巧用“問題”引導，尋覓“素養”芳蹤

王敏

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》“數據與計算”模塊的“數據處理和應用”內容，突出數據處理的基本原理，聚焦技術性工具在數據處理中的功能，強調讓學生通過典型的案例應用，了解數據分析和可視化技術表達的基本方法。[1]在2019粵教版信息技術必修1《數據與計算》的《5.4數據的可視化表達》章節教學中，筆者采用Python語言制作詞云的案例實施教學，按照目的性、層次性、探究性原則，將抽象、復雜的難點內容以一組關聯性的問題逐步呈現[2]，課堂上借助多個問題的引導，讓學生發現問題、分析問題、解決問題，從而掌握一種文本數據的可視化表現方式，初步體驗利用程序設計處理數據的應用價值，并提高課堂教學的有效性。

● 問題的提出與設計思路

詞云是研究分析文本內容的一種表現方式，主要是對文本中出現頻率較高的詞語予以視覺上的突出，這樣不僅可以藝術化地呈現文本，使文本具有視覺沖擊力，并且可將文本挖掘可視化。Python語言可以利用特定的模塊來制作詞云，代碼簡潔高效，但是，完整的詞云制作需要借助多個模塊，每個模塊均使用各自特定的函數，函數功能相對獨立，且名稱多，參數格式多樣，學生在實踐中不易理解程序的實現原理，代碼編寫和調試難度較大。

建構主義學習理論強調，學生的學習活動應與任務或問題相結合，以探索問題的方式來引導和維持學習興趣和動機，使學生擁有學習的主動權。筆者在教學實踐中以問題為引導，將原本實踐的項目拆分成多個小問題，在實現多個小目標的基礎上層層遞進，逐步完成程序的整體結構，讓學生在分析具體問題的過程中，找出解決問題的關鍵，在算法實現過程中完成知識的建構，培養其辯證思維和計算思維，實現核心素養的落實。

● 問題引導的教學實踐——詞云制作

環節一：案例應用，導入新課

教師展示詞云圖片（如圖1），該圖片主要介紹了教育部近期發布的一個文件，在網絡上引發了廣泛的討論。文件與教師、學生緊密相關，請學生猜一猜這個文件的主要內容是什么。

在學生觀察圖片并回答大致的內容后，教師展示《中小學教師實施教育懲戒規則》文件和蒙版圖片（如圖2），說明剛才的圖片就是一張詞云圖片，是由一個文本文件和一張特定的圖片結合在一起生成的。接著，分析圖片的布局：從圖片文字中可以看出，“教育”這個詞的大小僅次于“學生”，位列第二，說明該文件的主旨——“懲戒規則”只是手段，而“教育學生”才是最終目的。然后，給出本節課的任務目標：編寫程序制作一張個性化的詞云圖片。

環節二：新知教學，體驗程序

教師展示另外幾種詞云圖片，介紹Python語言的一個優秀的第三方模塊wordcloud，它專門用于制作詞云。wordcloud模塊可以統計文本中詞語的出現頻率，并以此為標準來繪制圖片，還可以根據需求來設定詞云圖片的大小、詞語個數、顏色、形狀等。使用wordcloud模塊主要需要三步：第一步是配置詞云參數，第二步是加載詞云的文本，第三步是輸出詞云圖片。其代碼框架如圖3所示。

學生練習使用wordcloud模塊的框架，制作簡單的詞云圖片，并自行修改字符串中的內容，觀察圖片效果。

問題1：從框架代碼中發現，加載的文本需要直接寫在程序中;如果文本內容多，代碼編寫將極為煩瑣，是否有更簡便的方式去解決？

教師介紹open命令，可以打開指定的文件。命令樣例如下：

txt=open（"a.txt"，"r"）.read（）? #將a.txt文件內容讀取到變量txt中

學生開始實踐任務，使用兩個素材文件（第一篇英文，第二篇中文），編寫程序制作對應的詞云，并保存圖片。

環節三：分析問題，改進程序

針對剛才任務的結果發現：第一篇文檔的詞云圖片很快能夠生成，但是第二篇文檔的詞云卻出現問題，圖片中沒有文字，全部是大大小小的方框，如圖4所示。

問題2：同樣的程序，加載不同的文本文件卻導致錯誤，可能是由于什么原因引起的？

教師引導學生查看兩個文檔的不同之處，思考可能的原因，然后指出在制作中文詞云時，需要指定中文字體，可以在對象參數中配置。命令樣例如下：

w=wordcloud.WordCloud（font_path="msyh.ttf"）? #加載“微軟雅黑”字體（具體字體文件可在c：＼windows＼fonts中查看）

問題3：根據學生修改代碼后的運行結果，發現加載了中文字體，圖片中的文字可以正常顯示，但是卻以句子的形式呈現（如圖5），為什么？

教師引導學生從中英文詞語呈現的不同之處入手，觀察結果并分析原因：剛才的代碼運行結果中，中文整句顯示，沒有分詞，原因在于中文不像英文那樣單詞之間用空格隔開。Python有第三方的jieba模塊，針對中文進行分詞，專門解決這個問題。命令樣例如下：

txt=" ".join（jieba.lcut（txt））? #使用jieba模塊中的lcut函數，對變量txt里的文本進行分詞，并用" "（空格）將每個詞語分隔開。

