初中Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)的方法與探究

魯志建

【摘 要】Python是近幾年迅速流行而普及的一門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，Python語(yǔ)言課程化也將成為孩子學(xué)習(xí)的一種趨勢(shì)。許多地區(qū)已經(jīng)把Python編程基礎(chǔ)納入信息技術(shù)課程和高考內(nèi)容體系，2017年公布的江蘇、浙江信息技術(shù)高考改革方案中，都將教材中程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言由VB改成了Python。初中階段開(kāi)展Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)的首要問(wèn)題，是如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，其次是如何探索行之有效的教學(xué)方法，幫助學(xué)生邏輯思維能力提升，最終達(dá)成學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】程序設(shè)計(jì)；python；教學(xué)方法；信息素養(yǎng)

一、程序設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，大多數(shù)學(xué)校還是延續(xù)VB語(yǔ)言教學(xué)，少數(shù)學(xué)校采用了Scrath以及APP Invertor等語(yǔ)言。這些程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言主要分為兩類(lèi)：一是塊語(yǔ)言；二是代碼語(yǔ)言。塊語(yǔ)言的學(xué)習(xí)適合程序設(shè)計(jì)的初學(xué)者，譬如小學(xué)階段學(xué)習(xí)Scrath是相當(dāng)不錯(cuò)的選擇。到了中學(xué)階段，學(xué)生對(duì)程序基本結(jié)構(gòu)已有一定的了解，加上認(rèn)知水平的提高，完全可以學(xué)習(xí)代碼語(yǔ)言，從而更好地理解程序設(shè)計(jì)的算法知識(shí)。

1.傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中學(xué)生的困惑

以大多數(shù)學(xué)校仍舊采用的VB程序設(shè)計(jì)為例，在代碼語(yǔ)言中，VB作為一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：VB發(fā)布至今已經(jīng)20年了，對(duì)于技術(shù)迅速更替的信息技術(shù)領(lǐng)域，這顯得太古老了；學(xué)生在寫(xiě)VB代碼之前需要花大量的時(shí)間設(shè)計(jì)程序界面，設(shè)置控件屬性，并不能聚焦到程序設(shè)計(jì)的算法中去；在日常生活中幾乎沒(méi)有很好的應(yīng)用，這會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)到程序設(shè)計(jì)距離生活太遙遠(yuǎn)，不實(shí)用。

2.為什么選擇Python

Python是近幾年隨著人工智能的流行而迅速普及的一門(mén)語(yǔ)言，未來(lái)是AI的時(shí)代，Python語(yǔ)言是最接近人工智能的語(yǔ)言。所以掌握了Python語(yǔ)言，是孩子未來(lái)發(fā)展的基本能力之一。在筆者看來(lái)，Python語(yǔ)言是最適合孩子學(xué)習(xí)的語(yǔ)言之一，相比C++或Java，Python是一門(mén)非常具有人文情懷的編程語(yǔ)言，簡(jiǎn)單易學(xué)，語(yǔ)法優(yōu)雅，適合新手入門(mén)使用。

二、借力Micro：bit，激發(fā)學(xué)生興趣

筆者曾經(jīng)開(kāi)設(shè)過(guò)C++課程，在DEV C++環(huán)境下編寫(xiě)調(diào)試C++程序，由于編譯運(yùn)行在DOS窗口，而且解決的問(wèn)題一般都是數(shù)學(xué)問(wèn)題，時(shí)間長(zhǎng)了，很多學(xué)生都沒(méi)有足夠的耐心了，覺(jué)得枯燥。這對(duì)中學(xué)階段想利用興趣引導(dǎo)學(xué)生入門(mén)的目標(biāo)而言，學(xué)生喪失興趣是致命的。所以，在初學(xué)者階段，最好能夠兼顧到趣味性和實(shí)用性，在趣味項(xiàng)目中完成程序設(shè)計(jì)算法的學(xué)習(xí)。

