編程文化與人文主題在內(nèi)涵上的契合分析

編程文化與人文主題在內(nèi)涵上的契合分析隨著編程教育的推進(jìn)，教與學(xué)都必然會(huì)從語(yǔ)言語(yǔ)法、算法設(shè)計(jì)繼續(xù)向計(jì)算思維、編程文化高階發(fā)展。這是一門(mén)課程不斷成熟的表現(xiàn)，也是編程教育內(nèi)涵與外延同步螺旋上升的需要，更是編程文化慢慢自我塑造的過(guò)程。編程文化，可以既包括編程自身的思維方式、價(jià)值取向、意識(shí)形態(tài)等具體表現(xiàn)，也包括編程學(xué)習(xí)時(shí)采用的人文（文化中的先進(jìn)、核心部分）的主題、人文的產(chǎn)品或人文的元素等與之契合關(guān)聯(lián)。但是，我們往往單純地把采用社會(huì)文化主題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)作為編程文化，這是缺乏深度的。本文旨在分析比較難以理解的編程文化與人文主題的編程在內(nèi)涵上如何契合?！袢宋闹黝}在編程文化中的內(nèi)涵表現(xiàn)方式無(wú)論是基于代碼編程的算法教學(xué)，還是基于圖形化編程的作品設(shè)計(jì)教學(xué)，大家都會(huì)關(guān)注“立德樹(shù)人”這一重要的教育目標(biāo)，這是提升學(xué)科核心素養(yǎng)的重要方向，也是提高課程內(nèi)涵的重要途徑。在編程教學(xué)的范例內(nèi)容選擇方面，教師往往會(huì)首先選擇數(shù)理問(wèn)題，因?yàn)閿?shù)學(xué)、物理等學(xué)科問(wèn)題的數(shù)據(jù)關(guān)系明確，容易構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，并且簡(jiǎn)單易懂，難點(diǎn)在于需要更精確地分析學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ);其次是密碼、遺傳、心理分析、人機(jī)對(duì)話等邏輯類(lèi)型的內(nèi)容，因?yàn)檫@類(lèi)問(wèn)題能夠很好地體現(xiàn)邏輯判斷與推理;再次是社會(huì)文化、趣味故事等主題內(nèi)容，這方面容易激發(fā)興趣，能夠降低認(rèn)知難度，適用范圍也廣，極受歡迎。不論什么內(nèi)容，又可能會(huì)區(qū)分為語(yǔ)言、算法和作品不同的教學(xué)理念?？梢哉f(shuō)編程文化的具體形成與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念與教學(xué)形式都是密切相關(guān)的。編程文化中吸納人文內(nèi)涵，往往有三種比較有深度的表現(xiàn)方式：一是人文產(chǎn)品設(shè)計(jì)類(lèi)，編程項(xiàng)目直接采用基于人文關(guān)懷的科技主題，通過(guò)編程來(lái)解決具有人文需求的實(shí)際問(wèn)題并形成相關(guān)產(chǎn)品，如“設(shè)計(jì)一款老人摔倒自動(dòng)報(bào)警器”，這能夠與計(jì)算思維高度融合;二是人文元素吸納類(lèi)，在編程文化中融進(jìn)人文素養(yǎng)，尤其是針對(duì)信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等相關(guān)的人文元素，如設(shè)計(jì)程序研究函數(shù)圖像時(shí)，采取圖形界面進(jìn)行參數(shù)調(diào)整以靈活地研究函數(shù)圖像，回避紅綠顏色的對(duì)比對(duì)色弱者進(jìn)行關(guān)照等，雖無(wú)非人文產(chǎn)品但有人文元素;三是編程技術(shù)文化思想類(lèi)，編程文化在算法、代碼上的文化內(nèi)涵表現(xiàn)，如迭代算法的數(shù)據(jù)繼承性是“算法優(yōu)化”，也是“動(dòng)力源泉”，又如分治算法是高效的算法設(shè)計(jì)，也是多線程、區(qū)塊鏈等技術(shù)哲學(xué)的價(jià)值發(fā)展等，這會(huì)對(duì)幫助人、發(fā)展人的技術(shù)文化價(jià)值有更深刻的表現(xiàn)。不論哪一類(lèi)情況，在編程教學(xué)中都需要把編程文化與人文進(jìn)行內(nèi)涵契合。通過(guò)分析采用文化主題編程教學(xué)，可以探討兩種文化相互促進(jìn)的意義，同時(shí)也能彰顯編程文化吸納人文教育的價(jià)值意義?！