基于學科核心素養的高中信息技術Python教學初探

陳益峰 秦紅兵

摘? 要 基于高中信息技術學科核心素養要求，以Python課程為研究媒介，在論證高中信息技術開設Python的重要性及必要性的基礎上，一方面通過Python教學設計，消除以往高中信息技術程序語言模塊重算法、輕思維的弊端，促進程序設計思路與程序調試應用的協同性;另一方面構建Python合理教學實施方案，強化“編程序、讀程序、改程序”的教學實施，提升高中生問題發現、分析、解決的綜合能力，其間注重計算思維核心素養的培養。

關鍵詞 高中信息技術;核心素養;計算思維;Python

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）07-0090-02

1 為什么學Python：重要性及必要性解讀

重要性解讀? Python的重要性主要體現在兩個方面。

一方面，Python代表了高中信息技術教育的重要趨勢?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）指出：“將知識建構、技能培養與思維發展融入到運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中。”換言之，新時期高中信息技術教育應積極運用軟件、硬件工具，以此展開信息技術知識、技能的高度聚合，并通過數字化工具踐行學以致用、知行合一。Python作為一種主流的程序開發語言，能夠很好地兼容基于項目學習方式的多元需求。

另一方面，Python體現出核心素養下高中信息技術教育的重要價值。20世紀80年代至今，我國高中信息技術學科經歷數次方向轉變，從早期的計算機選修課到計算機必修課，再轉型為信息技術課，教學思維發展路線為“計算機文化素養→信息文化素養→信息思維素養”，在知識層次維度逐漸由表及里、由易到難。Python相比舊版教材中涉及的初級知識（如計算機操作、文字處理、網絡運用等），更能體現本學科的內在價值。

必要性解讀? 程序員中流行這樣一句話：“Life is

short， you need Python.”（人生苦短，你需要Python。）

這句話從側面反饋出該語言簡潔、方便、高效的優勢，相對C/C++、Java等主流編程語言，Python在教學方面具有更明顯的優勢。從學情實際出發，高中信息技術開設Python的必要性更明顯，主要包括以下三個方面的原因。

1）Python適用于高中階段學生編程水平。《標準》必修課程模塊一“數據與計算”中明確要求“掌握一種程序設計語言的基本知識”，即高中階段不以培養專業程序員為目標。Python同時具有簡單、易學、明確等優勢，特別是在語言表達風格上類似于自然語言，例如：

age=int（input（“請輸入當前年齡：”））

if age<18：

print（“你屬于未成年人”）

以上代碼用自然語言表述即為“小于18周歲的是未成年人”。即便學生具有ActionScript、C語言等經驗，也能夠輕松地理解內涵，較容易上手。

2）Python具有教學環境的強大適應能力。信息技術教育需要一定的硬件環境支持，如最基本的計算機教室，考慮到我國高中階段信息技術資源分配不均衡，在編程語言教學中不適合選擇過于專業的語言項目。而Python是一種開源語言程序，既不需要付出過高經濟代價購買正版軟件，也可以在多種操作平臺（Windows、Linux、Android等）進行移植，便于組織教學。

3）Python在實操方面可滿足個性化思維。從技術層面說，Python是一種面向對象編程語言，集成了豐富類庫，便于可嵌入性、可擴展性操作，學生的個性思維可以充分展現出創造力;同時設計了規范代碼格式（強制縮進），以培養學生良好的程序語言書寫習慣。

2 怎樣進行Python教學設計：把握核心素養培養主次

以計算思維核心素養培養為主要目標? 信息技術四種核心素養相互獨立又相互滲透，在具體教學內容上的呈現程度是有區別的。高中信息技術Python教學的主要內容是程序編寫，影響教學質量及學習效果最大的要素并不是軟件或硬件，而是學生能否根據對“現實問題的抽象”將其轉化成“程序語言的表達”，整個過程都離不開計算思維的作用。通過解讀《標準》中計算思維核心素養，可歸納為“界定問題→抽象特征→建構模型→分析數據→解決方案”，Python教學中促使學成養成這種思維習慣是第一目標。

如解決“固定長度線段圍成圓形、正方形，哪個面積更大”的問題，以計算思維核心素養培養為目標，需要先讓學生“界定問題”，即抓住問題的核心要素（半徑r和邊長a）;再進行“抽象特征”的轉化，即將線段（l）轉化成圓形面積、正方形面積公式;在此基礎上“建構模型”，包括l長度輸入模塊、半徑及邊長計算模塊、面積計算模塊、面積比較模塊、較大值及對應圖形輸出模塊等;隨后取一定區間的數值反復輸入、輸出，“分析數據”過程中找出規律所在;最后提交方案。

