大概念背景下的跨學(xué)科Python教學(xué)設(shè)計(jì)

安為偉

摘要：大概念教學(xué)是學(xué)科高屋建瓴的認(rèn)識(shí)，可以幫助學(xué)生形成學(xué)科概念，提高學(xué)生解決問題和創(chuàng)新的能力。跨學(xué)科教學(xué)為信息技術(shù)教學(xué)提供了更多的選擇，能提高學(xué)生的應(yīng)用能力。因此本文提出，在教學(xué)中應(yīng)用大概念背景下的跨學(xué)科教學(xué)方式，能讓學(xué)生以小見大地理解信息技術(shù)的學(xué)科真諦。

關(guān)鍵詞：大概念；跨學(xué)科；信息技術(shù)；Python；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2024）01-0061-03

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提倡基于核心素養(yǎng)的項(xiàng)目化教學(xué)，提倡跨學(xué)科項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，提倡在真實(shí)情境中解決問題。那么在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要把真實(shí)情境設(shè)計(jì)得很復(fù)雜嗎？雖然以高中生的知識(shí)儲(chǔ)備和能力，可以解決較為復(fù)雜的真實(shí)問題，但是由于高中信息技術(shù)課時(shí)較少，問題過于復(fù)雜會(huì)浪費(fèi)學(xué)生很多精力，這無異于舍本求末。因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要清楚自己要教什么、怎么教，重視學(xué)科的方向與理念。而大概念引領(lǐng)的項(xiàng)目式教學(xué)模式，把概念目標(biāo)明確化，分步解決生活中的真實(shí)問題，是一種可行的教學(xué)方法。

大概念背景下的跨學(xué)科課

大概念教學(xué)[1]強(qiáng)調(diào)圍繞學(xué)科大概念組織教學(xué)，以大概念為視角分析教學(xué)內(nèi)容、整合知識(shí)并為學(xué)生提供自主探究的空間?？鐚W(xué)科的信息技術(shù)課充分利用了計(jì)算機(jī)與其他學(xué)科融合的特點(diǎn)，發(fā)揮信息技術(shù)作為實(shí)用學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，利用信息技術(shù)輔助專業(yè)發(fā)展的宏觀視野，構(gòu)建了一個(gè)信息量大、知識(shí)豐富的真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境。這種模式下的課堂，將不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整合，不僅能讓學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，讓學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)，而不是被動(dòng)地接受其他學(xué)科的知識(shí)。

大概念背景下的Python課程整體設(shè)計(jì)

在大概念的引領(lǐng)下，筆者設(shè)計(jì)了貼近生活實(shí)際的“學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)”的Python系列程序，并通過項(xiàng)目式教學(xué)方法，把大問題分解為一個(gè)個(gè)具體的小問題，幫助學(xué)生用計(jì)算思維分步驟地解決生活中的問題，從而逐步形成對(duì)Python編程語(yǔ)言的認(rèn)知，形成學(xué)科大概念。筆者將課程具體分為以下七個(gè)微項(xiàng)目。

微項(xiàng)目一：學(xué)籍管理系統(tǒng)與用戶的對(duì)話。學(xué)生理解Python的輸出功能、print（）函數(shù)和字符串的用法。

微項(xiàng)目二：學(xué)籍管理系統(tǒng)的錄入。學(xué)生理解input（）函數(shù)，了解變量、數(shù)據(jù)類型等幾個(gè)重要概念。

微項(xiàng)目三：學(xué)籍管理系統(tǒng)存儲(chǔ)個(gè)人信息。學(xué)生了解列表的用法和列表項(xiàng)的多樣性。

微項(xiàng)目四：在學(xué)籍管理系統(tǒng)中查找信息。學(xué)生能用雙分支結(jié)構(gòu)找出符合條件的學(xué)生信息。

微項(xiàng)目五：在學(xué)籍管理系統(tǒng)中對(duì)學(xué)生條件的復(fù)雜查詢。用多分支結(jié)構(gòu)對(duì)多個(gè)條件進(jìn)行查找。

