項目化學習在高中Python編程教學中的應用

周靜 吳涵

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》頒布后，配合新課標的五套高中信息技術新教材也陸續出版，盡管各版本教材側重有所不同，但算法與程序設計的編程語言普遍采用了Python。Python是一種跨平臺的計算機程序設計語言，具有簡潔性、易讀性、可擴展性、可移植性、開源以及強大的類庫等優勢，易于高中學生理解與掌握。項目化學習注重實踐性，強調自主性，關注實用性，能夠很好地適應高中信息技術新課改的要求，將其應用于高中Python編程教學中，通過項目任務有機整合Python編程理論知識與操作實踐，能給予學生充分展示自我能力的平臺與機會，讓學生在真實情境中自主探究、互動討論、實踐操作并解決問題，加深對知識、技能以及操作的理解和記憶，全面提高綜合素質能力。下面，筆者以《散點圖的應用——繁花曲線的生成》為例，談一談項目化學習在高中Python編程教學中的應用。

基于真實情境的項目設計

學習項目設計的初衷應考慮項目內容是來源于真實情境的，是貼近學生學習與生活的，是學生比較感興趣的。設計的項目也應緊緊圍繞教材知識結構，挖掘利用現有資源，組織符合項目化教學要求的資源，要能充分體現信息技術學科的特色與風格。

在《散點圖的應用——繁花曲線的生成》教學中，筆者設計了繪制繁花曲線的項目，分三課時完成教學任務。課堂伊始提及“繁花曲線”，有些學生可能會感到陌生，于是筆者播放了有關“繁花曲線介紹”的視頻，讓學生發現繁花曲線圖案其實在日常生活中隨處可見，激發學生的學習欲望與好奇心。緊接著，導入項目要求，明確學習目標，讓學生學會使用Python的turtle庫和math庫來繪制散點圖，并利用散點圖知識設計繪制生成屬于自己的繁花曲線。

基于團隊協作的項目規劃

在導入學習項目后，為保證項目化教學的有序開展，教師應引導學生開展團隊合作，指導學生科學合理分工和合作，制訂任務分配表，確保學生人人有事做，然后引導學生借助團隊力量完成項目任務分配、項目需求分析、項目方案設計等，培養學生分析問題的能力。

在《散點圖的應用——繁花曲線的生成》導入學習項目后，學生比較茫然，不知道第一步該做什么。此時，筆者拋出以下探究問題：如何計算點的坐標？θ1與θ2有什么關系？如何計算小圓的圓心？如何在小圓圓心（x，y）已知的情況下計算小點的位置？這些問題單靠某一位學生是無法解決的，這時學生就有了合作的需求。因此，筆者組織學生進行團隊組建，明確任務分工，引導學生抽象問題進行數學建模，幫助學生理清研究思路，依據提出的探究問題來制訂項目計劃，設計項目方案。

基于實踐探究的項目實施

項目實施的過程實際上是學生不斷發現問題、探索問題并解決問題的過程，在這個過程中學生的學習潛能被不斷挖掘出來，他們通過小組討論交流、分工協作、實踐操作等方式，將所學知識與技能遷移到實施的項目中，各方面能力與素質得到提升。在項目實施過程中，教師是參與者和指導者，要為學生提供必要的資源，指導學生圍繞項目要求，結合實際情況開展探究活動，并在項目實施的關鍵處給予學生點撥與啟發，幫助學生尋找完成項目的突破口，提高學生參與項目的積極性與成就感。

在《散點圖的應用——繁花曲線的生成》教學中，筆者為每組學生提供了不同尺寸的繁花曲線尺、庫函數速查文檔、turtle庫參考文檔以及導學案，并帶領學生回顧了高一數學中三角函數知識、Python math庫相關知識。各小組成員明確自己在小組中的任務后，按照任務分配各自忙碌起來。有的學生利用繁花曲線尺手動繪制生成繁花曲線，通過控制變量法探索繁花曲線上點的坐標變化規律;有的學生運用數學知識進行公式計算，自主推導計算點的坐標數學表達式;有的學生運用math庫書寫坐標表達式，并嘗試使用turtle庫知識繪制散點圖……通過以上自主實踐探究過程，學生能總結出影響繁花曲線的生成因素，會運用Python編程書寫坐標表達式，繪制散點圖，但是如何通過編程自動生成繁花曲線仍是難點。此時，筆者為學生詳細講授turtle庫知識，并演示幾個簡單案例，同時為學生準備《繁花曲線散點圖.py》源程序，但程序不完整，需要學生結合之前探究的知識補充完善程序，設置參數，最后調試運行查看編程生成的繁花曲線。此外，小組還將各自選取主題，實現繁花曲線在生活中的應用。在整個項目實施過程中，學生是學習的主體，他們通過自主探究、觀察、推演、協作等方式獲取新知，提升了問題解決與知識運用推廣能力。

基于互動共享的項目交流

項目完成后通常會生成項目作品，各組推選代表展示分享本組的作品，加以解說，并與其他組進行互動交流。在項目交流過程中，應注重發揮學生的主觀能動性，讓其組織語言表達想法，分享小組項目規劃過程、分工情況、實施過程中遇到的問題、解決方案以及過程中獲得的收獲等，這是思維碰撞的過程，也是學生核心素養提升的過程。

在《散點圖的應用——繁花曲線的生成》的項目交流階段，由小組推選組員分享項目實施過程中的經驗與收獲，展示小組探究影響繁花曲線形狀因素、尋找軌跡坐標規律、推導坐標表達式的成果，依據小組選取的不同類型主題，展示小組手動繪制繁花曲線圖和程序自動生成的繁花曲線圖，并對其他學生提出的問題進行解答。

基于多元開放的項目評價

項目化學習不僅注重對學習成果的評價，更注重對學習過程的評價。項目化學習評價圍繞是否實現教學目標展開，堅持以學生成長為導向，由學生本人、同伴、教師等多元主體共同參與，對學生的學習態度、活動參與度、知識接受度、任務達成度以及最終形成的項目作品等多方面進行綜合考量與評估，全面考察學生的發展。

在《散點圖的應用——繁花曲線的生成》的項目評價階段，采用學生自評、組員互評、教師點評方式開展，對學生在小組中活躍貢獻度、學生探究過程中的態度、是否通過Python編程生成繁花曲線以及繁花曲線美觀性藝術性等方面進行綜合考量，充分發揮評價對項目式學習的導向作用。

結語

項目化學習在激發學生學習興趣、培養探索精神、提升自主探究能力與團隊協作能力等方面有天然的優勢。因此，在高中Python編程教學中采用項目化學習方式開展教學活動，教師要認真學習項目化學習理論知識，并結合具體的教學內容開展項目實踐活動，充分調動學生學習的主動性、積極性與創造性，讓學生在項目活動過程中探索獲取新知，鍛煉技能，提升能力，使學生得到全面的發展，將培養學科核心素養真正落到實處。