但是并未激发学生的积极性与主动性，以至于学生没有积极参与学习，因此难以形成编程思维及相应的能力。

　　(二)缺少相对统一的编程教学工具及规范化的课堂教案

　　高中阶段各个学科的教学任务重、时间紧，留给Python编程教学的课时较为有限，一般是每周1课时或2课时。在这一情形下，教师若想激发学生对Python编程学习的兴趣，离不开规范化的编程教育教学工具。实际上，虽然目前市面上关于高中阶段学生学习编程的产品种类正在逐渐增多，但能够满足教师教学需求的屈指可数。这类工具要么使用门槛较高，要么难以被学生迅速理解并自主运用。同时，Python编程教学中，因欠缺编程教育教学资源整合平台，教师往往需要自行设计课堂教案，这样一来，Python编程课堂教案的质量参差不齐，极易影响教学质量。

　　(三)Python编程的实践训练较少

　　在高中Python编程教学中，教师在讲完编程的基本法则之后，本应该引导学生进行实践。但大多数情况下，教师在引导学生认识运算符、表达式、常用函数的主要作用及正确的书写格式之后，并没有给予学生较多的锻炼时间，极大地忽视了对学生编程语言实践应用能力的培养。对于学生来讲，若操作、练习的机会不足，在进行简单程序设计的过程中就难以编写出正确代码，并且不利于认识和掌握设计算法、编辑程序、调试程序设计与规划等利用计算机解决问题的完整过程，更不利于深入探究Python语言，为编程思维和相应能力的形成奠定良好的基础。

　　三、基于想象力培养的高中Python编程教学模式实施流程

　　创新高中Python编程教学模式是促进高中计算机类课程发展的重要手段，有助于全面提升教学质量，使学生掌握一门终身受用的程序设计语言。考虑到高中生正处在思维能力的发展阶段，教师此时利用想象力对其进行思维能力的锻炼，可以极大提升学生的思维敏捷性及思维的建构性。加上Python语言更接近自然语言和正常思维方法，能为学生充分运用想象力提供一个先天的基础条件，因此在高中Python编程教学中引入想象力这一种特殊形式的思维，能够为高中Python编程教学探索出一套新的教学模式，提高教学成效。

　　在具体实践中，教师首先需要进行课前的学情分析[5]，即分析学生对于Python这门语言的了解程度，并在此基础上，准确地把握高中学生的学习特征及心理特征，以便合理安排基于想象力培养的高中Python编程教学模式流程。考虑到“五步教学法”在注重知识本身的同时，更注重能力的培养，始终坚持“以学生为主体”的教学理念，与基于想象力培养的高中Python编程教学模式遵循的教学理念不谋而合。故教师可以其为基础模型，实施基于想象力培养的高中Python编程教学，具体流程如下。

　　第一环节：激趣引疑，启发想象。在Python编程课堂教学的导入环节，教师可播放《一分钟了解Python》的视频或演示一个与本节教学内容相关的小程序，以激发学生的学习兴趣[6-8]。接着教师可借机出示本节课的学习目标，如掌握Python算数运算符、掌握Python中的变量及其赋值等。然后教师便可以口述、板书，或者播放图片、视频等，描述学生实际生活中熟悉或关心的事例，借由这些学生熟悉的事例提出问题，如如何自动出加减乘除练习题、区间测速怎么计算违章等，从而让学生的思维张开想象的翅膀。以Python编程语言中的if语句模块教学为例，教师在导入环节可演示一个用if语句做好的关于“芒果促销”的小程序，以激发学生的学习兴趣，接着借机展示学习目标：①体会并理解if语句解决问题的基本思想；②掌握正确使用if语句的方法及正确的书写格式等。然后教师便可联系学生生活实际进行提问：“为了有效监测高速公路上的车速，警示驾驶员的超速行为，交通管理部门会在高速公路上采取区间测速的方式对行驶的车辆进行测速。那你们知道if语句如何在区间测速中应用吗？”并在此时讲授if语句的基本结构和编程的基本规则，且要注意将if-else结构进行明确说明，从而为学生进行思维想象活动奠定一个良好的知识基础。

　　第二环节：分析问题，展开想象。当教师为学生讲解了基础知识之后，学生便可以顺着教师抛出的问题进行进一步分析，并展开想象。在这一过程中，考虑到学生可能无从入手，教师可用如图1所示的图示方式为学生示范想象的思路，为学生寻找本节课问题的突破口提供启示。同时，教师应当给予学生足够的个人思考空间和时间，让学生自主展开思维想象，建立出基本的问题解决模型。期间，教师可给予提示或指导，要求学生在分析问题的过程中关注以下两点：其一，分析已知条件；其二，明确要求解的答案。以if语句模块教学为例，教师可顺接上一环节提出的问题，让学生通过自己的大脑进行模拟