問題4：從上面的樣例中，我們學習了在參數設置中加入字體，除此之外，還可以對詞云圖片設置哪些參數，從而生成更好的效果？

教師提供wordcloud相關參數的學習手冊，組織學生自主學習，并開始學生活動：兩人一組，根據參數學習手冊，小組自主學習，嘗試使用更多的參數設置，調整圖片的效果。然后，選擇一篇自己喜愛的文章，設置相應屬性，制作一款個性化的詞云圖片。

問題5：剛才程序生成的詞云圖片都是矩形，如果要調整為指定圖片的樣式，該如何處理？

學生可以查看課件或上網查找相關資料，討論學習相關知識。附加任務：自學蒙版參數mask的設置，在理解前述任務的基礎上，制作指定圖形的詞云圖片，注意原始圖片應為白色背景圖片。

環節四：展示成果，歸納總結

教師點評展示學生上傳的成果，并請個別小組代表上臺介紹。然后，總結Python制作詞云圖片的相關模塊和程序結構，分析本節課活動的總體情況或出現的主要問題。

問題6：在本節課的活動中，我們針對一段文本生成詞云圖片，可以展示文章的主旨。除此之外，詞云還可以有什么用處？

以學生根據活動任務的體驗結果來討論回答，教師介紹詞云在諸多場合中的運用，如崗位招聘的技能需求分析、職業資格考試相關新聞的關鍵詞統計應用、評論區年度熱門閱讀書目推薦、《三國演義》小說的人物出場次數等，如圖6所示。詞云是數據可視化的方式之一，可以讓人們快速抓住信息的要點，突出關鍵的數據，而數據可視化就是把海量的數據以豐富的視覺效果呈現出來，并能夠反映出數據的本質問題，有效提升了數據分析的效率。

問題7：為了更好地呈現數據、挖掘數據，請說說在我們的日常生活中，還有哪些數據可視化技術的運用？（課外拓展）

● 問題引導的策略

1.問題的提出要有目的性，圍繞目標建構知識

教師在課前需要精心設計，將教學內容建構在“問題”的解決過程中。本節課教學內容的問題1用于完善程序的功能，提高程序的通用性;問題2和問題3主要針對詞云制作的核心問題，是程序實現的關鍵步驟;問題4和問題5是在程序正確運行的基礎上，用來進一步優化程序的效果，并適用于打造個性化的成果;問題6和問題7可以拓展學生的思維和視野，加深理解數據可視化的作用和價值，幫助其進行知識遷移，力求學以致用。例如，在分享問題6的觀點時，有學生通過對《荷塘月色》的詞云制作，發現“月光”才是僅次于“荷塘”的關鍵詞，文章是通過對月光的描寫來體現月色，這從另一個角度加深了對該文的認識和理解。問題的提出緊緊圍繞課程目標，以關鍵步驟的實現過程和應用方案，培養學生的計算思維和信息意識，促進核心素養的落地。

2.問題的難度要有層次性，符合思維的邏輯規律

問題的提出要循序漸進，關鍵在于將復雜的問題分解為一系列的小問題，學生在克服小問題的基礎上，依次擴展，逐步完善，最終解決整個問題。本案例從簡單的三步框架開始，逐步加入文件操作、中文字體、jieba分詞、特定形狀等程序代碼，將新的知識問題化，通過發現問題、收集和分析資料、探索答案、形成方案等一系列過程，不斷引導學生主動探索，提高學生的學習水平，培養學生的思維能力。

3.問題的方案要有探究性，促進學生自主學習

問題的解決方案要有跡可循，既不能輕而易舉，也不能過于復雜。教育家馬赫穆托夫曾提出發展性的問題教學，注重在教學中讓學生依據自身的知識基礎進行獨立的探索。本案例中提出諸多問題，要考慮到學生的最近發展區，問題應該基于真實情境，在實踐中發現。例如，導入文本文件，有的學生在通過基礎樣例后就已經開始觀察思考，提出疑問：是否有更好的方式提供文本？又如，程序運行結果錯誤，教師要引導學生從程序結果中去分析，思考可能的原因;同時，對于問題解決的方案也要提供充分的學習資源或多樣化的學習方式，幫助學生積極探索，如詞云對象參數的設置可以提供相應的函數手冊，程序的語法錯誤可以提供主要錯誤自查表，錯誤結果的分析采用小組討論或上網收集資料等方法，引導學生自主探究，去完成問題的最終答案。

● 結語

現代教育家杜威提出了學生中心、活動中心、經驗中心的三中心論，強調“從做中學”，主張通過解決問題進行學習。“問題”是引起思維活動的原動力和牽引力，利用高質量的問題可以實現教學內容的結構化，根據學生的基礎水平將關聯性知識設計成系列問題，由此可將教學目標細化成多個問題，開展有效教學。[3]以問題為引導的教學，能夠促使學生積極探索，主動學習，在問題的解決過程中掌握方法和知識，讓學生依托“問題”的指引，一窺“素養”的芳蹤，從而落實學科核心素養的培養。同時，教師通過對問題的創設，不僅能夠提升挖掘案例價值的能力，加深對課標內涵的領悟，而且有利于在新課改中提高教學能力，促進專業水平的進一步成長。

參考文獻：

[1]任友群，黃榮懷.普通高中信息技術課程標準（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018：59.

[2]黃國慶.問題串教學法在信息技術教學中的應用[J].中小學電教，2017（12）：61-62.

[3]曾文鋒.“教、學、評”一體化視域下問題串創設的實踐[J].福建基礎教育研究，2019（11）：110-113.