Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的“透和趣”

魏東

摘要： Python編程語言因擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，具有膠水語言的特性，在語法簡潔、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)化運(yùn)維等領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異，所以在眾多的編程語言中脫穎而出。作為一門高效的編程語言，Python也適合于人工智能的編程語言。作者以蘇教版初中信息技術(shù)第四章《初識(shí)Python》一課為例，分享在課堂設(shè)計(jì)中如何構(gòu)建趣味課堂，實(shí)現(xiàn)編程教學(xué)的透徹學(xué)習(xí)與理解。

關(guān)鍵詞：趣味學(xué)習(xí);多維設(shè)計(jì);體驗(yàn)式學(xué)習(xí);任務(wù)驅(qū)動(dòng);計(jì)算思維

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2022）05-0039-03

編程語言的學(xué)習(xí)需要在興趣支撐下構(gòu)建知識(shí)體系，才能真正地將語言學(xué)透學(xué)精，并靈活運(yùn)用于學(xué)習(xí)、工作中問題的解決。但在傳統(tǒng)課堂中，如果不改變教育模式，依舊選擇“包辦”的教學(xué)模式，將會(huì)逐步扼殺學(xué)生對(duì)新事物的探索欲望與想法，從而使其喪失興趣，變主動(dòng)學(xué)習(xí)為被動(dòng)學(xué)習(xí)，違背真正意義上的教育初衷。《初始Python》作為學(xué)生認(rèn)識(shí)Python的第一課，對(duì)學(xué)生學(xué)好并有興趣學(xué)完這門編程語言起著至關(guān)重要的作用。因此，筆者認(rèn)為起始課的設(shè)計(jì)關(guān)鍵不在于內(nèi)容的多，而在于學(xué)生興趣的建立以及軟件的基本使用和對(duì)軟件功能的認(rèn)識(shí)。基于這一認(rèn)識(shí)，筆者最終將教學(xué)內(nèi)容確定為掌握最基本的操作，以體驗(yàn)Python創(chuàng)作出的作品的強(qiáng)大效果為主，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的熱情。

筆者執(zhí)教的蘇州市公開課《初識(shí)Python》，授課對(duì)象是蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校學(xué)生，在40名學(xué)生中，1名學(xué)生有C++學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，7名學(xué)生學(xué)過Scratch等編程類軟件，其余學(xué)生程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)幾乎為0。在提前接觸學(xué)生時(shí)，筆者將學(xué)生分成六個(gè)組，每組選一名信息技術(shù)能力較強(qiáng)的學(xué)生任組長，通過棒棒糖等小禮品拉近與學(xué)生的距離，讓學(xué)生盡量敞開心扉進(jìn)行交流，為下周的開課做好情感鋪墊，鼓勵(lì)學(xué)生大膽思考，勇于嘗試，不斷實(shí)踐，并逐漸探索學(xué)生的表達(dá)方式，為后期的正式開課做好儲(chǔ)備。

經(jīng)過磨課和對(duì)學(xué)生情況的初步認(rèn)識(shí)，筆者將本節(jié)課的內(nèi)容設(shè)計(jì)為四個(gè)維度，每個(gè)維度設(shè)計(jì)多個(gè)梯度，屆時(shí)現(xiàn)場根據(jù)學(xué)生的反饋動(dòng)態(tài)調(diào)整。努力實(shí)踐讓學(xué)習(xí)變成學(xué)生自己的事情，讓學(xué)生按照自己的節(jié)奏和方式去學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生在學(xué)生身上。

● 創(chuàng)設(shè)情境，認(rèn)識(shí)新朋友Python

Python第一課如何引入呢？正確的打開方式是什么呢？為節(jié)約時(shí)間，減少不必要的煩瑣操作，筆者采用了直接引入的方式：先拋出Python圖標(biāo)（如下頁圖1）猜圖，讓學(xué)生先觀察軟件圖標(biāo)的特點(diǎn)，總結(jié)出圖標(biāo)由藍(lán)色與黃色的兩條大蟒蛇組成;再由對(duì)Python有過了解的學(xué)生的討論，引出這是Python軟件，了解軟件的創(chuàng)始人是來自荷蘭的吉多·范羅蘇姆（Gudio van Rossum） ，他有一句名言“人生苦短，我學(xué)Ptyhon”。學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中加深了印象，通過給出提示音標(biāo)，學(xué)生齊讀，讓學(xué)生能夠正確拼讀Python。