微項(xiàng)目六：在學(xué)籍管理系統(tǒng)中錄入多個(gè)學(xué)生信息。用for循環(huán)錄入全班學(xué)生的信息。

微項(xiàng)目七：在學(xué)籍管理系統(tǒng)中查找多個(gè)符合條件的學(xué)生。用while循環(huán)找出所有符合條件的學(xué)生。

最終，通過學(xué)籍管理系統(tǒng)的系列程序設(shè)計(jì)，學(xué)生將一個(gè)個(gè)微項(xiàng)目組合來解決一個(gè)大問題，進(jìn)而學(xué)會(huì)用計(jì)算思維的方式解決生活中的實(shí)際問題。

項(xiàng)目實(shí)施

筆者以第一個(gè)微項(xiàng)目《學(xué)籍管理系統(tǒng)與用戶的對(duì)話》為例，設(shè)計(jì)了三個(gè)小任務(wù)，用小問題講大道理，讓學(xué)生逐步理解如何讓計(jì)算機(jī)與人類對(duì)話，了解人工智能的應(yīng)用，感受編程的魅力和價(jià)值。下面談?wù)劸唧w實(shí)施過程。

1.創(chuàng)情境，發(fā)任務(wù)

教師下發(fā)一款“學(xué)籍管理系統(tǒng)”程序，讓學(xué)生運(yùn)行程序體驗(yàn)功能。學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)會(huì)看到頁(yè)面上自動(dòng)出現(xiàn)“歡迎進(jìn)入學(xué)籍管理系統(tǒng)”的語(yǔ)句，教師提問：是否也想做出這樣的智能程序？通過提問提高學(xué)生的興趣和探索Python用法的欲望。

設(shè)計(jì)意圖：用“學(xué)籍管理系統(tǒng)”程序?qū)⑿畔⒓夹g(shù)與生活化、跨學(xué)科的內(nèi)容聯(lián)系起來，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手操作的積極性。同時(shí)，學(xué)生通過嘗試系統(tǒng)功能，明確整個(gè)項(xiàng)目要達(dá)到的效果和學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2.學(xué)知識(shí)，解問題

任務(wù)一：讓系統(tǒng)與你對(duì)話

①學(xué)生學(xué)會(huì)使用print （'歡迎進(jìn)入學(xué)籍管理系統(tǒng)'）語(yǔ)句。這段代碼是Python語(yǔ)言的基礎(chǔ)輸出語(yǔ)句，它會(huì)在控制臺(tái)打印出字符串'歡迎進(jìn)入學(xué)籍管理系統(tǒng)'。

②教師進(jìn)一步引導(dǎo)：字符串在Python中就是一串字符，它不會(huì)被解釋器計(jì)算，而是直接原樣輸出。

③學(xué)生體驗(yàn)計(jì)算機(jī)編程方式和計(jì)算機(jī)如何與人類對(duì)話。

④學(xué)生了解print語(yǔ)句是一個(gè)基礎(chǔ)的輸出語(yǔ)句。

設(shè)計(jì)意圖：通過此任務(wù)讓學(xué)生形成計(jì)算機(jī)輸出的概念，并認(rèn)識(shí)字符串的概念?；顒?dòng)將計(jì)算機(jī)與人類生活聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了跨專業(yè)、親生活的教學(xué)目標(biāo)，提高了學(xué)習(xí)興趣。

任務(wù)二：讓系統(tǒng)打印序號(hào)

①學(xué)生先練習(xí)print（'打印序號(hào)'）語(yǔ)句，復(fù)習(xí)打印字符串的方法。

②學(xué)生再嘗試打印學(xué)號(hào)、print（6＋1）語(yǔ)句，觀察屏幕上print（6＋1）語(yǔ)句會(huì)直接在控制臺(tái)打印出結(jié)果7，因?yàn)?+1的結(jié)果就是7。

