基于UbD的初中Python編程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

梁婷 李艷

摘要：UbD（Understanding by Design）是一種追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，提倡“逆向設(shè)計(jì)”，即以目標(biāo)為導(dǎo)向，教學(xué)評價設(shè)計(jì)優(yōu)先于教學(xué)活動設(shè)計(jì)。本研究將UbD應(yīng)用于初中Python編程教學(xué)，分析了現(xiàn)存問題，闡述了UbD的概念及應(yīng)用于初中Python編程教學(xué)的可行性，最后圍繞具體課例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)并開展實(shí)踐研究，探索UbD在初中Python編程教學(xué)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以期能夠?yàn)槌踔行畔⒓夹g(shù)教師更好地開展Python編程課程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：UbD;初中信息技術(shù);Python教學(xué)設(shè)計(jì);編程教育

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）07-0000-04

近幾年，青少年編程教學(xué)成為熱點(diǎn)，Python以其簡單易學(xué)、語法簡潔且突出邏輯思路[1]的特點(diǎn)成為初中編程教學(xué)的主要程序設(shè)計(jì)語言。但由于教學(xué)內(nèi)容新，教師普遍缺乏教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，使得初中Python編程教學(xué)存在兩大類問題：一是采用游戲化平臺和開源硬件支持的Python課程，以活動或闖關(guān)任務(wù)教授新知，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很高，但容易忽視對所學(xué)知識的梳理和內(nèi)化，一旦脫離這些平臺或硬件支持，知識遷移難以完成;二是純代碼的教學(xué)會讓學(xué)生產(chǎn)生距離感，加之教學(xué)實(shí)例大多以數(shù)學(xué)問題為主題，脫離生活實(shí)際，學(xué)生更易產(chǎn)生抵觸心理。

● UbD理論

UbD（Understanding by Design）是一種追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)理論，由Grant Wiggins和Jay McTighe于1998年首次提出，該理論提倡“逆向設(shè)計(jì)”，要求設(shè)計(jì)者首先確定預(yù)期結(jié)果，其次確定合適的評估證據(jù)，最后設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)活動，是對傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)模式的一種翻轉(zhuǎn)。此方法可以有效解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個誤區(qū)，即“以活動為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)”和“灌輸式學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生真正收獲理解。[2]通過UbD追求理解的理念的引導(dǎo)，能使學(xué)生積極地對知識進(jìn)行意義的建構(gòu)和遷移，且UbD提倡基于真實(shí)生活情境的評價，對學(xué)生問題解決能力的培養(yǎng)有促進(jìn)作用。

美國中西大學(xué)曾開展過一次教學(xué)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了基于理解式的教學(xué)對發(fā)展學(xué)生持久性學(xué)習(xí)具有一定的優(yōu)勢[3]，信息學(xué)科核心素養(yǎng)包括信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任[4]等方面，持久性學(xué)習(xí)對以上核心素養(yǎng)的形成具有促進(jìn)作用，可見，基于理解的教學(xué)模式有益于初中信息技術(shù)教學(xué)達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)。編程教學(xué)的初衷也是培養(yǎng)學(xué)生理解并能夠運(yùn)用知識解決生活中的實(shí)際問題，因此，追求理解的UbD理論和學(xué)校教學(xué)任務(wù)以及編程教學(xué)的初衷都是吻合的。

● 基于UbD的初中Python編程教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)逆向教學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)理論，筆者針對Python內(nèi)置模塊turtle教學(xué)開展了基于UbD的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，其中主要包括以下三個步驟。

1.制訂目標(biāo)

結(jié)合江蘇省教育廳印發(fā)的《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》中“算法與程序設(shè)計(jì)”模塊的教學(xué)目標(biāo)——了解算法設(shè)計(jì)的一般方法，了解一種程序設(shè)計(jì)語言，嘗試?yán)靡环N程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)簡單的算法，了解利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問題求解的基本思想、方法和過程[5]，筆者使用目標(biāo)制訂模板設(shè)計(jì)了Python中turtle模塊的教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。

2.確定評估證據(jù)

