高中Python課程的校本化項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐與思考

【摘 要】以推動(dòng)人工智能在中學(xué)的基礎(chǔ)教育為導(dǎo)向，結(jié)合學(xué)校學(xué)生的興趣特長(zhǎng)和社會(huì)生活實(shí)際需求，立足于學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)培養(yǎng)，進(jìn)行Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐，有助于提升學(xué)生在信息社會(huì)中生存、發(fā)展和創(chuàng)新的能力。通過(guò)探密影視劇中的信息安全，剖析Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)的任務(wù)規(guī)劃與教學(xué)實(shí)施、探索。

【關(guān)鍵詞】Python；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；校本化項(xiàng)目；案例設(shè)計(jì)；編程語(yǔ)言教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號(hào)】1005-6009（2023）52-0089-04

【作者簡(jiǎn)介】湯琳純，福建省福州第十八中學(xué)（福州，350025）教師，高級(jí)教師。

2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出 “實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目”，指出在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。目前的高中信息技術(shù)學(xué)科教材選擇了Python作為教學(xué)的編程語(yǔ)言。近年來(lái)，Python作為通用的編程語(yǔ)言提供了允許安裝第三方模塊接口，能應(yīng)用于很多方面，Python語(yǔ)言內(nèi)容簡(jiǎn)潔，智能化程度高，與世界計(jì)算機(jī)語(yǔ)言發(fā)展趨勢(shì)完全合拍，學(xué)生容易上手。

教育當(dāng)以德為先、立德為本。2019年2月中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》提出推進(jìn)教育現(xiàn)代化的八大基本理念之一就是“更加注重以德為先”。

一、Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)的目標(biāo)

Python課程校本化項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)和學(xué)習(xí)規(guī)律，既要注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，提高學(xué)生學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言的興趣，也要有意促進(jìn)學(xué)生對(duì)計(jì)算思維的深度理解，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。因此，筆者在Python課程的校本化教學(xué)中，通過(guò)挖掘一些與提升文化修養(yǎng)、道德規(guī)范和行為自律等方面有關(guān)的活動(dòng)，并將其作為學(xué)習(xí)主題進(jìn)行知識(shí)單元化設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生擁有健康的技術(shù)價(jià)值追求，提高學(xué)生在信息社會(huì)中生存、發(fā)展與創(chuàng)新的能力。

通過(guò)調(diào)整學(xué)生對(duì)編程課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的意見(jiàn)和對(duì)學(xué)習(xí)案例的喜好，筆者認(rèn)為，教師利用Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)要實(shí)現(xiàn)的“德”目標(biāo)體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：1.培養(yǎng)學(xué)生具有信息安全意識(shí)，對(duì)信息安全風(fēng)險(xiǎn)有一定的預(yù)測(cè)、判斷及防范能力。2.培養(yǎng)學(xué)生具有信息社會(huì)秩序意識(shí)，能夠遵守和維護(hù)信息法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則，在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)。3.引導(dǎo)學(xué)生正視信息技術(shù)革命所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題與人文問(wèn)題，積極有效、負(fù)責(zé)任地履行個(gè)人在信息社會(huì)中的責(zé)任與義務(wù)。4.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于信息技術(shù)創(chuàng)新所產(chǎn)生的新觀念和新事物，具有積極學(xué)習(xí)的態(tài)度、理性判斷和負(fù)責(zé)行動(dòng)的能力。

二、Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施方案

筆者結(jié)合福建省福州第十八中學(xué)學(xué)生的興趣特長(zhǎng)和社會(huì)生活實(shí)際需求，以“故事導(dǎo)入→分析問(wèn)題→抽象建?！鷺?gòu)造Python語(yǔ)句→實(shí)踐測(cè)試”為設(shè)計(jì)支架對(duì)課程教學(xué)素材進(jìn)行校本化的重新整合，通過(guò)收集案例素材，優(yōu)化組合，制定出Python校本課程綱要，確定校本化教材的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容框架，并依據(jù)高中學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律分2個(gè)層次準(zhǔn)備校本化項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容：

1.通過(guò)簡(jiǎn)單案例學(xué)習(xí)Python語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)，從宏觀上建立Python語(yǔ)言的基本架構(gòu)。