BBC micro：bit是一款由英國(guó)廣播電視公司（BBC）推出的專(zhuān)為青少年編程教育設(shè)計(jì)的微型電腦開(kāi)發(fā)板，是由微軟、三星、ARM、英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)等共同完成開(kāi)發(fā)。在英國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)，已經(jīng)有很多學(xué)校利用它來(lái)進(jìn)行創(chuàng)客教育，STEAM跨學(xué)科教學(xué)、程序設(shè)計(jì)教學(xué)。筆者認(rèn)為：基于micro：bit的Python教學(xué)有能讓學(xué)生快速體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的樂(lè)趣。

micro：bit有眾多的開(kāi)發(fā)環(huán)境，常用的有JavaScript Blocks Editor在線編程環(huán)境、PythonEditor在線編程環(huán)境、Mu離線軟件、BXY Python Editor等等，從塊語(yǔ)言到Python語(yǔ)言，甚至微軟的JavaScript語(yǔ)言都支持，其中Python Editor、BXY Python Editor、MU等可以直接用Python語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，程序燒錄到開(kāi)發(fā)板后可查看運(yùn)行效果，筆者通過(guò)一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐，覺(jué)得BXY Python Editor對(duì)Phtyon代碼的支持程度更好，軟件界面也很直觀，比較穩(wěn)定，推薦使用。Python程序的上手難度小，筆者通過(guò)短時(shí)間的學(xué)習(xí)，制作出了溫度計(jì)、簡(jiǎn)易動(dòng)畫(huà)、跳動(dòng)的心、擲骰子、指北針、計(jì)步器以及簡(jiǎn)易的摩斯電碼發(fā)報(bào)機(jī)等。

三、利用項(xiàng)目式組織教學(xué)、提升學(xué)生思維能力

在傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，一般都是按照基本語(yǔ)法、三種基本結(jié)構(gòu)、常用算法這樣的知識(shí)體系來(lái)組織教學(xué)，在這種教學(xué)方法中，知識(shí)點(diǎn)之間是獨(dú)立的，加上中學(xué)生信息課一周只有一節(jié)課，學(xué)生很容易學(xué)了后面忘記前面，在實(shí)物編程中，很難以常規(guī)的知識(shí)體系來(lái)組織教學(xué)。

項(xiàng)目式教學(xué)法，是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，將一個(gè)個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目交給學(xué)生來(lái)完成。項(xiàng)目式教學(xué)法有著項(xiàng)目為主線，教師為引導(dǎo)，學(xué)生為主體的特點(diǎn)，所以這種教學(xué)方法是比較適合程序設(shè)計(jì)教學(xué)的，所以筆者認(rèn)為，采用項(xiàng)目式的教學(xué)方法更加適合基于micro：bit的Python教學(xué)，采用這種方法可以將前后知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合，讓學(xué)生既學(xué)習(xí)新知識(shí)又能復(fù)習(xí)舊知識(shí)。通過(guò)一個(gè)個(gè)項(xiàng)目，能把同學(xué)們零散學(xué)到的知識(shí)全部串聯(lián)起來(lái)， 讓他們感覺(jué)到自己所學(xué)的知識(shí)終于有了一定的成果，他們自己也會(huì)感覺(jué)很有成就感，也會(huì)產(chǎn)生一種利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的強(qiáng)烈愿望。

通過(guò)實(shí)踐研究，筆者采用了以下方法開(kāi)展教學(xué)：

1.以一個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目為一個(gè)章節(jié)的容量。一個(gè)章節(jié)就是一個(gè)獨(dú)立的小項(xiàng)目，一般情況下，都要求一節(jié)課完成。比如：“擲骰子”“跳動(dòng)的心”，當(dāng)然，可能會(huì)有些任務(wù)比較復(fù)雜，也可以把內(nèi)容分成兩課時(shí)，所以一個(gè)學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容基本上就是十五個(gè)章節(jié)。

2.一個(gè)章節(jié)包含一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目加一兩個(gè)拓展項(xiàng)目。因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)存在較大的差異，基礎(chǔ)任務(wù)是要求大多數(shù)甚至全部同學(xué)都要完成的任務(wù)，在完成了基礎(chǔ)任務(wù)之后， 學(xué)有余力的同學(xué)可以嘗試著去完成拓展任務(wù)，拓展任務(wù)的內(nèi)容也是要基于基礎(chǔ)任務(wù)。比如在學(xué)習(xí)循環(huán)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候，我用的基礎(chǔ)任務(wù)是“會(huì)呼吸的燈”，拓展任務(wù)是“關(guān)公巡城”，都是關(guān)于循環(huán)語(yǔ)句這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，但是難度加大了。