　　想象：想象一只猫(如何实现区间测速)，这只猫的技能是抓老鼠——映射到问题中就是实现单一的速度筛选功能；接着分析猫需要满足什么条件才可以抓到老鼠，即分析已知条件，现已知某段路区间测速距离用s表示，规定时速用v表示，车辆在区间内行驶的时间用t表示；然后想象猫在什么情形下才算抓到了老鼠，即“判断是否满足……”条件，映射到区间测速中，即明确要求解的答案，设定车速范围，可设定为“如果大于100千米/小时，则超速，小于或等于100千米/小时，则属于正常车速”。

　　第三环节：合作探究，表达想象。当学生模拟想象时，基本已经打好了编程的基础，同时也兼顾了变量的定义、变量的取值和实现功能的代码框架。换言之，学生想象的过程实际上就是确定数据结构和算法的过程，已经解决了课程教学最难的部分。但考虑到学生想象过程中存在思维短板，所以教师就应该在本环节紧接着安排合作探究，即组织学生进行分组讨论，让学生分享自己的想象过程。期间，每个学生可在学习小组内提出自己在想象思考过程中遇到的问题，然后由组长组织讨论，通过讨论交流，最大限度地解决本组成员在自学中遇到的问题或困惑，最终由各组汇报本组的情况，提出本组不能解决的问题。在这一环节教学中，教师要对学生合作探究后交流的信息进行整合，并帮助学生进行算法实现。以if语句模块教学为例，当学生按照自己的想象思路设计出实现单一的速度筛选功能的算法之后，教师应组织学生以5~6人为一组进行合作探究，分享想象思路，然后各组汇报。期间，教师要了解不同学生的想象思路，帮助其确认这样设计的算法是否能够实现单一的速度筛选目的。

　　第四环节：总结归纳，求证想象。该环节是对本节所学内容的回顾和概览，既可以由学生进行自我小结，也可由教师带领着学生完成。在该环节中，教师可先引导学生从以下问题着手进行系统性梳理：本节课学了哪些Python语言的基本语法规则；是否能使用相关语句完成这三种控制结构的程序设计任务；是否能对实际问题进行分析和抽象性的想象，并逐步分解，建立解题模型。当学生按照上述问题完成对本课内容的梳理后，可将梳理出的成果用思维导图或框架图的形式展示出来，同时呈现解决具体问题的程序，以便查漏补缺及进行后续的程序调试。同时，可借由已成型的程序求证之前模拟想象的正确性。以if语句模块教学为例，在这一环节，由教师指导学生完成本节课的重点，并将其以逻辑思维导图的形式进行呈现。在总结归纳过程中，学生呈现了解决区间测速问题的程序，具体如图2所示，这反映了学生之前想象过程获取的结果。

　　第五环节：实践操作，体验想象的魅力。在这一环节，教师要带领和指导学生通过实践体验自己的想象成果，同时借由指导实践的契机对已成型的程序进行调试，让程序达到最优化。换言之，就是让学生用编好的程序代码进行操作练习，以此巩固学生本节课所学的内容，提高学生对程序设计任务完成方法的掌握程度。期间，教师要做好对学生的细节指导和监控工作，改善学生设计程序的不足之处。以if语句模块教学为例，在这一环节，应由教师指导学生操作实践“区间测速”的筛选程序编程代码，并对这一程序进行优化调整，以此让学生体验到自己想象后获取的成果。

　　四、基于想象力培养的高中Python编程教学模式实施反思

　　以if语句模块为例，探究基于想象力培养的高中Python编程教学模式是一次有益的尝试和突破，但为了让基于想象力培养的高中Python编程教学模式更好地落地，有必要从教师和学生两个层面进行反思，从而为后续教学改进提供参考。