2.依托豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，以具體的智能項(xiàng)目設(shè)計(jì)為學(xué)習(xí)目標(biāo)，注重知識(shí)的應(yīng)用。

Python課程的校本化教學(xué)在教學(xué)實(shí)施中遵循并應(yīng)用 “模仿—重復(fù)—應(yīng)用—理解記憶—糾錯(cuò)”的學(xué)習(xí)訓(xùn)練策略。通過(guò)搭建ITtools 信息技術(shù)教學(xué)輔助平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)主要的教學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用HustOJ搭建在線練習(xí)評(píng)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)化的Python校本課程教學(xué)實(shí)踐模式的實(shí)驗(yàn)：教學(xué)中采用以學(xué)生探究式學(xué)習(xí)為主，教師引導(dǎo)式教授為輔的教學(xué)模式。

三、Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)踐案例

（一）實(shí)際案例項(xiàng)目學(xué)習(xí)的總規(guī)劃

以《探密——影視劇中的信息安全》為項(xiàng)目進(jìn)行Python專題探究學(xué)習(xí)，筆者根據(jù)Python知識(shí)點(diǎn)的安排，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了從基礎(chǔ)到拓展的任務(wù)規(guī)劃（如文末表1所示）。

從項(xiàng)目的準(zhǔn)備，到實(shí)施推進(jìn)，再到最后的總結(jié)，整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)程由易到難。學(xué)生在親身體驗(yàn)程序代碼功能的升級(jí)過(guò)程中，結(jié)合生活中常見(jiàn)的軟件或硬件的升級(jí)更新現(xiàn)象，也慢慢地理解了編程是一個(gè)不斷找茬與改進(jìn)，解決問(wèn)題的過(guò)程。

（二）案例項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程某一課時(shí)的具體教學(xué)

以《探密——影視劇中的信息安全》專題探究的第一課時(shí)為例，整個(gè)課堂教學(xué)通過(guò)多個(gè)具體的教與學(xué)的活動(dòng)展開(kāi)，教學(xué)流程為問(wèn)題分析→抽象建?！鷺?gòu)造Python語(yǔ)句→實(shí)踐測(cè)試→拓展探究。

1.教學(xué)導(dǎo)入

通過(guò)《懸崖之上》電影片段賞析，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)影片中傳遞情報(bào)的方式設(shè)計(jì)靈感取自愷撒密碼，由此也帶入了課題內(nèi)容。通過(guò)觀看視頻與學(xué)生進(jìn)行故事情節(jié)的復(fù)盤(pán)，并用思維導(dǎo)圖歸納出了“密碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成”，為本節(jié)課“加密算法的確定”這一教學(xué)重難點(diǎn)的突破作了鋪墊。

2.教學(xué)活動(dòng)

（1）解密挑戰(zhàn)

“觀看微視頻，請(qǐng)嘗試著將下面這封用愷撒密碼的加密信，在2分鐘內(nèi)完成解密，并將結(jié)果提交ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)?！苯處煾鶕?jù)課堂的小測(cè)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題，有的放矢地突破教學(xué)難點(diǎn)。

（2）思考反饋

根據(jù)活動(dòng)一的挑戰(zhàn)結(jié)果，教師根據(jù)本節(jié)課的探究任務(wù)主題“用Python語(yǔ)言編寫(xiě)凱撒密碼的加密程序”，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)“利用密鑰，將明文U 轉(zhuǎn)換成密文?！边M(jìn)行探究活動(dòng)“在ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)上進(jìn)行Python語(yǔ)句構(gòu)造”。

學(xué)生根據(jù)教師提供的表格（如圖1所示），查閱ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)上教師提供的“知識(shí)庫(kù)查閱”中的知識(shí)點(diǎn)，用Python語(yǔ)言寫(xiě)對(duì)應(yīng)語(yǔ)句，在ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)上的“思考與反饋”頁(yè)面進(jìn)行線上交流討論。

[圖1 課例中教師提供的學(xué)案表格]

在第二個(gè)環(huán)節(jié)中，ITtools平臺(tái)的調(diào)查功能可以讓師生實(shí)時(shí)看到思考的反饋結(jié)果，教師可以直接進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)，學(xué)生也可以在提交自己的答案后，查看到他人的答案，無(wú)聲勝有聲地進(jìn)行在線學(xué)習(xí)交流。通過(guò)活動(dòng)二的學(xué)習(xí)，完成了本課重難點(diǎn)突破。

