項目化學習在高中Python編程教學中的有效應用

摘要：普通高中信息技術(shù)教材在一部分內(nèi)容中把Python編程作為主線，以項目化學習為塊來進行教學分解。在高中Python編程教學中應用項目化學習，可以激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新思維，幫助學生將理論與實踐聯(lián)系起來，讓學生通過自己的能力去嘗試解決問題。項目化學習應以學生為中心，創(chuàng)設(shè)情境，采用多元教學方法，注重過程性評價，以提高信息技術(shù)課程的教學質(zhì)量和教學效果。

關(guān)鍵詞：項目化學習;高中信息技術(shù);Python編程

中圖分類號：G633.67 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2022）05A-0063-04

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》明確指出，高中信息技術(shù)教學強調(diào)在問題解決過程中提升學生的信息素養(yǎng)，激發(fā)學生開放、合作、協(xié)商的行動意識。國務院《關(guān)于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》也強調(diào)，要積極探索基于情境和問題的課堂教學，注重加強項目設(shè)計、研究性學習等綜合性教學。項目化學習正是一種以學生為中心的教學方法，旨在讓學生通過積極參與解決現(xiàn)實問題，獲得知識與技能的提升，發(fā)展批判性思維與團隊協(xié)作能力。項目式學習不僅符合普通高中信息技術(shù)課程標準的教學理念，更是對國家深化普通高中課堂教學改革的宏觀政策的精準實施。

一、高中Python編程教學中運用項目化學習的意義

從2020年開始，江蘇省全面使用教育科學出版社出版的普通高中信息技術(shù)教材，其中必修1《數(shù)據(jù)與計算》、必修2《信息系統(tǒng)與社會》把Python編程作為主線，以項目化學習為塊來進行教學分解。Python編程是一種較為初級的編程語言，它的易懂性、開放性與操作性使其成為當前高中信息技術(shù)編程教學的基礎(chǔ)。Python編程不要求學習者有豐富的編程經(jīng)驗，讓學生根據(jù)自己的能力來使用Python語言進行編程，通過編程進一步深入了解計算機知識原理。

在Python編程教學中應用項目化學習方式，其意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，通過項目化學習開展Python編程教學，能夠幫助學生掌握與鞏固編程知識，在實際操作中進一步理解編程知識內(nèi)容，夯實今后Python編程學習所需要的知識基礎(chǔ)。第二，項目化學習的學習目標更加具體，學生能夠根據(jù)自己的興趣愛好來選擇編程語句，這可以拓展學生的思維，提升學生的創(chuàng)新意識。項目化學習的小組合作學習模式，也讓學生在吸納、分享、討論的過程中碰撞出思維的火花與創(chuàng)新的靈感。第三，項目化學習更注重聯(lián)系生活實際，教師通過設(shè)計與現(xiàn)實生活相關(guān)的學習項目來吸引學生學習興趣，激發(fā)學習動力，通過結(jié)合生活中的實例來設(shè)計相應的教學情境，讓學生通過項目學習解決實際生活中的問題。第四，項目化學習給予學生表現(xiàn)自我的機會，在學習過程中學生積極交換意見，開展互動討論，對遇到的問題自己去嘗試解決。這種教學方式能切實加深學生對計算機知識的理解，能提升學生用自己的方式編程的能力，這對于我國未來的信息技術(shù)人才培養(yǎng)具有現(xiàn)實的促進作用。

二、高中Python編程教學中運用項目化學習的教學對策

（一）學習過程要突出學生的主體性

在高中Python編程教學中，要充分提升教學效果首先需要改變師生位置。項目化學習過程要突出學生學習的主體性，幫助學生主動地開展學習活動。教師需要轉(zhuǎn)變教學理念，變傳統(tǒng)的教師演示、學生同步操作教學模式為學生自主創(chuàng)新的學習引導模式，突顯學生的主體性，激勵學生的創(chuàng)新性。項目化學習過程要讓學生能夠更主動地參與到編程學習中，不斷提升Python編程學習積極性，發(fā)揮自身的學習潛力。

例如，在講解《數(shù)據(jù)與計算》第3章“認識數(shù)據(jù)”中的第2節(jié)“數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)”時，要認識簡單數(shù)據(jù)類型：整型（int）、浮點型（float）、字符串（str）、布爾型（bool）等;復雜的數(shù)據(jù)類型：元組（tuple）、集合（set）、列表（list）、字典（dict）等。我們可以嘗試以“學校勞動教育班級積分獲取程序”為學習項目，讓學生圍繞不同的項目需求編寫Python編程語句，思考過程中分別應該使用什么樣的數(shù)據(jù)類型最為合適;在項目分解任務中，自主體驗如何正確選擇不同的數(shù)據(jù)類型，再進行Python編程語句的編寫與匯總，最后實現(xiàn)整個程序的調(diào)試與運行。本節(jié)課的教學著力讓學生在項目學習中自主地去認識數(shù)據(jù)類型，彰顯學生的主體作用。

