項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在高中Python編程教學(xué)中的有效應(yīng)用

摘要：普通高中信息技術(shù)教材在一部分內(nèi)容中把Python編程作為主線，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為塊來進(jìn)行教學(xué)分解。在高中Python編程教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，幫助學(xué)生將理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，讓學(xué)生通過自己的能力去嘗試解決問題。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)應(yīng)以學(xué)生為中心，創(chuàng)設(shè)情境，采用多元教學(xué)方法，注重過程性評價(jià)，以提高信息技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目化學(xué)習(xí);高中信息技術(shù);Python編程

中圖分類號：G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9094（2022）05A-0063-04

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出，高中信息技術(shù)教學(xué)強(qiáng)調(diào)在問題解決過程中提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生開放、合作、協(xié)商的行動意識。國務(wù)院《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》也強(qiáng)調(diào)，要積極探索基于情境和問題的課堂教學(xué)，注重加強(qiáng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研究性學(xué)習(xí)等綜合性教學(xué)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)正是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，旨在讓學(xué)生通過積極參與解決現(xiàn)實(shí)問題，獲得知識與技能的提升，發(fā)展批判性思維與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅符合普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)理念，更是對國家深化普通高中課堂教學(xué)改革的宏觀政策的精準(zhǔn)實(shí)施。

一、高中Python編程教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的意義

從2020年開始，江蘇省全面使用教育科學(xué)出版社出版的普通高中信息技術(shù)教材，其中必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》、必修2《信息系統(tǒng)與社會》把Python編程作為主線，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為塊來進(jìn)行教學(xué)分解。Python編程是一種較為初級的編程語言，它的易懂性、開放性與操作性使其成為當(dāng)前高中信息技術(shù)編程教學(xué)的基礎(chǔ)。Python編程不要求學(xué)習(xí)者有豐富的編程經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生根據(jù)自己的能力來使用Python語言進(jìn)行編程，通過編程進(jìn)一步深入了解計(jì)算機(jī)知識原理。

在Python編程教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)方式，其意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)開展Python編程教學(xué)，能夠幫助學(xué)生掌握與鞏固編程知識，在實(shí)際操作中進(jìn)一步理解編程知識內(nèi)容，夯實(shí)今后Python編程學(xué)習(xí)所需要的知識基礎(chǔ)。第二，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加具體，學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣愛好來選擇編程語句，這可以拓展學(xué)生的思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的小組合作學(xué)習(xí)模式，也讓學(xué)生在吸納、分享、討論的過程中碰撞出思維的火花與創(chuàng)新的靈感。第三，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)更注重聯(lián)系生活實(shí)際，教師通過設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的學(xué)習(xí)項(xiàng)目來吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動力，通過結(jié)合生活中的實(shí)例來設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)情境，讓學(xué)生通過項(xiàng)目學(xué)習(xí)解決實(shí)際生活中的問題。第四，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)給予學(xué)生表現(xiàn)自我的機(jī)會，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生積極交換意見，開展互動討論，對遇到的問題自己去嘗試解決。這種教學(xué)方式能切實(shí)加深學(xué)生對計(jì)算機(jī)知識的理解，能提升學(xué)生用自己的方式編程的能力，這對于我國未來的信息技術(shù)人才培養(yǎng)具有現(xiàn)實(shí)的促進(jìn)作用。

二、高中Python編程教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的教學(xué)對策

（一）學(xué)習(xí)過程要突出學(xué)生的主體性

在高中Python編程教學(xué)中，要充分提升教學(xué)效果首先需要改變師生位置。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程要突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，幫助學(xué)生主動地開展學(xué)習(xí)活動。教師需要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，變傳統(tǒng)的教師演示、學(xué)生同步操作教學(xué)模式為學(xué)生自主創(chuàng)新的學(xué)習(xí)引導(dǎo)模式，突顯學(xué)生的主體性，激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新性。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程要讓學(xué)生能夠更主動地參與到編程學(xué)習(xí)中，不斷提升Python編程學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮自身的學(xué)習(xí)潛力。