（3）實(shí)踐測(cè)驗(yàn)

在ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布編程實(shí)踐任務(wù)要求，學(xué)生打開(kāi)Python IDLE進(jìn)行編程，運(yùn)行測(cè)試。實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生可以隨時(shí)查閱ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)上教師提供的“知識(shí)庫(kù)查閱”“拓展閱讀”中的知識(shí)點(diǎn)，并利用ITtools學(xué)習(xí)平臺(tái)上傳提交完成的編程作業(yè)。

3.總結(jié)與評(píng)價(jià)

教師在這個(gè)環(huán)節(jié)可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)思維導(dǎo)圖的繪制來(lái)完成對(duì)“認(rèn)知程序結(jié)構(gòu)”知識(shí)體系的歸納總結(jié)。也可以通過(guò)項(xiàng)目階段報(bào)告的交流，進(jìn)行問(wèn)題再發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化密碼加解密程序，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的延伸，為下一節(jié)課作鋪墊。

四、Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)踐思考

（一）項(xiàng)目主題規(guī)劃，踐行立德為本

1.從歷史人文問(wèn)題中挖掘

在影視劇《長(zhǎng)安十二時(shí)辰》中望樓傳信息的密碼，我們同樣可以讓學(xué)生感受中華文化的魅力，激發(fā)學(xué)生的民族自信心和民族責(zé)任感。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識(shí)，引導(dǎo)他們對(duì)信息安全風(fēng)險(xiǎn)有一定的預(yù)測(cè)、判斷及防范能力。

2.著眼當(dāng)前社會(huì)的熱點(diǎn)現(xiàn)象去發(fā)現(xiàn)

引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)日常行為背后的技術(shù)應(yīng)用，開(kāi)展認(rèn)識(shí)與探秘的項(xiàng)目學(xué)習(xí)。這樣不僅可以很好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)關(guān)注社會(huì)問(wèn)題，從實(shí)際出發(fā)，認(rèn)識(shí)“信息系統(tǒng)”的構(gòu)建，理解信息技術(shù)與社會(huì)之間的關(guān)系，同時(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)秩序意識(shí)，使其在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范遵守和維護(hù)信息法律法規(guī)和倫理道德準(zhǔn)則，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

Python校本課程的項(xiàng)目案例需要進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的更新，以滿足學(xué)生的實(shí)際需求。在具體的人工智能的應(yīng)用案例分析中，教師身為課程的設(shè)計(jì)者和實(shí)施者，需要緊跟時(shí)代脈搏用新知識(shí)、新技能去武裝好自己，才能不落后于時(shí)代。

（二）Python校本課程的項(xiàng)目學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

Python是編程類的課程，這類課程的知識(shí)獲取和掌握需要學(xué)生多做練習(xí)，多進(jìn)行實(shí)踐性操作。在Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中，筆者通過(guò)搭建HustOJ在線練習(xí)評(píng)測(cè)系統(tǒng)，給學(xué)生提供平常學(xué)習(xí)之余的輔助練習(xí)平臺(tái)，學(xué)生在這個(gè)平臺(tái)上根據(jù)自己需要可以進(jìn)行自主評(píng)測(cè)和階段性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)測(cè)試。教師也以此作為校本課程實(shí)施的教學(xué)評(píng)價(jià)的另一參考依據(jù)。

學(xué)生通過(guò)HustOJ在線練習(xí)評(píng)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以增加鞏固知識(shí)的新途徑，還可以通過(guò)相互之間競(jìng)賽，產(chǎn)生不服輸?shù)那榫w。學(xué)生在你追我趕中，激發(fā)出學(xué)習(xí)熱情。

遵循“以Python語(yǔ)言校本類的課程為基礎(chǔ)，再結(jié)合智能設(shè)計(jì)的課程為提升”為思路設(shè)計(jì)和建設(shè)的Python課程校本化項(xiàng)目教學(xué)，有助于中學(xué)生對(duì)人工智能產(chǎn)生興趣，促進(jìn)學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。

責(zé)任編輯：金茂喆