袢宋闹黝}的處理過(guò)程，需要與編程文化（技術(shù)特色、概念本質(zhì)）保持一致很多編程技術(shù)都具有特定的功能與用途，這是編程自身的技術(shù)文化價(jià)值所在。教師在采取包括人文主題在內(nèi)的任何情境、任務(wù)、問(wèn)題或項(xiàng)目時(shí)，都要考慮主題內(nèi)容與編程的特色技術(shù)、概念本質(zhì)是否保持一致，避免教條地使用技術(shù)造成問(wèn)題解決過(guò)程、主題處理過(guò)程與技術(shù)、概念的貌合神離，甚至傷害對(duì)技術(shù)價(jià)值的認(rèn)知，也損害文化主題的意義。例如，泰山版初中信息教材中采用了分組進(jìn)行基于“列表”存儲(chǔ)、交流“品質(zhì)”的人文主題的數(shù)據(jù)編程處理，通過(guò)輸入、追加、顯示、交流等列表操作，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加工的編程技術(shù)、列表概念、文件讀取等進(jìn)行學(xué)習(xí)。其過(guò)程是，首先請(qǐng)每一個(gè)學(xué)生找出自己的多項(xiàng)品質(zhì)，利用列表追加技術(shù)，如list.append（“勇敢”）、list.append（“善良”）等完成數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)，在數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中交流、認(rèn)同、學(xué)習(xí)其他同學(xué)的優(yōu)良品質(zhì);然后，通過(guò)列表概念認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式，通過(guò)列表訪問(wèn)技術(shù)查看小組的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成果，形成品質(zhì)認(rèn)同效果;最后，通過(guò)向文件的寫(xiě)入列表數(shù)據(jù)技術(shù)[如f.write（list）]，對(duì)學(xué)生品質(zhì)、小組理念進(jìn)行存儲(chǔ)、提交、展示，完成從個(gè)人到集體的“品質(zhì)聚合”，在這整套的項(xiàng)目活動(dòng)中，在人文上對(duì)學(xué)生的品質(zhì)養(yǎng)成意義非凡，對(duì)列表技術(shù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)與管理的運(yùn)用也思路清晰。更主要是的，列表的動(dòng)態(tài)管理與品質(zhì)的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)相契合。再舉一個(gè)技術(shù)、概念與主題處理不甚恰當(dāng)?shù)睦印Ｄ硨W(xué)生用書(shū)，在大量借鑒上述教材進(jìn)行開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，可能感覺(jué)此例很好，又考慮到版權(quán)問(wèn)題，也或者只是想進(jìn)一步提高站位，采用了核心價(jià)值觀的文化主題。但是，程序設(shè)計(jì)中幾乎沒(méi)有數(shù)據(jù)變化和發(fā)展。這就出現(xiàn)了文化主題與技術(shù)特色、概念本質(zhì)不匹配的問(wèn)題。主要原因是，其采用的文化主題中的詞匯是固定了三類(lèi)（每類(lèi)4個(gè)詞，共12個(gè)詞），因?yàn)槭枪潭ㄔ~讓學(xué)生一次性輸入，“動(dòng)態(tài)”存儲(chǔ)意義不再必需。實(shí)際上，這12個(gè)詞是可分成三個(gè)層面來(lái)說(shuō)的，存儲(chǔ)在一個(gè)列表中也顯得與主題與技術(shù)貌合神離。如果編寫(xiě)者真的深度理解了列表技術(shù)內(nèi)涵，該主題也可以改進(jìn)得更恰當(dāng)。例如，方案一是可以使用三個(gè)列表存儲(chǔ)成三個(gè)分類(lèi)的各自4個(gè)詞匯，在顯示時(shí)可以分類(lèi)訪問(wèn);方案二是可以提高列表技術(shù)難度，使用列表嵌套形成諸如s=[["1"，"2"，"3"，"4"]，["a"，"b"，"c"，"d"]]的分類(lèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)，可以使用print（[0][3]）技術(shù)分類(lèi)訪問(wèn)數(shù)據(jù)，如此可讓價(jià)值觀的存儲(chǔ)、查詢等更有“理解”意義。