● 探究新知，多維度任務(wù)設(shè)計(jì)

Python編程敲代碼是冷冰冰的，為了讓枯燥的敲代碼變得有意義和有情趣，筆者設(shè)計(jì)了認(rèn)識(shí)新朋友Python并與之展開對(duì)話的情境，從人機(jī)對(duì)話需要共通的語言進(jìn)行交流入手，讓學(xué)生明白學(xué)以致用，同時(shí)又飽含濃濃的人情味兒。為實(shí)現(xiàn)與Python的對(duì)話，筆者創(chuàng)設(shè)驅(qū)動(dòng)問題如下：①在哪里對(duì)話？②用什么語言？③用什么形式？④如何實(shí)現(xiàn)一問一答？⑤如何實(shí)現(xiàn)多問多答？這些問題為后續(xù)的多維度設(shè)計(jì)做好了鋪墊。

1.任務(wù)一：創(chuàng)建Python應(yīng)用程序

對(duì)Python的教學(xué)應(yīng)以小切口進(jìn)入，對(duì)軟件的基本操作應(yīng)該實(shí)現(xiàn)百分之百的教學(xué)效果，所以筆者以操作圖、演示和生產(chǎn)車間（代碼編寫環(huán)境）與超市（運(yùn)行結(jié)果展示）的類比講解，通過對(duì)學(xué)生視覺、聽覺等感官刺激，使學(xué)生掌握文件的新建、保存、打開和保存類型（如圖2）。

2.任務(wù)二：對(duì)話Python

IB課程文件中寫道：“我們相信探索是學(xué)生學(xué)習(xí)的最好方法。在探究中學(xué)生形成自己的問題，設(shè)計(jì)自己的探究，評(píng)估各種可以用來支持自己探究的方法，接下來開展有助于找到問題答案的研究、實(shí)驗(yàn)、觀察和分析。”

目前，教師設(shè)計(jì)以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，這也讓學(xué)生擁有了不斷嘗試與調(diào)整自己的機(jī)會(huì)。在探索的過程中，學(xué)生即便是遇到了棘手的問題，也會(huì)有意識(shí)地去尋求同伴的幫助與協(xié)作，而和同伴一起解決問題，也能夠讓學(xué)生體會(huì)到合作的力量和美好。

在此環(huán)節(jié)，涉及本節(jié)課的Python編程基礎(chǔ)知識(shí)如圖3、圖4所示。因此，筆者采用學(xué)生探索、小組合作的方式，加強(qiáng)學(xué)生體驗(yàn)，使其在探究、試錯(cuò)與合作的過程中掌握知識(shí)。

人機(jī)對(duì)話和人與人的對(duì)話方式不同，筆者通過直接輸入對(duì)話的錯(cuò)誤方式，讓程序產(chǎn)生報(bào)錯(cuò)提示，使學(xué)生意識(shí)到要想實(shí)現(xiàn)與Python的對(duì)話，就需要學(xué)習(xí)Python的語言。那如何讓Python看得懂我們想對(duì)它說的話呢？教師引出輸出語句print（），講解格式要點(diǎn)。只有問，何來答？引出輸入語句input（）。學(xué)生在實(shí)踐過程中，不可避免會(huì)出錯(cuò)，而糾正錯(cuò)誤的過程就是學(xué)習(xí)的最好方式，學(xué)生在實(shí)現(xiàn)一問一答中試錯(cuò)、糾錯(cuò)、合作。

3.任務(wù)三：多問多答

學(xué)生在掌握以上知識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合教師提供的學(xué)習(xí)素材，再去思考與嘗試實(shí)現(xiàn)多問多答。學(xué)生復(fù)制、粘貼代碼，兩段相同的代碼就可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)兩次對(duì)話，如果有更多次的對(duì)話，可以繼續(xù)復(fù)制粘貼，重復(fù)代碼為后續(xù)的循環(huán)做了鋪墊，這樣有梯度與層次的問題設(shè)計(jì)，有利于計(jì)算思維的形成。最后，教師對(duì)學(xué)生遇到的問題進(jìn)行總結(jié)，節(jié)省課堂時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率。