以其他三種核心素養培養為輔助目標? 信息意識、數字化學習與創新、信息社會責任三種核心素養在Python教學中也有體現，但相對計算思維而言并不強烈，且任何學科核心素養培養都不是一蹴而就的，隱性屬性的核心素養可以設定為輔助目標。如在程序設計過程中普及“黑客”“紅客”等知識，將網絡安全與社會穩定聯系起來，以培養高中生的信息社會責任核心素養。又如在學習Python的過程中，將現實中的問題作為教學案例，引導學生主動嘗試應用Python解決現實問題，以增強其信息意識核心素養等。

以自主、探究、合作教學為途徑? 自主、探究、合作是《標準》提出的三種學習方式，為保障教與學的對稱性，高中信息技術Python教學中也應構建對應的教學方式，由教師主導采用靈活的組織方式。如分組合作、項目教學、翻轉課堂等多種形式，從“程序員”的視角展開師生互動，利用Python解決現實中的問題，其間注重學生創造性思維的引導，關注不同個體對待程序設計的差異性，確保獨立思考與團隊合作的協同。

3 如何進行Python教學：編程序、讀程序、改程序

編程序：筑牢Python根基? 任何一門知識或技能的獲得，都需要從基礎做起，切不可好高騖遠?！稑藴省芬矎娬{“在接受信息技術教育過程中逐步形成”。結合一般教育實踐邏輯，高中信息技術Python作為新學科也必然要從基礎學起。然而，相對高中文化課（如語數外等）而言，信息技術本身是一門實踐性較強的課程，正所謂“百聞不如一見，百見不如一練”，直接上手編程序是一個可行且高效的方法。在筑牢Python根基的過程中，教師可選擇一些相對簡單的代碼模塊，讓學生通過練習掌握這一編程語言的風格、規律，如“print（"Hello， World！"）”語句，用來理解“Print”的作用是打印輸出。又如“if…else…”語句的練習，有助于培養學生的條件判斷思維。

但必須要注意的是，程序編寫不等同于“敲代碼”。當前我國高中信息技術教學活動中存在一種誤區，即強調教師的過度服務職能，將一切硬件、軟件、材料都準備好，學生在坐享其成的基礎上完成學習項目，這明顯不利于核心素養形成。實操技術包括Python工具認識、環境配置、解釋器安裝、應用搭配等，學生應能夠從無到有搭建一個Python開發環境，核心素養培養的效能也可得以發揮。

讀程序：掌握Python原理? 嚴格意義上說，Python不僅是一種編程語言，也代表了一種邏輯思維，在整個編程語言工具開發、完善的過程中不斷進行語法結構、語用元素、語言功能的調試和優化，進而形成有章可循的規律。高中學生要達到觸類旁通、舉一反三，就需要透過Python表象觀察本質，掌握這一編程語言的基本應用原理。讀程序是一個有效的教學途徑，它并不受課堂教學環境的限制，教師通過發布一些程序片段，讓學生參照示例解讀，用自然語言描述出來，以此提高程序語言理解能力。

但這里存在一個大前提，即要讀懂Python程序，必須掌握一些基本語句內涵，包括英文符號的含義等，就如同語文教學中學習生字，數學教學中認識數字。系統梳理Python編程語言理論模塊，如“控制語句”中if、try、for class等的含義及應用，按照理解難度由低到高梳理“表達式”“函數”“類”“對象方法”等。

改程序：提升Python技巧? 高中信息技術Python教學中要引入“bug”的概念，讓學生明白編程中出現運行錯誤是正常情況，即便能夠運行、編譯、輸出，也不意味著程序盡善盡美，要嘗試進一步尋求優化的可能。

改程序是一種有效的技巧提升手段。在教學過程中，教師可以提供一系列同等功能的程序片段，讓學生自行判斷并優化修改。這一過程不僅鍛煉了學生的判斷能力，也強化了對Python語言的運用能力。如被修改的程序是以“if…else…”語句描述的，讓學生利用“while”語句進行修改，要求達到同樣的編程效果。同時，改程序也可以作為高中信息技術家庭作業形式出現，彌補長期以來該學科缺乏量化評估的缺陷。

4 結語

Python作為一種開源語言，在互聯網上有著海量的學習資源，各種論壇、社區、自媒體等都是學生自主學習的平臺。教師要引導學生跨越課堂教學局限，主動向“互聯網+信息技術”領域過渡，不僅有利于其Python水平的提升，也為學科核心素養培養提供了有利條件。■

參考文獻

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