（二）要創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學習興趣

情境教學有著較強的適應性，在高中階段的各類學科中都可以應用。高中Python編程教學也可以聯(lián)系實際來開展情境教學。在教學過程中，教師可以利用當前比較熱門的新聞事件來構(gòu)建項目化學習目標，以激發(fā)學生的學習興趣，提升學生的課堂注意力。

例如，在講解“Python模塊的導入”這個知識點時，可以引入2022年北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”turtle模塊繪畫項目。教師首先要讓學生學會導入模塊語句：import turtle與import turtle as及其使用的語句區(qū)別，在導入了模塊后講解turtle模塊的常用屬性及運行效果。接著教師可以演示一下“冰墩墩”左手編程繪制及相應編程語句，特別重點講解title（ ）、speed（ ）、penup（ ）、goto（ ）、pencolor（ ）、pensize（ ）、circle（ ）、fillcolor（ ）、

pendown（ ）、setheading（ ）、end_fill（ ）等的屬性及調(diào)用方法。學生了解基本語句的使用方法后，教師給定固定起始坐標要求學生分組繪制“冰墩墩”右手、左右腳、左右耳眼及胸口五環(huán)等，最后進行代碼共享，合成完整的“冰墩墩”圖像。在項目化學習結(jié)束后，教師需讓學生交流自己在項目小組的編程實踐經(jīng)歷與情感體驗，并對學生的學習情況進行點評。

（三）要采用多元教學方法

以往的高中信息技術(shù)教學以信息技術(shù)基礎(chǔ)知識和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主要教學內(nèi)容，教師往往只需要對課程標準規(guī)定的內(nèi)容進行講解。隨著時代的發(fā)展，這種教學方式已無法滿足當前高中生的學習需求。在Python編程教學中運用項目化學習，需要教師對教學方式進行豐富與創(chuàng)新，注重理論與實踐相結(jié)合。教師要根據(jù)項目內(nèi)容靈活選取教學方法，采用項目驅(qū)動教學、小組子項目相互教學、問題項目指導教學、總項目合成教學等多元化的教學方法構(gòu)建起整個課堂教學的橋梁。多元化的教學方法可以幫助學生發(fā)揮自身的學習主動性，積極參與到項目化學習當中來，以此來保障整體的教學質(zhì)量。

例如，在講解《數(shù)據(jù)與計算》第2章“編程計算”中的第4節(jié)“可以復用的代碼”時，教師可以教材上提供的“解決火柴棒擺數(shù)字問題”項目來開展教學。首先需要利用項目驅(qū)動教學方法來指導學生學習函數(shù)的定義及格式，掌握函數(shù)的調(diào)用方法，理解函數(shù)的形參與實參;其次可以采用小組分組對項目進行拆分，完成函數(shù)中套用for循環(huán)語句和while循環(huán)語句實現(xiàn)用關(guān)鍵字def來定義函數(shù);再次用問題指導教學方法讓學生體驗如何將函數(shù)存儲模塊并實現(xiàn)模塊開源共享;最后讓學生按照小組學習方式來學習Python編程知識。在完成相關(guān)的學習任務后，小組成員還需要對組內(nèi)各個成員的學習質(zhì)量與學習成果進行評價。

（四）要注重過程性評價與教學反思

在高中Python教學中運用項目化學習，不適合采用單一的總結(jié)性評價，而要注重過程性評價。首先，對學生進行過程性評價需要對每一個項目進行量化，綜合評價學生的自主能力、合作探究、參與程度、項目貢獻度及項目效果等。其次，教師課后要及時進行教學反思與自我評價，如反思、評價教學內(nèi)容是否合適切實、項目化難度是否分層有梯度、教學環(huán)節(jié)節(jié)奏是否把握適當、過程指導是否適時適當、課堂氣氛與氛圍是否融洽等。

例如，在講解第2章“編程計算”中的第3節(jié)“周而復始的循環(huán)”時，以“棋盤上的麥粒”這個項目來開展教學。在教學過程中需要根據(jù)問題來引導學生有層次地分析，最后解決問題。教師可以嘗試讓學生先解決如何用for循環(huán)語句來解決1+2+4+8+16+…+2048這個問題，其核心是學生要利用計算思維將其轉(zhuǎn)換為20+21+22+23+…+211，發(fā)現(xiàn)其冪是一個有序的數(shù)列就可用for i in range（12）實現(xiàn)有序排列，循環(huán)語句s=s+2**i就解決此問題。此過程中教師可對學生個體的能力、小組探究及參與程度等進行評價，對學生將問題完全解決的作品進行展示。然后回歸“棋盤上的麥粒”項目進行分析與設(shè)計，在學生的活動中去進行項目量化評價。課后對課堂學生的學習效果進行反思，反思本課學生的計算思維及數(shù)字化學習和創(chuàng)新的核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標是否得以實現(xiàn)，反思教學過程中是否體現(xiàn)學生的“最近發(fā)展區(qū)”等，以進一步提升項目化學習的效果。

