初中Python大單元的螺旋式教學(xué)設(shè)計(jì)法
——以《簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話》為例

徐建芳 江蘇省太倉(cāng)市第二中學(xué)

大單元的教學(xué)設(shè)計(jì)要求教師建立好學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)科核心內(nèi)容之間的關(guān)系，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，選擇有利于培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容和情境素材，制訂學(xué)習(xí)目標(biāo)、選擇學(xué)科內(nèi)容、設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)來開展課堂教學(xué)。螺旋式教學(xué)是在一條主線的大情境下圍繞解決生活大問題而展開，教師依據(jù)學(xué)生的心理發(fā)展規(guī)律設(shè)計(jì)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由直觀到邏輯的螺旋式上升的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動(dòng)，將晦澀難懂的知識(shí)與學(xué)生感興趣的生活事件結(jié)合起來，幫助學(xué)生從低階思維走向高階思維，從淺層次學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)。下面，筆者以Python的“簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話”單元為例，從單元主線、教學(xué)目標(biāo)和學(xué)科活動(dòng)三方面談?wù)劥髥卧虒W(xué)中的螺旋式教學(xué)設(shè)計(jì)法。

●從生活到學(xué)科，主線螺旋

教師在設(shè)計(jì)Python大單元內(nèi)容時(shí)要以學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以學(xué)生感興趣的生活事件為原型，創(chuàng)設(shè)大單元教學(xué)的大情境，并以一條主線串聯(lián)起諸多教學(xué)小單元，同時(shí)，要依據(jù)初中生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律，從易到難設(shè)計(jì)內(nèi)容，螺旋上升。

所謂主線螺旋是指大單元中后一小單元解決問題時(shí)用到的學(xué)科知識(shí)一半來自前一單元的教學(xué)內(nèi)容，一半是本單元的新授內(nèi)容。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)使得小單元內(nèi)學(xué)科知識(shí)層層遞進(jìn)，小單元間學(xué)科知識(shí)加深擴(kuò)展。學(xué)生在這樣的螺旋設(shè)計(jì)下能有效地維持學(xué)習(xí)熱情，并在沉浸式體驗(yàn)中展開聯(lián)想，進(jìn)行思考。

例如，“簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話”大單元中的主線是模仿生活中人與ChatGPT的聊天方式，通過簡(jiǎn)單的提問與回答將與學(xué)生生活密切相關(guān)的見面問候、海龜作畫、測(cè)測(cè)胖瘦、猜猜數(shù)字、水仙花數(shù)等幾個(gè)小單元串聯(lián)起來，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。由于學(xué)生是初次接觸Python，所以主線的前兩個(gè)小單元設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單和直觀；隨著學(xué)習(xí)的深入，主線的后三個(gè)小單元設(shè)計(jì)略顯復(fù)雜，并講究算法和邏輯。同時(shí)，每一個(gè)小單元的內(nèi)容皆能承前啟后，給予學(xué)生知識(shí)鞏固和遷移應(yīng)用的機(jī)會(huì)。

●從技能到素養(yǎng)，目標(biāo)螺旋

教師在設(shè)計(jì)Python大單元教學(xué)目標(biāo)時(shí)要注重與學(xué)生數(shù)字生活經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)實(shí)社會(huì)信息科技應(yīng)用場(chǎng)景的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)各種語句命令格式的同時(shí)，學(xué)會(huì)語句的真實(shí)運(yùn)用，掌握用Python編程解決生活問題的方法，形成計(jì)算思維能力，最終養(yǎng)成數(shù)字素養(yǎng)。大單元目標(biāo)設(shè)計(jì)要從技能到方法，從能力到素養(yǎng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，螺旋上升。

筆者借鑒李藝教授提出的“三層目標(biāo)結(jié)構(gòu)”，將Python大單元的教學(xué)目標(biāo)分為三個(gè)層次——學(xué)科知識(shí)、問題解決、學(xué)科思維，三者具有同等地位且相互映射、上下承啟，以問題解決為重點(diǎn)，向下承接學(xué)科知識(shí)，向上形成學(xué)科思維。教師可以用一課時(shí)讓學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的語句命令，并了解其語境運(yùn)用；用一個(gè)小單元讓學(xué)生嘗試分析程序，能對(duì)問題進(jìn)行抽象、分解，并通過設(shè)計(jì)算法形成解決方案，同時(shí)能遷移運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決問題；再用一個(gè)大單元讓學(xué)生靈活運(yùn)用學(xué)科知識(shí)來解決生活問題，初步掌握用Python編程解決生活問題的方法，提升知識(shí)遷移能力和學(xué)科思維水平。