4.學(xué)情檢測(cè)，PK搶答

若要進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，可通過激勵(lì)措施檢驗(yàn)學(xué)情，獲得反饋。本節(jié)課輸入（input）和輸出（print）基本語句、程序運(yùn)行（F5）、文件后綴（.py）等基礎(chǔ)知識(shí)是教學(xué)重點(diǎn)，務(wù)必讓學(xué)生在課上就能牢固掌握。學(xué)生通過屏幕提示（如圖5），舉手搶答。通過玩具、糖果等獎(jiǎng)品的激勵(lì)，學(xué)生積極思考學(xué)習(xí)的新知識(shí)，強(qiáng)化理解和記憶，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)百分之百達(dá)成率。

● 提升興趣，體驗(yàn)Python豐富功能

Python到底能做些什么？絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)此并不了解。筆者通過繪圖（畫圓、畫螺旋、畫櫻花樹）、王者榮耀、人工智能、讀心術(shù)等讓學(xué)生體驗(yàn)Python強(qiáng)大的融合能力，以此激發(fā)學(xué)生的探索欲望與學(xué)習(xí)興趣，這也是本節(jié)課的亮點(diǎn)所在。

（1）通過Turtle模塊，調(diào)用Python多姿多彩的畫圖功能，Python可以妙筆生花，畫出的螺旋、彩色圓、櫻花樹栩栩如生，如圖6、圖7、圖8所示。

（2）Python不僅可以繪圖，還廣泛應(yīng)用在游戲開發(fā)領(lǐng)域，如王者榮耀。

（3）Python不僅可以擴(kuò)展軟件，還可以實(shí)現(xiàn)人工智能硬件擴(kuò)展。學(xué)生以小組為單位，體驗(yàn)小微剪刀石頭布游戲及跑步計(jì)數(shù)功能。

（4）Python不僅可以實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的對(duì)接，還可以讀取人的所思所想，體驗(yàn)讀心術(shù)。學(xué)生選取代表秘密寫下1至31之間的任一個(gè)數(shù)，經(jīng)過5次運(yùn)行，每1次運(yùn)行，如果數(shù)字在里面，敲入Y，如果不在，敲入N，5次運(yùn)行確認(rèn)出心里所想的數(shù)字，讓Python“讀出”你的所想。神奇的體驗(yàn)，學(xué)生非常興奮。

在此環(huán)節(jié)，學(xué)生充分體驗(yàn)了Python各種強(qiáng)大的功能，意識(shí)到原來Python可以做如此多的事情，充分激發(fā)了學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力。

● 提煉升華，創(chuàng)新面向未來的教育

朱永新說：“未來不是我們要去的地方，而是我們正在創(chuàng)造的地方。”人類社會(huì)正在經(jīng)歷由人工智能引領(lǐng)的第四次工業(yè)革命，人工智能作為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)技術(shù)仍然存在各種問題亟待解決，而青少年是國家未來發(fā)展的新生力量，他們的素質(zhì)和能力對(duì)國家未來的發(fā)展有著長遠(yuǎn)的影響。

真正優(yōu)秀的Python編程語言教學(xué)，應(yīng)該能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不泯滅學(xué)生的好奇心與創(chuàng)造力。不僅要讓學(xué)生能夠理解重要概念、基本技能和知識(shí)，而且要讓他們能夠?qū)π率挛铩⑿聠栴}具有積極的態(tài)度并付諸實(shí)際行動(dòng)。在每一次的課堂中，教師都應(yīng)把原有知識(shí)作為“生長點(diǎn)”，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，能夠在原有知識(shí)結(jié)構(gòu)上通過主動(dòng)探究與發(fā)現(xiàn)“生長”出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，這也是終身學(xué)習(xí)的方式。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生的合作以及相互評(píng)價(jià)與指導(dǎo)，在潛移默化中提升了學(xué)生對(duì)人的關(guān)懷、信任、尊重。這樣，育才、育德、育人的教育初心就得到了真正體現(xiàn)。

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