教師將學(xué)生放入真實(shí)的情境中，完成和生活相關(guān)的實(shí)例任務(wù)，并結(jié)合Python內(nèi)置模塊turtle教學(xué)內(nèi)容，選取生活中的導(dǎo)航軟件為主題，通過GRASPS要素工具建構(gòu)如下表現(xiàn)性任務(wù)：請同學(xué)們作為軟件工程師（角色Role）為學(xué)校（情境Situaition）設(shè)計(jì)服務(wù)于師生（對象Audience）的小金機(jī)器人（產(chǎn)品Perfomance）導(dǎo)航系統(tǒng)（目標(biāo)Goal）;要求打開系統(tǒng)后會首先問用戶“請問您想去哪里？”，待用戶向系統(tǒng)輸入“目的地”之后，小金會使用“御用導(dǎo)游”（海龜turtle）將線路圖完整地繪制給用戶，并輸出回答“您好，目的地線路圖已到達(dá)屏幕，請查收”（標(biāo)準(zhǔn)Standards）。

表現(xiàn)性任務(wù)的評價量規(guī)要結(jié)合任務(wù)的具體內(nèi)容來確定其標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)小金機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)任務(wù)確定的具體評估證據(jù)如下：

（1）對任務(wù)進(jìn)行分析和算法設(shè)計(jì)，并能用自然語言描述算法。

（2）能夠完整實(shí)現(xiàn)Python編程的全過程，從打開IDLE、新建文件、編寫代碼并調(diào)試運(yùn)行這三個主要過程的完成度來體現(xiàn)。

（3）代碼編寫正確，且格式規(guī)范。①符號均在英文狀態(tài)下輸入，格式規(guī)范整齊。②導(dǎo)入模塊語句以及模塊中方法的使用語句均編寫正確。③輸入和輸出函數(shù)語句編寫正確。

（4）有一定的創(chuàng)新度。除了表現(xiàn)性任務(wù)的評估證據(jù)，還需要配合傳統(tǒng)的評估手段來完善對學(xué)生理解程度的評估，使用課堂隨堂測試如選擇題等形式評估學(xué)生對以下基本概念的掌握：①print（）和input（）函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)輸出和輸入數(shù)據(jù)的功能;②turtle是Python內(nèi)置模塊，其中包含的方法fd（）、rt（）分別能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和右轉(zhuǎn)兩個功能;③IDLE是Python的編程環(huán)境，“.py”是Python文件的拓展名。

3.教學(xué)活動的設(shè)計(jì)

在明確的目標(biāo)引導(dǎo)和評估標(biāo)準(zhǔn)下，筆者對教學(xué)活動進(jìn)行了設(shè)計(jì)（如下頁表2），并采用WHERETO元素來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的有效性和參與性。

● 基于UbD的初中Python編程教學(xué)實(shí)踐

在基于UbD的初中Python編程教學(xué)設(shè)計(jì)參考下，筆者選取了蘇州某中學(xué)初二年級的一個班級開展了教學(xué)實(shí)踐，并利用易加學(xué)院平臺授課。教學(xué)實(shí)踐班級的學(xué)生均系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過APP INVENTOR，有一定的編程基礎(chǔ)，不過尚未系統(tǒng)學(xué)習(xí)過任何程序設(shè)計(jì)語言。易加學(xué)院平臺是原易加互動平臺的升級版，該平臺基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行教學(xué)，教師可以使用內(nèi)置的教學(xué)環(huán)節(jié)在線備課、發(fā)布課程和作業(yè)，并查看學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄以及作業(yè)完成情況等，學(xué)生也可以查看并學(xué)習(xí)課程，完成任務(wù)并提交作業(yè)。

1.備課階段

在前學(xué)環(huán)節(jié)，教師使用達(dá)成目標(biāo)模塊發(fā)布本課任務(wù)，使用微云課模塊放置《導(dǎo)航機(jī)器人》視頻;在共學(xué)環(huán)節(jié)，使用課堂訓(xùn)練模塊發(fā)布算法和程序設(shè)計(jì)的成果，使用學(xué)習(xí)任務(wù)模塊分步驟引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)并輔以學(xué)習(xí)提示;在延學(xué)環(huán)節(jié)，使用課堂訓(xùn)練模塊布置拓展任務(wù)，使用思維導(dǎo)圖模塊總結(jié)課堂內(nèi)容。

2.授課階段

教學(xué)實(shí)踐班級學(xué)生均有易加學(xué)院平臺學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，且具備利用平臺開展自主探究學(xué)習(xí)的能力。在課堂導(dǎo)入階段，學(xué)生進(jìn)入平臺，從閱讀任務(wù)開始，觀看微課并討論完成算法設(shè)計(jì)，教師同步指導(dǎo)，并選取1～2個典型例子進(jìn)行全班點(diǎn)評，隨后學(xué)生完善自己的算法并自評分?jǐn)?shù)。

