Python 編程的課程設(shè)計研究

尤作林

本文探討了小學(xué)圖形化編程的教學(xué)目標(biāo)，提出教學(xué)安排，以游戲化項(xiàng)目式教學(xué)方法實(shí)現(xiàn) Python編程的圖形化編程教學(xué)，探索從 scratch 到 Python的過渡方法，對培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及學(xué)習(xí) Python的興趣具有積極作用。

Python當(dāng)前在很多領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛，基于 scratch 的圖形化編程是當(dāng)前中小學(xué)學(xué)習(xí) Python的重要方法，為了讓學(xué)生早期接觸 Python，培養(yǎng)計算機(jī)思維，可以采用 Python圖形化編程的方法，將編程細(xì)化為簡單、有趣的項(xiàng)目來學(xué)習(xí)。

教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)在于讓學(xué)生掌握使用 scratch 進(jìn)行圖形化編程的能力，形成對 Python語法的認(rèn)識，可以通過 Python進(jìn)行簡單編程。就過程與方法上，通過教師講解先導(dǎo)知識，學(xué)生通過協(xié)助學(xué)習(xí)及自主探究的方式，形成對 Python的認(rèn)識。在圖形化編程的過程中，增強(qiáng)對學(xué)習(xí) Python的興趣。

教學(xué)安排

學(xué)習(xí)階段，需要掌握 scratch 圖形化編程軟件的操作方法，基于相關(guān)模塊來學(xué)習(xí)條件、循環(huán)等編程命令的使用。項(xiàng)目應(yīng)用階段為學(xué)生創(chuàng)作，目的在于提高解決實(shí)際問題的能力，如制作門鈴、樓道感應(yīng)燈和音樂盒等作品。

這幾個階段的難度逐漸增加、逐漸復(fù)雜，學(xué)習(xí)過程中隨著難度的增加及語句的復(fù)雜性不斷提高，學(xué)生可能會喪失對學(xué)習(xí) Python的興趣，為了讓學(xué)生始終保持興趣，形成對Python編程的熱愛，需要教師采用游戲教學(xué)的方法來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，通過學(xué)生動手操作及運(yùn)行程序來得到成就感、滿足感。在教學(xué)內(nèi)容安排上，基于學(xué)生不同的年齡段安排符合其年齡、認(rèn)知特點(diǎn)的內(nèi)容，隨著其年齡的增加，抽象程度也逐漸增高。

教學(xué)過程及設(shè)計

采用游戲化的項(xiàng)目式教學(xué)。設(shè)計教學(xué)情節(jié)，例如小女孩為小朋友介紹前往 Python王國的方法（安裝 Python軟件）;小蟒蛇帶領(lǐng)小朋友尋找新朋友，介紹使用 Python語言來通過電腦來進(jìn)行交流;采用 Python程序計算水果總價;幫小動物畫五角星等。

借鑒學(xué)生以往采用 scratch 編程的經(jīng)歷，教師首先為學(xué)生提供成品 Python代碼，用模塊化、圖形化的方法來讓學(xué)生研究與討論，來了解代碼的作用與結(jié)構(gòu)，弄明白代碼片段的意思，從提供的代碼中選擇片段進(jìn)行拼接及調(diào)試，從而讓代碼正常運(yùn)行。提前為學(xué)生講解程序的結(jié)構(gòu)，說明核心代碼的作用，從而方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。由于學(xué)生都已經(jīng)使用 scratch 進(jìn)行過模塊化編程，因此這一方法學(xué)生容易理解，可以在短時間內(nèi)上手。

學(xué)習(xí) Python時，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際體驗(yàn)、探索的過程中來學(xué)習(xí)。例如教師編寫“抽獎”小游戲的 Python代碼，讓學(xué)生先抽獎，在實(shí)踐過程中了解代碼的作用、程序的結(jié)構(gòu)。為學(xué)生提供編寫好的代碼，讓學(xué)生將整個代碼視作圖形來分析程序的結(jié)構(gòu)，通過拼接來探索邏輯運(yùn)算符的作用，幫助學(xué)生認(rèn)識抽獎游戲的實(shí)質(zhì)。通過程序來模擬游戲化情境，為學(xué)生說明游戲的方法，比一比誰贏得最多，從而提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的熱情。對 scratch 案例進(jìn)行分析，讓學(xué)生以自己熟悉的形式來認(rèn)識抽獎程序的算法結(jié)構(gòu)，從而自然地轉(zhuǎn)到 Python的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)時復(fù)習(xí)隨機(jī)數(shù)的生成，為學(xué)生提供能從 1～9 中隨機(jī)生成整數(shù)的代碼，學(xué)生自行嘗試將代碼修改為從 1～3 中隨機(jī)生成整數(shù)的代碼。學(xué)生成功完成操作后，教師再次為學(xué)生展示代碼，講解抽獎活動的邏輯是生成隨機(jī)數(shù)并進(jìn)行比較，從而判斷是否中獎及獎項(xiàng)，之后讓學(xué)生嘗試編寫該程序，如圖 1 所示。完成后教師提出具體要求“玩家有 100 枚硬幣，每次抽獎費(fèi)用10 枚硬幣，當(dāng)抽到一等獎、二等獎、三等獎時分別獎勵 30枚、20 枚、10 枚硬幣，繼續(xù)提供代碼，讓學(xué)生對代碼進(jìn)行拼接，探索玩家中獎的概率。之后從商家角度來探討該如何優(yōu)化游戲才能提高自己的效益，如降低二等獎中獎概率、減少獎勵硬幣數(shù)量、增加抽獎所需硬幣數(shù)量等，從而讓學(xué)生認(rèn)識到算法的重要性。學(xué)生成功嘗試后，教師可以為學(xué)生展示基于 Python 的智能算法并發(fā)放給學(xué)生，讓學(xué)生通過游戲認(rèn)識到該算法如何讓玩家早期獲利，后期越玩越虧。

教學(xué)評價

教學(xué)評價包括了總結(jié)性評價及過程性評價。總結(jié)性評價發(fā)生于課堂結(jié)課時，學(xué)生完成綜合性作品或項(xiàng)目，教師對完成情況進(jìn)行評價。過程性評價發(fā)生于學(xué)習(xí)過程中，由家長、同學(xué)、教師共同參與評價。

Scratch 軟件可以為小學(xué)生學(xué)習(xí) Python帶來很大助力，通過圖形化編程來培養(yǎng)計算機(jī)思維，是一種行之有效的方式。基于 STEAM 理念的指導(dǎo)，采用游戲化的教學(xué)方法來讓Python課程的學(xué)習(xí)變得更加有趣，提高學(xué)生對編程的興趣。