基于UbD的初中Python編程教學設計與實踐研究

梁婷 李艷

摘要：UbD（Understanding by Design）是一種追求理解的教學設計模式，提倡“逆向設計”，即以目標為導向，教學評價設計優先于教學活動設計。本研究將UbD應用于初中Python編程教學，分析了現存問題，闡述了UbD的概念及應用于初中Python編程教學的可行性，最后圍繞具體課例進行教學設計并開展實踐研究，探索UbD在初中Python編程教學的應用經驗，以期能夠為初中信息技術教師更好地開展Python編程課程提供借鑒。

關鍵詞：UbD;初中信息技術;Python教學設計;編程教育

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）07-0000-04

近幾年，青少年編程教學成為熱點，Python以其簡單易學、語法簡潔且突出邏輯思路[1]的特點成為初中編程教學的主要程序設計語言。但由于教學內容新，教師普遍缺乏教學經驗，使得初中Python編程教學存在兩大類問題：一是采用游戲化平臺和開源硬件支持的Python課程，以活動或闖關任務教授新知，學生學習興趣很高，但容易忽視對所學知識的梳理和內化，一旦脫離這些平臺或硬件支持，知識遷移難以完成;二是純代碼的教學會讓學生產生距離感，加之教學實例大多以數學問題為主題，脫離生活實際，學生更易產生抵觸心理。

● UbD理論

UbD（Understanding by Design）是一種追求理解的教學設計理論，由Grant Wiggins和Jay McTighe于1998年首次提出，該理論提倡“逆向設計”，要求設計者首先確定預期結果，其次確定合適的評估證據，最后設計學習體驗和教學活動，是對傳統教學設計模式的一種翻轉。此方法可以有效解決傳統設計中的兩個誤區，即“以活動為導向的設計”和“灌輸式學習”，讓學生真正收獲理解。[2]通過UbD追求理解的理念的引導，能使學生積極地對知識進行意義的建構和遷移，且UbD提倡基于真實生活情境的評價，對學生問題解決能力的培養有促進作用。

美國中西大學曾開展過一次教學實驗，其實驗結果證明了基于理解式的教學對發展學生持久性學習具有一定的優勢[3]，信息學科核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任[4]等方面，持久性學習對以上核心素養的形成具有促進作用，可見，基于理解的教學模式有益于初中信息技術教學達成培養目標。編程教學的初衷也是培養學生理解并能夠運用知識解決生活中的實際問題，因此，追求理解的UbD理論和學校教學任務以及編程教學的初衷都是吻合的。

● 基于UbD的初中Python編程教學設計

根據逆向教學設計相關理論，筆者針對Python內置模塊turtle教學開展了基于UbD的逆向教學設計，其中主要包括以下三個步驟。

1.制訂目標

結合江蘇省教育廳印發的《江蘇省義務教育信息技術課程綱要（2017年修訂）》中“算法與程序設計”模塊的教學目標——了解算法設計的一般方法，了解一種程序設計語言，嘗試利用一種程序設計語言實現簡單的算法，了解利用計算機進行問題求解的基本思想、方法和過程[5]，筆者使用目標制訂模板設計了Python中turtle模塊的教學目標，如表1所示。

2.確定評估證據

教師將學生放入真實的情境中，完成和生活相關的實例任務，并結合Python內置模塊turtle教學內容，選取生活中的導航軟件為主題，通過GRASPS要素工具建構如下表現性任務：請同學們作為軟件工程師（角色Role）為學校（情境Situaition）設計服務于師生（對象Audience）的小金機器人（產品Perfomance）導航系統（目標Goal）;要求打開系統后會首先問用戶“請問您想去哪里？”，待用戶向系統輸入“目的地”之后，小金會使用“御用導游”（海龜turtle）將線路圖完整地繪制給用戶，并輸出回答“您好，目的地線路圖已到達屏幕，請查收”（標準Standards）。

表現性任務的評價量規要結合任務的具體內容來確定其標準，根據小金機器人導航系統任務確定的具體評估證據如下：

（1）對任務進行分析和算法設計，并能用自然語言描述算法。

（2）能夠完整實現Python編程的全過程，從打開IDLE、新建文件、編寫代碼并調試運行這三個主要過程的完成度來體現。

（3）代碼編寫正確，且格式規范。①符號均在英文狀態下輸入，格式規范整齊。②導入模塊語句以及模塊中方法的使用語句均編寫正確。③輸入和輸出函數語句編寫正確。

（4）有一定的創新度。除了表現性任務的評估證據，還需要配合傳統的評估手段來完善對學生理解程度的評估，使用課堂隨堂測試如選擇題等形式評估學生對以下基本概念的掌握：①print（）和input（）函數分別實現輸出和輸入數據的功能;②turtle是Python內置模塊，其中包含的方法fd（）、rt（）分別能實現前進和右轉兩個功能;③IDLE是Python的編程環境，“.py”是Python文件的拓展名。