例如，在講解《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第3章“認(rèn)識數(shù)據(jù)”中的第2節(jié)“數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)”時(shí)，要認(rèn)識簡單數(shù)據(jù)類型：整型（int）、浮點(diǎn)型（float）、字符串（str）、布爾型（bool）等;復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型：元組（tuple）、集合（set）、列表（list）、字典（dict）等。我們可以嘗試以“學(xué)校勞動教育班級積分獲取程序”為學(xué)習(xí)項(xiàng)目，讓學(xué)生圍繞不同的項(xiàng)目需求編寫Python編程語句，思考過程中分別應(yīng)該使用什么樣的數(shù)據(jù)類型最為合適;在項(xiàng)目分解任務(wù)中，自主體驗(yàn)如何正確選擇不同的數(shù)據(jù)類型，再進(jìn)行Python編程語句的編寫與匯總，最后實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的調(diào)試與運(yùn)行。本節(jié)課的教學(xué)著力讓學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中自主地去認(rèn)識數(shù)據(jù)類型，彰顯學(xué)生的主體作用。

（二）要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

情境教學(xué)有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，在高中階段的各類學(xué)科中都可以應(yīng)用。高中Python編程教學(xué)也可以聯(lián)系實(shí)際來開展情境教學(xué)。在教學(xué)過程中，教師可以利用當(dāng)前比較熱門的新聞事件來構(gòu)建項(xiàng)目化學(xué)習(xí)目標(biāo)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的課堂注意力。

例如，在講解“Python模塊的導(dǎo)入”這個(gè)知識點(diǎn)時(shí)，可以引入2022年北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”turtle模塊繪畫項(xiàng)目。教師首先要讓學(xué)生學(xué)會導(dǎo)入模塊語句：import turtle與import turtle as及其使用的語句區(qū)別，在導(dǎo)入了模塊后講解turtle模塊的常用屬性及運(yùn)行效果。接著教師可以演示一下“冰墩墩”左手編程繪制及相應(yīng)編程語句，特別重點(diǎn)講解title（ ）、speed（ ）、penup（ ）、goto（ ）、pencolor（ ）、pensize（ ）、circle（ ）、fillcolor（ ）、

pendown（ ）、setheading（ ）、end_fill（ ）等的屬性及調(diào)用方法。學(xué)生了解基本語句的使用方法后，教師給定固定起始坐標(biāo)要求學(xué)生分組繪制“冰墩墩”右手、左右腳、左右耳眼及胸口五環(huán)等，最后進(jìn)行代碼共享，合成完整的“冰墩墩”圖像。在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師需讓學(xué)生交流自己在項(xiàng)目小組的編程實(shí)踐經(jīng)歷與情感體驗(yàn)，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行點(diǎn)評。

（三）要采用多元教學(xué)方法

以往的高中信息技術(shù)教學(xué)以信息技術(shù)基礎(chǔ)知識和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要教學(xué)內(nèi)容，教師往往只需要對課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行講解。隨著時(shí)代的發(fā)展，這種教學(xué)方式已無法滿足當(dāng)前高中生的學(xué)習(xí)需求。在Python編程教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，需要教師對教學(xué)方式進(jìn)行豐富與創(chuàng)新，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。教師要根據(jù)項(xiàng)目內(nèi)容靈活選取教學(xué)方法，采用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)、小組子項(xiàng)目相互教學(xué)、問題項(xiàng)目指導(dǎo)教學(xué)、總項(xiàng)目合成教學(xué)等多元化的教學(xué)方法構(gòu)建起整個(gè)課堂教學(xué)的橋梁。多元化的教學(xué)方法可以幫助學(xué)生發(fā)揮自身的學(xué)習(xí)主動性，積極參與到項(xiàng)目化學(xué)習(xí)當(dāng)中來，以此來保障整體的教學(xué)質(zhì)量。

例如，在講解《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第2章“編程計(jì)算”中的第4節(jié)“可以復(fù)用的代碼”時(shí)，教師可以教材上提供的“解決火柴棒擺數(shù)字問題”項(xiàng)目來開展教學(xué)。首先需要利用項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)方法來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)函數(shù)的定義及格式，掌握函數(shù)的調(diào)用方法，理解函數(shù)的形參與實(shí)參;其次可以采用小組分組對項(xiàng)目進(jìn)行拆分，完成函數(shù)中套用for循環(huán)語句和while循環(huán)語句實(shí)現(xiàn)用關(guān)鍵字def來定義函數(shù);再次用問題指導(dǎo)教學(xué)方法讓學(xué)生體驗(yàn)如何將函數(shù)存儲模塊并實(shí)現(xiàn)模塊開源共享;最后讓學(xué)生按照小組學(xué)習(xí)方式來學(xué)習(xí)Python編程知識。在完成相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)后，小組成員還需要對組內(nèi)各個(gè)成員的學(xué)習(xí)質(zhì)量與學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價(jià)。