在完成課程任務(wù)及拓展任務(wù)階段，學(xué)生利用平臺上的任務(wù)清單、學(xué)習(xí)提示和資源開展自主探究學(xué)習(xí)，學(xué)有余力的學(xué)生則繼續(xù)拓展任務(wù)的學(xué)習(xí)。教師在這個過程中擔(dān)任指導(dǎo)者的角色，隨時觀察學(xué)生完成任務(wù)的情況，及時解答疑問并對典型的疑難點(diǎn)進(jìn)行全班演示講解。在總結(jié)階段，教師使用思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)本課大綱，學(xué)生填寫紙質(zhì)的課堂自我評價表，回顧本課所學(xué)。

3.學(xué)生數(shù)據(jù)

教學(xué)實(shí)踐班級學(xué)生共38人，任務(wù)成果提交38份，任務(wù)成果包含三個部分，即Python代碼、運(yùn)行結(jié)果及turtle繪圖結(jié)果。

教師根據(jù)表現(xiàn)性任務(wù)評估證據(jù)計(jì)算學(xué)生的任務(wù)成果得分，以4分作為滿分值，得到38份成績，其中一份0分為無效成績，因此實(shí)際收集37份有效成績。其中，使用37份成績計(jì)算出班級平均分為2.9分;使用圖表進(jìn)行分析，約67.5%的學(xué)生成績在平均分左右，僅有約0.1%的學(xué)生成績能夠接近滿分。另外，根據(jù)易加學(xué)院平臺課程報(bào)告數(shù)據(jù)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)各個環(huán)節(jié)的參與度為86%。

● 總結(jié)與展望

從教學(xué)效果來看，在基于UbD的教學(xué)設(shè)計(jì)引導(dǎo)下，學(xué)生課程學(xué)習(xí)參與度較高，充分發(fā)揮了其作為學(xué)習(xí)主體的主觀能動性，促進(jìn)了學(xué)生對知識的理解和意義建構(gòu);過半數(shù)的學(xué)生可以在任務(wù)完成中達(dá)到平均分水平，但是高分段學(xué)生比例較少，因此建議教師對學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生要有更多的延伸指導(dǎo)，激發(fā)其求知欲;對于課堂自我評價，超半數(shù)的學(xué)生給自己評定了優(yōu)秀等級，說明學(xué)生對學(xué)習(xí)的自我評價較高，這對后續(xù)學(xué)習(xí)的積極性是至關(guān)重要的。

從教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)來看，UbD提供了明確有效的模板來指導(dǎo)目標(biāo)設(shè)計(jì)，其中強(qiáng)調(diào)的大概念是指需要學(xué)生深入持久理解的知識，這啟示了教師在制訂目標(biāo)時要由大到小，從大的目標(biāo)出發(fā)，在大概念的引導(dǎo)下，細(xì)化到多個小目標(biāo)。

從教學(xué)評價設(shè)計(jì)來看，UbD提倡的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)中指出教學(xué)評估設(shè)計(jì)應(yīng)早于教學(xué)活動設(shè)計(jì)，這樣學(xué)生將更加明確為何而學(xué)以及如何表明自己已經(jīng)掌握了所學(xué)，更有利于學(xué)生積極地投入課程學(xué)習(xí);在評價方式上，UbD提倡多元化，鼓勵學(xué)生自評，反思自己對知識的理解和學(xué)習(xí)方法等，發(fā)揮元認(rèn)知策略的作用。

UbD是一種有別于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)習(xí)慣的教學(xué)模式，使用UbD進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)對于一線教師來說是一個挑戰(zhàn)，因此，在國內(nèi)推廣UbD教學(xué)模式可能還需要較長的時間。建議一線教師合理地分配時間，嘗試運(yùn)用新模式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，這對提升學(xué)生的知識理解水平和教師的個人能力都是有幫助的。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國中央人民政府.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2]劉承林.計(jì)算思維培養(yǎng)視角下高中python課程教學(xué)模式探究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2019.

[3]Grant Wiggins & Jay McTighe.Understanding by Design （Expand 2nd Edition.）[M].Alexandria VA：ASCD，2005.

[4]趙曉琳.UbD理論在美術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2019.

[5]江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）[EB/OL]. http：//www.tn.czedu.cn/html/article3058722.html.

[6]葛盼盼.依托易加互動任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式的小學(xué)信息技術(shù)課堂探究與應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019（12）：22-25.