　　(一)教师层面的反思

　　作为基于想象力培养的高中Python编程教学模式的实施者，教师应该对教学全过程进行反思。就教师而言，通过自我回顾及了解学生的学习成果进行反思，可总结出以下三个要点。第一，备课存在不足，仍需继续改进。通过分析可以发现，一些教师因授课任务重、时间紧，在备课中未能通读需要教授的内容，也并未对所有教学环节流程进行课前模拟，以致在教学实践中对重点、难点、次要部分的把握和安排有一定欠缺。对此，教师必须进行有效的备课。首先，教师在备课时要钻研教材，深入了解教材的编写体系和内容特点，明确每节教学内容的重点和难点，并针对重点和难点创设问题情境和选择适当的教学组织方法[9]。由于Python语言本身的特殊性和精准性，教师在备课的过程中一定要注意思维的精确化和知识的准确性，如if语句在进行缩进的时候，需要TAB键占位符的参与，故在进行数据建模的时候，一定要将内容抽象为具体的选择条件和结果，这是能够进行准确的if条件教学的先决条件，由此学生便可做到胸有成竹。其次，教师在备课时要算好各个环节需要的时间，分清主次，给学生操作、练习留足空间。第二，未能总结前人教授编程语言的经验，应对此进行调整。对于教师而言，总结优秀的经验能够为自身在进行编程教学过程中推陈出新起到很好的作用。因此，教师应该多与同行交流，总结经验，同时借助学校提供的资源平台，了解并学习更多的编程教学方法，以提升自己设计Python编程课堂教案的能力。第三，未能有意识地锻炼自身的教育教学引导能力及想象力，对此，教师应倾个人之所能研究和分析基于想象力模式的教育教学细节及相关模式特性。教学实践中，教师要对可能出现的相关教学模式漏洞提前进行模拟与推演，争取在一次次的推演与实践中加以完善，做到精益求精，从而最大限度地实现自身与新兴教学模式的相互融合与彼此适应，最终丰富自己的教学经验。与此同时，教师要想方设法地主动进行想象力与思维能力的培养，利用头脑思维的形成，促进自身想象力的发展[10]，进而映射到教学当中。

　　(二)学生层面的反思

　　学生在基于想象力的高中Python编程教学模式实施过程中起到了重要的作用，是推动该教学模式实施的重要力量。基于此，学生在参与这一教学模式的过程中，要善于进行反思，分析自己的不足，以避免影响基于想象力的高中Python编程教学模式实施的效果。就学生而言，通过自我回顾，结合教师的反馈进行反思，大致可梳理出以下两个要点。第一，课前预习存在不足，应进行改进。Python编程是将实际问题进行抽象、建模、求解的过程，具有一定的复杂性，若学生课前预习不足，很容易在课堂上陷入被动听从教师指挥的境地，即使能跟上教师的教学进度，学习效果也会大打折扣，因此学生应该注重课前预习，以保证自己能在学习中掌握主动权与自主权，同时要充分运用已有的知识经验，在发现问题的基础上进行学习[11]。“凡事预则立，不预则废。”对于Python编程内容进行预习时，学生应粗略地了解本节课的课程内容是用来做什么的、用什么方式来实现等一些基本问题，并对自己不太明白的部分及时做记录，以便在课堂上准确地抓住重点，从而保证听课的高效性。第二，主动学习意识不强，应进行改善。主动学习是学生对自己的学习负责，是一种积极参与促进课堂内容的分析、综合和评估的活动，能确保学习的参与性和有效性。尤其是基于想象力的高中Python编程教学模式实施更需要学生主动地进行思考与判断，有效地运用想象力。但在目前的Python编程学习过程中，大多数学生只是跟随教师的思路，缺少自己的思考，且并未主动尝试更多的模拟想象，从而影响了学习进度和学习效果。对此，学生应该通过多提问、多练习等方式增加学习的主动意识。只有增加了主动学习意识，学生才会表现得更加积极活跃，教学成效也才会更好。

　　综上所述，在高中Python编程教学过程中，教学模式的选择会直接影响学生听课效率的高低。在本文中，教师以高中信息技术课程为蓝本，选取其中的if语句进行教学模式的说明与构建，从理论上系统描述了Python编程教学的新模式，并对相应教学模式小范围地做了相关实施验证，这种基于想象力的教学法是对常规教学模式的继承与创新，能够提升学生的思维能力与理解能力，提高其学习效率，还可以促进教师教学效率的提升，为今后的Python编程教学实践打开一个新的局面。

　　[1]张学军,岳彦龙,梁屿藩.Python课程中数字化游戏教学培养高中生计算思维的实证研究[J].电化教育研究,2021,42(7):91-98.

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　　[4]王照.Python语言编程特点及应用[J].软件开发与应用,2021(3):19-20.

　　[5]王颖,侯岩,赵健如,等.面向计算思维培养的初中Python项目式学习教学设计流程构建[J].中国教育信息化,2020(14):34-37.

　　[6]张正明.浅谈如何提高信息技术课堂教学效率[J].学周刊,2022(4):60-61.

　　[7]教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见[EB/OL].(2014-03-30)[2022-03-19].http:/www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jc-j_kcjcgh/201404/t20140408_167226.html.

　　[8]玛扎诺,皮克林,赫夫尔鲍尔.学习目标、形成性评估与高效课堂[M].部钦瑜,冯蕾,译.北京:中国书籍出版社,2012.

　　[9]李叶梅.如何提高高中数学课堂教学效率[J].科教文汇(下旬刊),2011(8):98,114.

　　[10]李帆.教师教学想象力的缺失与重构[J].教师教育论坛,2022,35(4):18-21.

　　[11]何丹凤.学生预习研究[D].上海:华东师范大学,2014.