例如，《簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話》一課的教學(xué)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，分解的小目標(biāo)如下表所示，整個(gè)大單元的學(xué)科知識(shí)從新授到運(yùn)用步步深入，問題解決從模仿到自主層層遞進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)從技能到素養(yǎng)的螺旋上升。

●從實(shí)踐到認(rèn)識(shí)，活動(dòng)螺旋

完整的學(xué)科活動(dòng)包括實(shí)踐活動(dòng)和認(rèn)識(shí)活動(dòng)，其中實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，認(rèn)識(shí)對(duì)實(shí)踐又具有能動(dòng)的反作用。根據(jù)黃金圈的3W法則——why、how、what，Python大單元中的實(shí)踐活動(dòng)——繪制算法流程圖和編寫程序代碼，是3W中的how和what；認(rèn)識(shí)活動(dòng)——分析程序算法、了解程序背后的原理，是3W中的why，讓學(xué)生知其所以然。兩種學(xué)科活動(dòng)互相滲透、相輔相成、螺旋上升。

1.從模仿到創(chuàng)新，實(shí)踐螺旋

在Python大單元教學(xué)中，上機(jī)實(shí)踐是最主要的學(xué)科活動(dòng)。根據(jù)解決問題的難易程度和學(xué)生的認(rèn)知水平，實(shí)踐活動(dòng)可設(shè)計(jì)成模仿實(shí)踐、自主實(shí)踐、創(chuàng)新實(shí)踐。學(xué)生在這樣螺旋式的實(shí)踐活動(dòng)中，既習(xí)得知識(shí)技能，又鍛煉了邏輯思維，還提升了認(rèn)識(shí)和解決問題的能力，最終養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)。

模仿實(shí)踐一般用于學(xué)生接觸Python的新授知識(shí)階段。教師根據(jù)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備可將模仿實(shí)踐設(shè)計(jì)為演示模仿和示例模仿。演示模仿是針對(duì)學(xué)生未曾接觸過且相對(duì)復(fù)雜的知識(shí)，教師邊演示操作邊講解相關(guān)注意點(diǎn)，讓學(xué)生了解語句命令的真實(shí)運(yùn)用；示例模仿是針對(duì)學(xué)生已有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)或相對(duì)簡(jiǎn)單的知識(shí)，教師提供語句的使用樣例，學(xué)生模仿示例完成相同類型程序代碼的編寫，給予他們知識(shí)內(nèi)化的機(jī)會(huì)。例如，學(xué)生利用input和print語句實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單問候是演示模仿，教師邊演示代碼編寫，邊講解語句格式及相關(guān)注意點(diǎn)；在“測(cè)測(cè)胖瘦”小單元中，學(xué)生用if語句實(shí)現(xiàn)對(duì)BMI指數(shù)的判斷是示例模仿。

自主實(shí)踐一般用于相對(duì)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)平臺(tái)中的相關(guān)提示來完成程序相應(yīng)代碼的編寫。這種實(shí)踐活動(dòng)有利于學(xué)生主動(dòng)嘗試、大膽猜測(cè)、積極反思，從而獲取最深切、最豐富的感性經(jīng)驗(yàn)。教師設(shè)計(jì)的信息提示一般是操作步驟、算法的自然語言描述或者其他相關(guān)信息提示。教師在學(xué)生自主實(shí)踐活動(dòng)后再進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的總結(jié)和升華，可以幫助學(xué)生將知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，并把知識(shí)和技能內(nèi)化到頭腦中形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

例如，在“測(cè)測(cè)胖瘦”小單元中，學(xué)生根據(jù)算法流程圖自主完成BMI值的計(jì)算及顯示；在“猜猜數(shù)字”小單元中，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)平臺(tái)中隨機(jī)函數(shù)的使用樣例自主完成一次猜數(shù)程序的編寫；在“水仙花數(shù)”小單元中，學(xué)生在理解三位數(shù)中各數(shù)位的表達(dá)后自主完成對(duì)水仙花數(shù)的判斷等。