③教師引導(dǎo)學(xué)生觀察print（'打印序號(hào)'）和print（6＋1）兩個(gè)語(yǔ)句的區(qū)別（如下圖），了解字符串和數(shù)值型數(shù)據(jù)的不同。

④學(xué)生通過復(fù)制粘貼修改任務(wù)一的輸出語(yǔ)句，快速操作完print（'打印序號(hào)'）語(yǔ)句。

⑤通過觀察print（6＋1）和print（'打印序號(hào)'）的輸出結(jié)果不同，學(xué)生了解了Python的數(shù)學(xué)計(jì)算功能，體會(huì)到Python作為解釋型語(yǔ)言的特性和高級(jí)編程語(yǔ)言更加方便、高效的特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)意圖：這個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)學(xué)生理解Python的數(shù)據(jù)類型系統(tǒng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)制非常重要。同時(shí)，在Python的第一節(jié)課就初步滲透數(shù)據(jù)類型的概念，為后期學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，達(dá)到知識(shí)的螺旋遞進(jìn)。

任務(wù)三：讓系統(tǒng)一次性打印多種信息

①學(xué)生練習(xí)print（'高曉明學(xué)籍號(hào)：'+'007'）語(yǔ)句，并查看結(jié)果。

②學(xué)生了解控制臺(tái)打印出字符串'高曉明學(xué)籍號(hào)：007'。

③學(xué)生思考字符串中“+”號(hào)的用法。

④教師引導(dǎo)：Python將'007'視為字符串類型的數(shù)據(jù)，兩字符串間的“+”號(hào)不是數(shù)學(xué)運(yùn)算，而是字符串的前后連接。

⑤教師進(jìn)一步引出加法運(yùn)算符和乘法運(yùn)算符在字符串連接時(shí)的作用。

設(shè)計(jì)意圖：這個(gè)任務(wù)以print（'高曉明學(xué)籍號(hào)：'+'007'）為例，讓學(xué)生了解到在Python中字符串加法并非數(shù)學(xué)運(yùn)算的過程。通過與任務(wù)二的對(duì)比，讓學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到print在處理字符串和數(shù)學(xué)計(jì)算之間的區(qū)別，了解數(shù)學(xué)學(xué)科與信息學(xué)科的異同，學(xué)會(huì)用計(jì)算思維理解問題。

3.論過程，找不足

在學(xué)生練習(xí)的環(huán)節(jié)中，教師采用小組合作方式，利用游戲搶答、交流展示的教學(xué)方法，讓學(xué)生互相教授和討論問題，使其能夠更好地掌握和理解所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)而有效地提高了課堂的效率，提升了學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。

由于本節(jié)課是第一節(jié)編程課，學(xué)生對(duì)軟件和輸入字符都不熟練，在操作時(shí)會(huì)有很多不足和易錯(cuò)點(diǎn)。為了能夠?yàn)槌鯇W(xué)者打下良好的編程基礎(chǔ)，教師要放慢節(jié)奏，逐步幫助學(xué)生解決問題。例如，教師可以通過展示預(yù)設(shè)的學(xué)生常犯的錯(cuò)誤以及現(xiàn)場(chǎng)收集的學(xué)生在調(diào)試過程中出現(xiàn)的典型錯(cuò)誤，讓學(xué)生合作討論問題，幫助學(xué)生找到出錯(cuò)原因，集思廣益，總結(jié)方法，在修改和實(shí)踐中，得出計(jì)算思維概念。以下是學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)：