3.教學活動的設計

在明確的目標引導和評估標準下，筆者對教學活動進行了設計（如下頁表2），并采用WHERETO元素來檢驗設計的有效性和參與性。

● 基于UbD的初中Python編程教學實踐

在基于UbD的初中Python編程教學設計參考下，筆者選取了蘇州某中學初二年級的一個班級開展了教學實踐，并利用易加學院平臺授課。教學實踐班級的學生均系統地學習過APP INVENTOR，有一定的編程基礎，不過尚未系統學習過任何程序設計語言。易加學院平臺是原易加互動平臺的升級版，該平臺基于網絡環境進行教學，教師可以使用內置的教學環節在線備課、發布課程和作業，并查看學生的學習記錄以及作業完成情況等，學生也可以查看并學習課程，完成任務并提交作業。

1.備課階段

在前學環節，教師使用達成目標模塊發布本課任務，使用微云課模塊放置《導航機器人》視頻;在共學環節，使用課堂訓練模塊發布算法和程序設計的成果，使用學習任務模塊分步驟引導學生完成任務并輔以學習提示;在延學環節，使用課堂訓練模塊布置拓展任務，使用思維導圖模塊總結課堂內容。

2.授課階段

教學實踐班級學生均有易加學院平臺學習經驗，且具備利用平臺開展自主探究學習的能力。在課堂導入階段，學生進入平臺，從閱讀任務開始，觀看微課并討論完成算法設計，教師同步指導，并選取1～2個典型例子進行全班點評，隨后學生完善自己的算法并自評分數。

在完成課程任務及拓展任務階段，學生利用平臺上的任務清單、學習提示和資源開展自主探究學習，學有余力的學生則繼續拓展任務的學習。教師在這個過程中擔任指導者的角色，隨時觀察學生完成任務的情況，及時解答疑問并對典型的疑難點進行全班演示講解。在總結階段，教師使用思維導圖呈現本課大綱，學生填寫紙質的課堂自我評價表，回顧本課所學。

3.學生數據

教學實踐班級學生共38人，任務成果提交38份，任務成果包含三個部分，即Python代碼、運行結果及turtle繪圖結果。

教師根據表現性任務評估證據計算學生的任務成果得分，以4分作為滿分值，得到38份成績，其中一份0分為無效成績，因此實際收集37份有效成績。其中，使用37份成績計算出班級平均分為2.9分;使用圖表進行分析，約67.5%的學生成績在平均分左右，僅有約0.1%的學生成績能夠接近滿分。另外，根據易加學院平臺課程報告數據，學生在課程學習各個環節的參與度為86%。

● 總結與展望

從教學效果來看，在基于UbD的教學設計引導下，學生課程學習參與度較高，充分發揮了其作為學習主體的主觀能動性，促進了學生對知識的理解和意義建構;過半數的學生可以在任務完成中達到平均分水平，但是高分段學生比例較少，因此建議教師對學習能力較強的學生要有更多的延伸指導，激發其求知欲;對于課堂自我評價，超半數的學生給自己評定了優秀等級，說明學生對學習的自我評價較高，這對后續學習的積極性是至關重要的。

從教學目標設計來看，UbD提供了明確有效的模板來指導目標設計，其中強調的大概念是指需要學生深入持久理解的知識，這啟示了教師在制訂目標時要由大到小，從大的目標出發，在大概念的引導下，細化到多個小目標。

從教學評價設計來看，UbD提倡的逆向教學設計中指出教學評估設計應早于教學活動設計，這樣學生將更加明確為何而學以及如何表明自己已經掌握了所學，更有利于學生積極地投入課程學習;在評價方式上，UbD提倡多元化，鼓勵學生自評，反思自己對知識的理解和學習方法等，發揮元認知策略的作用。

UbD是一種有別于傳統教學設計習慣的教學模式，使用UbD進行教學設計對于一線教師來說是一個挑戰，因此，在國內推廣UbD教學模式可能還需要較長的時間。建議一線教師合理地分配時間，嘗試運用新模式進行教學設計，這對提升學生的知識理解水平和教師的個人能力都是有幫助的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國中央人民政府.國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2]劉承林.計算思維培養視角下高中python課程教學模式探究[D].濟南：山東師范大學，2019.

[3]Grant Wiggins & Jay McTighe.Understanding by Design （Expand 2nd Edition.）[M].Alexandria VA：ASCD，2005.

[4]趙曉琳.UbD理論在美術教學中的實踐研究[D].濟南：山東師范大學，2019.

[5]江蘇省義務教育信息技術課程綱要（2017年修訂）[EB/OL]. http：//www.tn.czedu.cn/html/article3058722.html.

[6]葛盼盼.依托易加互動任務驅動教學模式的小學信息技術課堂探究與應用[J].中國現代教育裝備，2019（12）：22-25.