可見(jiàn)，在采用列表處理數(shù)據(jù)時(shí)要體現(xiàn)其動(dòng)態(tài)、分類(lèi)特點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單地存儲(chǔ)無(wú)表達(dá)意圖的數(shù)據(jù)，如在使用字典處理數(shù)據(jù)時(shí)，就要體現(xiàn)出其“索引”特征等。如此，能更容易地讓文化主題與技術(shù)概念進(jìn)行內(nèi)涵融合、過(guò)程協(xié)調(diào)、目標(biāo)一致?！袢宋闹黝}的編程功能設(shè)計(jì)，要發(fā)揮計(jì)算思維的優(yōu)勢(shì)形成雙重文化契合在采用問(wèn)題、情境、任務(wù)或項(xiàng)目式進(jìn)行編程學(xué)習(xí)時(shí)，往往都會(huì)有一定的功能設(shè)計(jì)，采用編程來(lái)完成其過(guò)程必然要利用、發(fā)揮計(jì)算思維的優(yōu)勢(shì)。即，一方面要從問(wèn)題分析、算法設(shè)計(jì)、代碼編寫(xiě)與調(diào)試的流程來(lái)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，另一方面更需要注意利用關(guān)鍵算法，發(fā)揮計(jì)算優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)特色功能。這樣，就能讓文化主題的功能與計(jì)算思維相結(jié)合，以其特色功能更現(xiàn)編程的必要。例如，很多教師在教學(xué)中采用古詩(shī)作為文化主題進(jìn)行輸入、輸出等編程基本語(yǔ)句的練習(xí)，這樣較短時(shí)間的操作練習(xí)也并無(wú)不可，但是程序與古詩(shī)的“結(jié)合點(diǎn)”在哪里呢？文化的內(nèi)涵與技術(shù)內(nèi)涵無(wú)法契合。筆者在針對(duì)數(shù)據(jù)查詢功能設(shè)計(jì)時(shí)，就利用“飛花令”的文化主題進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)，突出數(shù)據(jù)獲取（讀文件）、數(shù)據(jù)查詢（查找指定詞句的詩(shī)）、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)（交互式人機(jī)界面）的現(xiàn)實(shí)，尤其是針對(duì)關(guān)鍵算法——“枚舉”進(jìn)行生動(dòng)、有趣、真實(shí)的基于文化主題編程的探索。在教學(xué)中，首先進(jìn)行的是改良版的“飛花令”接詩(shī)游戲，體驗(yàn)人腦搜索信息的過(guò)程——“根據(jù)關(guān)鍵詞回憶知道的詩(shī)句”。多數(shù)情況下學(xué)生接得少，由此體會(huì)人腦存儲(chǔ)的局限性，并提出大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索的意義。然后，請(qǐng)學(xué)生嘗試“飛花令”游戲，體驗(yàn)“電腦飛花接令”的功能，激發(fā)對(duì)編程的興趣，提高對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索的認(rèn)識(shí)。接下來(lái)，讓學(xué)生探究“飛花令”游戲程序，討論、交流、問(wèn)答數(shù)據(jù)如何輸入、檢索、輸出的程序工作，像閱讀英文一樣閱讀程序，像體會(huì)思索一樣體會(huì)計(jì)算思維，整體上提高對(duì)程序功能的認(rèn)識(shí)。再接下來(lái)，提出程序改進(jìn)的建議，嘗試更優(yōu)化的程序修改，如關(guān)鍵詞的輸入精準(zhǔn)（xl最在的問(wèn)題）、多個(gè)關(guān)鍵詞的邏輯搜索（and、or）等技術(shù)拓展。最后，使用其他詩(shī)歌文本做成通用“飛花令”程序，形成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)、枚舉算法的工作過(guò)程的技術(shù)認(rèn)知?！