①print（'歡迎進(jìn)入學(xué)籍管理系統(tǒng)'）語(yǔ)句前面多加了空格。

②print拼寫錯(cuò)誤，或多字母，或少字母。

③print（'打印序號(hào)'）語(yǔ)句缺少一個(gè)后括號(hào)或單引號(hào)。

④在輸入漢字后，沒有調(diào)整成英文輸入法，后引號(hào)是漢語(yǔ)單引號(hào)。

上述問題都是學(xué)生經(jīng)常犯的錯(cuò)誤，需要培養(yǎng)學(xué)生良好的編程和調(diào)試習(xí)慣，才能使其在解決問題過程中事半功倍。因此，對(duì)學(xué)生暴露出的普遍問題，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要做問題預(yù)設(shè)，采用學(xué)生游戲搶答、學(xué)生示范改錯(cuò)的方式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)調(diào)試程序。最后，還可以總結(jié)編程口訣：“注意格式的縮進(jìn)，正確拼寫會(huì)變色，成對(duì)出現(xiàn)成對(duì)打，英文輸入是常態(tài)。”

4.看程序，想本質(zhì)

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。本節(jié)課是Python語(yǔ)言的第一個(gè)微項(xiàng)目，是基礎(chǔ)課程，它展示了Python的輸出功能，讓學(xué)生初步了解Python語(yǔ)言的特點(diǎn)和用法。通過這個(gè)程序，學(xué)生弄清了字符串和數(shù)值輸出的區(qū)別，以及如何調(diào)試和改錯(cuò)，夯實(shí)了基礎(chǔ)。

教學(xué)反思

1.可取之處

微項(xiàng)目“學(xué)籍管理系統(tǒng)與用戶的對(duì)話”很好地引入了Python語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們了解到Python簡(jiǎn)單、易用和多功能的特性，培養(yǎng)了他們的計(jì)算思維。在進(jìn)行比較有思維含量的思考時(shí)，如在思考print（1＋6）數(shù)值和print（'007'）的區(qū)別時(shí)，學(xué)生體會(huì)到數(shù)學(xué)與編程的相通之處和不同點(diǎn)，學(xué)會(huì)了數(shù)據(jù)類型，在跨數(shù)學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)上，對(duì)語(yǔ)法和學(xué)科大概念有自己的思考。整個(gè)項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)采用分步解決問題的方式，學(xué)生在實(shí)踐中落實(shí)了信息技術(shù)的核心素養(yǎng)，形成了信息意識(shí)和計(jì)算思維。

2.問題及改進(jìn)之處

開展大概念、跨學(xué)科教學(xué)也有一些問題需要注意：①要圍繞教學(xué)目標(biāo)確定跨學(xué)科內(nèi)容。教師要像專家一樣思考問題，圍繞大概念和教學(xué)目標(biāo)，突出重難點(diǎn)，找到最適合跨學(xué)科教學(xué)的內(nèi)容，以小見大地說明道理。②要了解其他學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的重要性。信息技術(shù)學(xué)科是應(yīng)用型學(xué)科，易與其他學(xué)科和日常生活產(chǎn)生聯(lián)系。想要更好地找到跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，教師就需要有更寬的視野、更多的知識(shí)儲(chǔ)備，以便能在其他學(xué)科領(lǐng)域或生活中找到信息技術(shù)的應(yīng)用之處。③要找準(zhǔn)重難點(diǎn)，精準(zhǔn)教學(xué)。學(xué)生之間操作水平差距較大，教師要抓住學(xué)科大概念，統(tǒng)整教材，粗細(xì)結(jié)合，針對(duì)性要強(qiáng)，如在這節(jié)課中，教師把輸入與輸出、字符串和整數(shù)類型數(shù)據(jù)一起講，在跨數(shù)學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)上完成對(duì)信息技術(shù)計(jì)算思維大概念的理解。而針對(duì)學(xué)生操作基礎(chǔ)弱的問題，可通過合作學(xué)習(xí)和口訣總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的編程習(xí)慣，力求讓其在有限的課時(shí)中把知識(shí)學(xué)透。

結(jié)語(yǔ)

在大概念背景下開展跨學(xué)科的信息技術(shù)教學(xué)，能讓學(xué)生體會(huì)編程在不同行業(yè)中的應(yīng)用，并在實(shí)例研究中形成計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

褚清源.大概念教學(xué)：為素養(yǎng)而教的時(shí)代選擇[N].中國(guó)教師報(bào)，2022-12-28（006）.