三、對Python編程教學中應用項目化學習潛在問題的再思考

（一）學生對Python編程基礎(chǔ)概念的掌握不夠

在項目化學習中，學生能夠理解所學的每一句編程語句的意義，但是到了具體的編程項目要求實現(xiàn)效果時，往往編程的計算思維有了，但是組織編程語言的基礎(chǔ)概念運用不熟練，無法將計算思維進行編程描述。部分學生因沒有吃透Python編程相關(guān)的基礎(chǔ)知識與概念，即使能夠勉強跟著學下來，課堂上大部分時間也只能根據(jù)教師的操作來依葫蘆畫瓢或修改代碼，很少有自己的創(chuàng)新思維。教師可嘗試做到以下幾點：首先，從理論根本出發(fā)，引導學生進行廣泛的閱讀，了解算法與計算機語言;其次，在實踐中升華，讓學生通過完成項目任務強化基礎(chǔ)概念，培養(yǎng)創(chuàng)新與計算思維;再次，從邏輯思維出發(fā)，將高中數(shù)學學科知識遷移轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊踢壿嬎季S，在邏輯理解的基礎(chǔ)上掌握基本概念。

（二）高中學生的編程思維需要強化

計算機編程是對專業(yè)技術(shù)要求較高的學習內(nèi)容，同時編程語言也是一種專業(yè)的語言，其中還運用到計算知識與計算思維。通過項目化學習進行編程，首先需要學生去看透問題的實質(zhì)，找到核心解決方法，用編程思維來繪制編程的流程圖，然后再去解決實際問題。因此高中生常常會因為自己缺乏相應的編程思維而難以跨越項目編程問題解決的門檻。學生不僅需要學習與編程語言相關(guān)的知識內(nèi)容，還需要提升自身的編程思維能力，方可達到項目化編程學習的具體要求。教師在課堂教學中可嘗試運用項目教學法、任務驅(qū)動法和合作探究法等教學方法。第一，可創(chuàng)設(shè)面向編程思維的教學設(shè)計，引導學生主動思考和解決問題，幫助學生將抽象的課本知識內(nèi)化到自身的認知結(jié)構(gòu)中，培養(yǎng)學生利用編程思維解決實際問題的能力。第二，可根據(jù)教學設(shè)計思路和知識的遞進關(guān)系，設(shè)計與編程思維相匹配的教學活動。對不同學習層次的學生群體進行分析，通過對比了解教學設(shè)計對學生編程思維培養(yǎng)的促進效果后再反思提升。

（三）師資隊伍的項目化教學素養(yǎng)有待提升

教師素養(yǎng)對項目化教學實施過程和實施結(jié)果的質(zhì)量起到舉足輕重的作用。項目化學習要求學生作為學習活動的主體，在主動探究中解決問題與完成任務。然而，由于任務或問題的復雜性、學生知識水平差異等，導致項目化學習過程中出現(xiàn)一系列不可控的狀況，這就要求教師具備合格的項目化教學素養(yǎng)。第一，學習素養(yǎng)。學習素養(yǎng)要求教師能夠根據(jù)已有知識經(jīng)驗與工具，創(chuàng)造性地進行知識的再生產(chǎn)，以重構(gòu)知識與情境，創(chuàng)造適合學生的Python編程項目。第二，項目設(shè)計素養(yǎng)。項目設(shè)計素養(yǎng)要求教師提出好的問題，問題既要與現(xiàn)實相關(guān)聯(lián)又要能夠推動學生持續(xù)探究。第三，評價與反饋素養(yǎng)。評價與反饋素養(yǎng)要求教師對學生的項目探究過程給予及時的、全方位的階段性反饋。

項目化學習作為一種基于建構(gòu)主義理論的學習方法，可以理解為基于問題的學習和基于探究的學習。在高中Python編程項目化學習中，學生圍繞復雜、真實、精心設(shè)計的問題和任務進行Python編程的探究，學習知識并發(fā)展相關(guān)技能。在此過程中，學生不僅能深入理解Python編程知識、發(fā)展Python編程技能，還能更好地認識Python編程與生活之間的密切關(guān)系，促使Python編程學習視角發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變。這種學習視角的轉(zhuǎn)變既能讓學生充分調(diào)動、遷移多學科知識，解決現(xiàn)實生活中的復雜問題，又能讓學生在持續(xù)的知識遷移、合作探究實踐中，加深對已有知識經(jīng)驗的掌握，從而更好地發(fā)展團隊協(xié)作能力及創(chuàng)新思維能力。因此，基于項目化學習的編程教學不僅對學生Python編程素養(yǎng)的發(fā)展起到積極的引導性作用，更能夠促進學生核心素養(yǎng)的提升，為培養(yǎng)學生成為全面發(fā)展的人奠定堅實基礎(chǔ)。

責任編輯：丁偉紅

收稿日期：2022-03-02

作者簡介：張建鋒，南通市天星湖中學，教育碩士，高級教師，南通市信息技術(shù)骨干教師。