帮w花令”程序及注釋如圖1所示?！袢宋闹黝}的編程效果表現(xiàn)，要通過(guò)編程的最新技術(shù)進(jìn)行彰顯采用人文主題進(jìn)行編程，往往需要在主題表達(dá)效果上有較好的表現(xiàn)，這樣學(xué)生才能更有興趣，也才能更加體現(xiàn)計(jì)算思維與技術(shù)創(chuàng)新。在課堂教學(xué)中，技術(shù)較好的教師往往會(huì)利用更高超的程序設(shè)計(jì)來(lái)增強(qiáng)主題效果，如可以通過(guò)音樂(lè)模擬、炫酷動(dòng)畫(huà)等實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，通過(guò)最新的技術(shù)，如人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、文字識(shí)別等也可以達(dá)到增強(qiáng)效果的目的。在這類(lèi)的技術(shù)學(xué)習(xí)中，我們不必過(guò)度涉及較難的底層編碼，可通過(guò)拓展的功能模塊來(lái)更好地優(yōu)化主題表現(xiàn)。例如，上述“飛花令”詩(shī)句中，可以指導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充完成語(yǔ)音朗讀接令詩(shī)句的功能，大幅度地提高文化主題的表現(xiàn)效果，并彰顯出新技術(shù)的魅力。參考“朗讀飛花令”的技術(shù)測(cè)試代碼（如圖2），分組合作應(yīng)用在“飛花令程序中”。借鑒以上技術(shù)測(cè)試程序，通過(guò)引用“模塊”、“自定義函數(shù)”、朗讀詩(shī)句、延時(shí)等基本的功能設(shè)計(jì)，完成“朗讀詩(shī)句”的效果?？梢?jiàn)，在新技術(shù)的加持下“飛花令”文化主題更顯精彩，程序的技術(shù)內(nèi)涵也得到極大程度的提升。綜上所述，在編程中使用人文主題，要避免隨意的、無(wú)特色的文化選題和技術(shù)應(yīng)用，這樣才更容易形成有意義的編程文化，雙重文化、兩種內(nèi)涵的相互契合，能做到既不浪費(fèi)人文主題又不泛化編程文化，讓編程文化更加熠熠生輝。編程教學(xué)無(wú)疑是這一輪新課程改革的重頭戲，甚至是核心內(nèi)容。但是，編程要面對(duì)的首要問(wèn)題就是編程語(yǔ)言的選擇，然后是面對(duì)教學(xué)的具體實(shí)施，其間或最后也不得不面對(duì)考試。這三步曲已然在各地盡情盡興地演奏起來(lái)?？墒?，奏著奏著就開(kāi)始出現(xiàn)了很多不同的曲風(fēng)，慢慢就會(huì)演繹成極具地方特色的曲調(diào)。因?yàn)楦鞯亟逃A(chǔ)、考試方向、管理力度、評(píng)價(jià)措施等很多方面都不一樣，所以很難避免分化現(xiàn)象的發(fā)生?？墒?，作為國(guó)家課程，不用采用什么樣的曲風(fēng)或調(diào)式，主旋律還應(yīng)是大致一樣的，在此我們應(yīng)試圖從編程文化的角度不斷探索、討論，激發(fā)大家在共唱新課程這同一首歌的過(guò)程中更自信、更主動(dòng)、更深刻。第一篇文章，旨在分析新課程、新教材在編程語(yǔ)言選擇上的價(jià)值取向。面對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言隨著信息技術(shù)的發(fā)展一直在不斷發(fā)展的局面，我們應(yīng)理性認(rèn)識(shí)各種編程語(yǔ)言都有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，觀察教材選擇編程語(yǔ)言所反映的科技趨勢(shì)和時(shí)代要求?，F(xiàn)在，是數(shù)字化時(shí)代，人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)大行其道，Python語(yǔ)言恰逢其時(shí)。本文從入門(mén)需求、算法詮釋、問(wèn)題解決三個(gè)角度進(jìn)行了深度的內(nèi)涵分析，實(shí)際上這也正是編程文化在學(xué)習(xí)者身上的形成性體現(xiàn)。作為教師，我們要做的不是抱怨Python語(yǔ)言的各種不便，而應(yīng)該主動(dòng)學(xué)習(xí)，擁抱變化，做好學(xué)生的啟蒙者和領(lǐng)路人，倡導(dǎo)一種與編程技術(shù)共同進(jìn)步、輕語(yǔ)言重算法的良好的編