高中Python校本課程的設計與實施

鄭興航

2018年1月，新版高中信息技術課程標準正式頒布，對照2003版，新標準在課程目標和課程內容上都有了很大變化，編制準確反映課程標準理念的教材的難度大大增加。新課程標準配套教材目前尚未推出，隨著2018級新生入學，如何開設課程？如何組織教學？一線信息技術教師必須主動想點子，自己去解決這些難題。

對照標準，從學生學情出發，選擇教學內容

新版課程標準界定的信息技術核心素養為信息意識、計算思維、信息社會責任、數字化學習與創新，理解這些詞語并不難，但需要一線教師發揮聰明才智，選擇合適的學習內容，尋找和創新教學途徑將其在具體活動中加以落實。根據標準，在高中信息技術涵蓋的必修課程外，學生還可以根據個人興趣、余力，在選擇性必修和選修模塊中選學部分內容。選擇性必修包括數據結構、網絡基礎、數據管理與分析、人工智能、三維設計與創意、開源硬件六個模塊，算法初步和移動應用設計為選修的兩個模塊，這些模塊涵蓋內容知識廣泛，能力培養各有側重。沒有教材，教師必須從課程標準出發，從中梳理出適合不同層次學生學習的內容，自我組織材料，開展適切的課程。

《從Python走近人工智能》是我校教師通過調查分析，考慮學生已有基礎，考慮有限的學習時間，為具有較高信息技術素養同時對計算機編程有濃厚興趣的學生開設的校本化的信息技術課程。這門課程對課程標準各模塊內容進行了統整，確定了用以下內容作為教學主線。

通過網上閱讀，知曉計算機語言發展歷史，了解信息技術發展趨勢;借助網上各類Python語言學習網站和案例，通曉程序設計語言中常量、變量、表達式及順序、分支、循環三種基本結構等基本知識，通過實例體悟程序調試與運行的基本方法;通過案例滲透，了解窮舉、排序、搜索等常見算法實現的程序基本結構，體驗不同算法效率的差別，理解算法正確性、可讀性、健壯性對程序設計的重要價值，并能夠初步估算算法的空間與時間復雜度;通過小型網站案例建設，體悟對象、屬性、方法、事件的含義;通過游戲、網絡爬蟲等項目，學會如何運用計算機編程解決實際問題，體驗項目設計的基本流程。

多方收集素材，優化組合，形成課程綱要

信息技術日新月異，新興技術如雨后春筍。信息技術教師在制訂教學計劃時需要緊密跟蹤技術發展的新趨勢，盡可能準確地預判技術走向，學會從網絡上大浪淘沙，整理材料，去粗取精，并引用到教學當中;信息技術教師平時的工作重心更多的是放在學習、篩選和組合上，保證學生在信息素養得到培育的同時，所接受到的信息內容也能與世界技術發展潮流同步。

Python的發行時間可以追溯到1991年，目前在市場上主要有2000年10月16日發布的Python2和2008年12月3日發布的Python3。有過C、C++或Java等語言教學經歷的教師，試用Python后，應會發現，它內容簡潔，智能化程度高，與世界計算機語言發展趨勢完全合拍，學生容易上手。在豐富的標準庫之外，該軟件提供了允許安裝第三方模塊接口，目前不僅已經成為數據分析、人工智能領域必不可少的工具，還被越來越多的公司用于網站搭建。隨著火熱的AI人工智能在各領域攻城掠地，目前它大有取代Java成為編程界頭牌語言之勢。

在閱讀了大量Python語言學習材料后，我校教師根據學校近20年的程序設計教學經驗，結合10多年的課改經歷，為《從Python走近人工智能》制訂了如下頁表所示的課程綱要。

依托網絡資源，教師引導，學生探究，項目制統領教學

信息技術課程的課程價值，除了讓學生掌握必要的信息處理工具和培養學生計算思維外，更要讓學生學會學習，養成終身學習、利用網絡資源、自主探索解決問題的習慣。根據課程標準，課堂教學的組織方式基本是任務指導下的學生自主學習，教師在課堂上扮演的角色更多的是一位引領者和組織者。

《從Python走近人工智能》教學，在我校分成兩個階段實施，第一階段是走馬看花式Python語言基礎知識學習。在“Python基礎菜鳥教程”等學習網站支撐下，學生快速閱讀概念和實際操作運行案例，從宏觀上建立Python語言的基本架構，部分深層次問題留待第二階段完成具體項目時反芻解決。第一階段教學的基本組織方式可以“Python模塊”學習為例。

Python語言之所以受到越來越多程序開發人員青睞，是因為程序中可以直接導入內置模塊、自定義模塊和第三方開源模塊，了解不同模塊功能、學會不同模塊的應用方法是Python語言學習過程中的重要環節。這部分內容學習經過了六個環節：①教學情境設置，教師應用網上現有程序在Python中繪制一幅玫瑰花，師生共同分析程序語句的功能，導入本節課學習主題“Python模塊應用”（學習不是漫無邊際，而要關注學習重點）;②學生閱讀菜鳥網站之“Python模塊”網頁，快速了解模塊導入到當前程序的基本方法及模塊的分類（淺層接觸新知）;③學生運行實例程序，分析語句，觀察效果（該步驟實質上是讓學生體悟、熟悉程序設計的基本要素，如初始變量設置、過程處理、結果輸出等）;④教師根據網頁中的內容提示，引導學生到Python安裝目錄下尋找不同模塊對應的文件（師生就所閱讀的相關知識內容展開討論，引導學生尋找旁證材料，理解網頁中部分晦澀難懂或存在歧義的文字表述，將學習導向深度思考）;⑤學生到網絡中查詢資料，了解不同模塊文件在安裝目錄下的存在形式，引導學生分析內置模塊、自定義模塊、第三方模塊和包的相同點和不同點，深刻理解Python語言與其他語言的共生關系，感受Python語言的強大功能;⑥學生針對本節點涉及的有關學習內容，結合網絡上查詢到的資料和個人感悟，撰寫學習總結（反思性學習）。

Python基礎學習為學生后期選擇和完成項目搭建好了橋梁，如果說前期教學是教師領著學生向前走，那么第二階段教師將放手讓學生自己走。按照課程設想，學生將在“Python標準庫概覽”“Python如何安裝和使用擴展庫”“Python爬蟲系列教程”等特色網站支持下，按照項目制訂和實施的具體要求，根據興趣，小組合作完成一個自選的具體項目。

結論

2018年年底以前，筆者沒有接觸過Python語言，之所以給自己一個挑戰，為學生開設這門課程，是因為一是考慮學生興趣和社會發展需要，二是出于自身對多年信息學奧賽輔導經歷的思考。信息學奧賽內容跨度寬泛，沒有固定的范圍和套路，除了必備的知識準備外，更要求學生在不良環境下通過錘煉，增強獨立分析、解決問題和耐挫的能力，需要學生100%發揮主觀能動性。沒有信息技術教材，的確給教師組織教學帶來了困難，但也為教師培養學生在無良好資源環境下如何開展學習的能力提供了契機。有學者曾對素質下過這樣一種定義，即素質是將所學的一切知識與書本忘掉之后，在你的頭腦中還存留下的那種東西。這不也正是我們的教育一直想追求的嗎？