（四）要注重過程性評價(jià)與教學(xué)反思

在高中Python教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，不適合采用單一的總結(jié)性評價(jià)，而要注重過程性評價(jià)。首先，對學(xué)生進(jìn)行過程性評價(jià)需要對每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行量化，綜合評價(jià)學(xué)生的自主能力、合作探究、參與程度、項(xiàng)目貢獻(xiàn)度及項(xiàng)目效果等。其次，教師課后要及時(shí)進(jìn)行教學(xué)反思與自我評價(jià)，如反思、評價(jià)教學(xué)內(nèi)容是否合適切實(shí)、項(xiàng)目化難度是否分層有梯度、教學(xué)環(huán)節(jié)節(jié)奏是否把握適當(dāng)、過程指導(dǎo)是否適時(shí)適當(dāng)、課堂氣氛與氛圍是否融洽等。

例如，在講解第2章“編程計(jì)算”中的第3節(jié)“周而復(fù)始的循環(huán)”時(shí)，以“棋盤上的麥?！边@個(gè)項(xiàng)目來開展教學(xué)。在教學(xué)過程中需要根據(jù)問題來引導(dǎo)學(xué)生有層次地分析，最后解決問題。教師可以嘗試讓學(xué)生先解決如何用for循環(huán)語句來解決1+2+4+8+16+…+2048這個(gè)問題，其核心是學(xué)生要利用計(jì)算思維將其轉(zhuǎn)換為20+21+22+23+…+211，發(fā)現(xiàn)其冪是一個(gè)有序的數(shù)列就可用for i in range（12）實(shí)現(xiàn)有序排列，循環(huán)語句s=s+2**i就解決此問題。此過程中教師可對學(xué)生個(gè)體的能力、小組探究及參與程度等進(jìn)行評價(jià)，對學(xué)生將問題完全解決的作品進(jìn)行展示。然后回歸“棋盤上的麥粒”項(xiàng)目進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，在學(xué)生的活動中去進(jìn)行項(xiàng)目量化評價(jià)。課后對課堂學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行反思，反思本課學(xué)生的計(jì)算思維及數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)是否得以實(shí)現(xiàn)，反思教學(xué)過程中是否體現(xiàn)學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”等，以進(jìn)一步提升項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的效果。

三、對Python編程教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)潛在問題的再思考

（一）學(xué)生對Python編程基礎(chǔ)概念的掌握不夠

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠理解所學(xué)的每一句編程語句的意義，但是到了具體的編程項(xiàng)目要求實(shí)現(xiàn)效果時(shí)，往往編程的計(jì)算思維有了，但是組織編程語言的基礎(chǔ)概念運(yùn)用不熟練，無法將計(jì)算思維進(jìn)行編程描述。部分學(xué)生因沒有吃透Python編程相關(guān)的基礎(chǔ)知識與概念，即使能夠勉強(qiáng)跟著學(xué)下來，課堂上大部分時(shí)間也只能根據(jù)教師的操作來依葫蘆畫瓢或修改代碼，很少有自己的創(chuàng)新思維。教師可嘗試做到以下幾點(diǎn)：首先，從理論根本出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行廣泛的閱讀，了解算法與計(jì)算機(jī)語言;其次，在實(shí)踐中升華，讓學(xué)生通過完成項(xiàng)目任務(wù)強(qiáng)化基礎(chǔ)概念，培養(yǎng)創(chuàng)新與計(jì)算思維;再次，從邏輯思維出發(fā)，將高中數(shù)學(xué)學(xué)科知識遷移轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊踢壿嬎季S，在邏輯理解的基礎(chǔ)上掌握基本概念。