創(chuàng)新實(shí)踐一般用于學(xué)生具備Python的基礎(chǔ)知識(shí)并掌握Python編程步驟的階段。在活動(dòng)實(shí)踐中，學(xué)生先在教師的引導(dǎo)分析下形成自己解決問題的方案或方法，再借助學(xué)習(xí)平臺(tái)提供的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)完成程序的編寫或作品的創(chuàng)作，進(jìn)而達(dá)到知識(shí)的建構(gòu)和創(chuàng)新創(chuàng)造力的培養(yǎng)。一般來說，創(chuàng)新是在模仿的基礎(chǔ)上進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)，教師要提供模仿的程序或事物，同時(shí)針對(duì)不同層次的學(xué)生提出不同要求，促使每位學(xué)生積極思考、探索求知、收獲快樂。例如，在“海龜作畫”小單元中，學(xué)生學(xué)習(xí)繪制三角形和正方形的螺旋，在對(duì)圖形螺旋的原理有初步了解后再創(chuàng)作其他螺旋圖形，并將螺旋圖形作為蒲扇的點(diǎn)綴圖案。由于不同層次的學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度不同，創(chuàng)作可以是模仿創(chuàng)作，也可以是全新創(chuàng)作。

2.從閱讀到建構(gòu)，認(rèn)識(shí)螺旋

信息科技學(xué)科中的認(rèn)識(shí)活動(dòng)一般有閱讀、思考、建構(gòu)等，三者相互滲透，從具體到抽象，螺旋上升，形成分析和探究現(xiàn)象機(jī)理的能力，最終將學(xué)科智慧轉(zhuǎn)換為自己的智慧，具備終身學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。

閱讀是一種通過語言文字來獲取信息、認(rèn)識(shí)世界、發(fā)展思維，并獲得審美體驗(yàn)與知識(shí)的活動(dòng)，是淺層次的認(rèn)識(shí)活動(dòng)，同時(shí)也是從視覺材料中獲取信息的過程。一般來說，視覺材料主要是文字和圖片，也包括符號(hào)、公式、圖表等。例如，在“簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話”大單元中，學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)前閱讀學(xué)習(xí)平臺(tái)中關(guān)于每課時(shí)的任務(wù)布置，在實(shí)踐活動(dòng)時(shí)閱讀相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、語句使用樣例及其他信息提示，以此培養(yǎng)對(duì)事物的專注力和對(duì)信息的提取能力。

思考是思維的一種探索活動(dòng)，是學(xué)科特有的理解問題和分析問題的思維方式，與之伴隨的是思考力的產(chǎn)生。例如，在“簡(jiǎn)單人機(jī)對(duì)話”大單元中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下思考程序問題執(zhí)行的一般步驟，探索問題解決的方法。同時(shí)，思考每個(gè)小單元問題解決步驟的自然語言描述和流程圖描述，思考測(cè)測(cè)胖瘦程序中的條件判斷和條件表達(dá)式，思考重復(fù)猜數(shù)的條件和重復(fù)執(zhí)行的步驟，思考三位數(shù)的百、十、位的數(shù)學(xué)表達(dá)式等，思考圖形的繪制方法等。學(xué)生通過思考，形成思考力和信息加工能力，有助于計(jì)算思維的培養(yǎng)。

建構(gòu)是指知識(shí)的習(xí)得和內(nèi)化過程，一般來說是對(duì)知識(shí)脈絡(luò)的梳理和串聯(lián)。一般的建構(gòu)是學(xué)生在教師的協(xié)助下將知識(shí)進(jìn)行梳理和總結(jié)，而建構(gòu)的最高境界是學(xué)生掌握構(gòu)建知識(shí)體系的方法，可以對(duì)自己學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行梳理和歸納，形成一套體系。例如，在“海龜作畫”單元中，學(xué)生通過組合圖形的制作，在教師的協(xié)助下總結(jié)歸納繪制組合圖形的一般方法——分析圖形元素構(gòu)成（化整為零）、確定圖形制作順序（落筆位置）、依次制作圖形元素（化零為整），從而建構(gòu)起用海龜繪制圖形的一般方法。

●結(jié)語

新課程標(biāo)準(zhǔn)提出教師要自覺適應(yīng)信息科技的快速更迭，在把握育人要求和學(xué)科原理的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)手段，創(chuàng)新教學(xué)模式。而Python大單元的螺旋式教學(xué)法則能幫助學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行抽象與分解、設(shè)計(jì)算法形成解決方案、借助學(xué)習(xí)平臺(tái)編寫程序代碼解決問題，逐步培養(yǎng)起他們的專注力、思考力、遷移力，最后使其具備解決問題的能力和素養(yǎng)，從而形成學(xué)科核心素養(yǎng)。