3.每個(gè)章節(jié)包含1-2個(gè)Python的知識(shí)點(diǎn)。項(xiàng)目式教學(xué)和傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)不一樣，不是按照知識(shí)體系來(lái)建構(gòu)教學(xué)內(nèi)容的，而是將程序設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)分散到了各個(gè)項(xiàng)目中去，一個(gè)項(xiàng)目中除了要用到之前學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)之外，還需要包含1-2個(gè)新的知識(shí)點(diǎn)， 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時(shí)候應(yīng)圍繞新的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)，比如：在“擲骰子”這個(gè)項(xiàng)目中，隨機(jī)數(shù)是主要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，除了隨機(jī)數(shù)之外，還要求學(xué)生用到之前學(xué)過(guò)的顯示文字和顯示圖像的語(yǔ)句，新舊知識(shí)點(diǎn)有串聯(lián)。

項(xiàng)目式教學(xué)方法不同于傳統(tǒng)的按照知識(shí)體系來(lái)組織教學(xué)，但也是程序設(shè)計(jì)中一種常用手段，是比較容易激發(fā)程序設(shè)計(jì)初學(xué)者興趣的教學(xué)方法。

四、注重教學(xué)過(guò)程、優(yōu)化教學(xué)方法

信息技術(shù)教育中，在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中，要特別重視學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)程序的過(guò)程中，不斷提升自己的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，給予學(xué)生“代碼”以外的理念，不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作熱情和思維，這就需要我們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中不斷優(yōu)化自己的教學(xué)方法和手段。

1.分層教學(xué)。在程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生的興趣、能力會(huì)存在一定的個(gè)體差異，所以程序設(shè)計(jì)教學(xué)中必須采用分層教學(xué)的模式。在一個(gè)項(xiàng)目中，基礎(chǔ)任務(wù)一定是要比較簡(jiǎn)單的，大多數(shù)同學(xué)都可以完成的，拓展任務(wù)要準(zhǔn)備1-2個(gè)，而且要有梯度，讓學(xué)有余力的同學(xué)完成。

2.培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力。其實(shí)自學(xué)能力尤為重要，如果學(xué)生只是依賴(lài)學(xué)案或者模仿才能完成，他們所學(xué)知識(shí)將很快被淘汰。所以在教學(xué)過(guò)程中，教師要給予學(xué)生方向性的指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

3.注重實(shí)踐。學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的思想，提升利用編程語(yǔ)言來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，所以，教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該放在分析問(wèn)題的思路上，學(xué)生應(yīng)該通過(guò)大量的實(shí)踐來(lái)構(gòu)建程序，解決問(wèn)題。

4.尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的方式。在剛開(kāi)始接觸程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)時(shí)，很多學(xué)生習(xí)慣性的去“抄程序”，這很正常，很多人都經(jīng)歷過(guò)這個(gè)階段，畢竟以初中生的認(rèn)知水平以及課時(shí)設(shè)置注定學(xué)生不可能記得住太多，如果不抄，可能在一開(kāi)始連很多簡(jiǎn)單任務(wù)也完成不了，學(xué)習(xí)的興趣可能就此喪失了。但是抄不能一直抄下去，抄的過(guò)程要求學(xué)生帶著理解，下個(gè)階段就可以嘗試著去修改程序，比如在循環(huán)結(jié)構(gòu)中讓學(xué)生去修改初值、終值和步長(zhǎng)，從而改變循環(huán)的次數(shù)，如果學(xué)生會(huì)修改了，說(shuō)明這個(gè)知識(shí)點(diǎn)也掌握了。再下個(gè)階段就可以自己去創(chuàng)作程序，比如學(xué)生利用隨機(jī)數(shù)做了“擲骰子”，老師要求自己去創(chuàng)作一個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生“剪刀石頭布”的程序。“抄、改、創(chuàng)作”這三個(gè)階段既是一般學(xué)生學(xué)習(xí)的方式，也可以作為課堂的分層教學(xué)，針對(duì)不同的學(xué)生采取不同的方法。

五、小結(jié)

經(jīng)過(guò)筆者一個(gè)學(xué)期的實(shí)踐研究，基于BBC micro：bit的Python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果較好，不僅能提升學(xué)生的理論能力，而且對(duì)動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力均有良好效果，很好的契合了初中生的認(rèn)識(shí)水平和興趣愛(ài)好，基于BBC micro：bit開(kāi)展Python程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很好的選擇，具有一定的推廣價(jià)值。

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