（二）高中學(xué)生的編程思維需要強(qiáng)化

計(jì)算機(jī)編程是對專業(yè)技術(shù)要求較高的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)編程語言也是一種專業(yè)的語言，其中還運(yùn)用到計(jì)算知識與計(jì)算思維。通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)進(jìn)行編程，首先需要學(xué)生去看透問題的實(shí)質(zhì)，找到核心解決方法，用編程思維來繪制編程的流程圖，然后再去解決實(shí)際問題。因此高中生常常會因?yàn)樽约喝狈ο鄳?yīng)的編程思維而難以跨越項(xiàng)目編程問題解決的門檻。學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)與編程語言相關(guān)的知識內(nèi)容，還需要提升自身的編程思維能力，方可達(dá)到項(xiàng)目化編程學(xué)習(xí)的具體要求。教師在課堂教學(xué)中可嘗試運(yùn)用項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法和合作探究法等教學(xué)方法。第一，可創(chuàng)設(shè)面向編程思維的教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生主動思考和解決問題，幫助學(xué)生將抽象的課本知識內(nèi)化到自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，培養(yǎng)學(xué)生利用編程思維解決實(shí)際問題的能力。第二，可根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)思路和知識的遞進(jìn)關(guān)系，設(shè)計(jì)與編程思維相匹配的教學(xué)活動。對不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生群體進(jìn)行分析，通過對比了解教學(xué)設(shè)計(jì)對學(xué)生編程思維培養(yǎng)的促進(jìn)效果后再反思提升。

（三）師資隊(duì)伍的項(xiàng)目化教學(xué)素養(yǎng)有待提升

教師素養(yǎng)對項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施過程和實(shí)施結(jié)果的質(zhì)量起到舉足輕重的作用。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)要求學(xué)生作為學(xué)習(xí)活動的主體，在主動探究中解決問題與完成任務(wù)。然而，由于任務(wù)或問題的復(fù)雜性、學(xué)生知識水平差異等，導(dǎo)致項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)一系列不可控的狀況，這就要求教師具備合格的項(xiàng)目化教學(xué)素養(yǎng)。第一，學(xué)習(xí)素養(yǎng)。學(xué)習(xí)素養(yǎng)要求教師能夠根據(jù)已有知識經(jīng)驗(yàn)與工具，創(chuàng)造性地進(jìn)行知識的再生產(chǎn)，以重構(gòu)知識與情境，創(chuàng)造適合學(xué)生的Python編程項(xiàng)目。第二，項(xiàng)目設(shè)計(jì)素養(yǎng)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)素養(yǎng)要求教師提出好的問題，問題既要與現(xiàn)實(shí)相關(guān)聯(lián)又要能夠推動學(xué)生持續(xù)探究。第三，評價(jià)與反饋素養(yǎng)。評價(jià)與反饋素養(yǎng)要求教師對學(xué)生的項(xiàng)目探究過程給予及時(shí)的、全方位的階段性反饋。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)作為一種基于建構(gòu)主義理論的學(xué)習(xí)方法，可以理解為基于問題的學(xué)習(xí)和基于探究的學(xué)習(xí)。在高中Python編程項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生圍繞復(fù)雜、真實(shí)、精心設(shè)計(jì)的問題和任務(wù)進(jìn)行Python編程的探究，學(xué)習(xí)知識并發(fā)展相關(guān)技能。在此過程中，學(xué)生不僅能深入理解Python編程知識、發(fā)展Python編程技能，還能更好地認(rèn)識Python編程與生活之間的密切關(guān)系，促使Python編程學(xué)習(xí)視角發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變。這種學(xué)習(xí)視角的轉(zhuǎn)變既能讓學(xué)生充分調(diào)動、遷移多學(xué)科知識，解決現(xiàn)實(shí)生活中的復(fù)雜問題，又能讓學(xué)生在持續(xù)的知識遷移、合作探究實(shí)踐中，加深對已有知識經(jīng)驗(yàn)的掌握，從而更好地發(fā)展團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及創(chuàng)新思維能力。因此，基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的編程教學(xué)不僅對學(xué)生Python編程素養(yǎng)的發(fā)展起到積極的引導(dǎo)性作用，更能夠促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升，為培養(yǎng)學(xué)生成為全面發(fā)展的人奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

責(zé)任編輯：丁偉紅

收稿日期：2022-03-02

作者簡介：張建鋒，南通市天星湖中學(xué)，教育碩士，高級教師，南通市信息技術(shù)骨干教師。