基于計算思維的高中Python編程項目式教學設計

戴曉芬

摘要：計算思維作為現代信息社會的一種獨特思維方式，越來越受到關注。本文從Python編程教學出發，結合項目式教學，以“猜數字小游戲”為例，介紹基于計算思維的項目式教學方法，希望可以給高中Python編程項目式教學提供有價值的參考。

關鍵詞：Python編程；項目式教學；計算思維

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）15-0043-03

計算思維在本質上是一種遞歸思維，是由認知到思考的過程，學生在解決問題時所運用的分解、抽象、算法能力就是計算思維的表現。具備計算思維的學生，能夠整合各種信息資源，采用合理的算法，運用計算機解決各種問題。項目教學法是一種以項目為基礎，以實際問題為指引，讓學生在完成項目的過程中發展信息技能、培養良好思維的新型教學模式。教師在課堂中采用項目教學法，不僅能有效激發學生的學習積極性，還能更好地提升學生獨立思考與解決問題的能力，最終有效促進學生計算思維以及核心素養的全面提升。

高中Python編程項目式教學設計思路

基于計算思維培養的教學目標的確定，建立在教學內容和學生認知的基礎上，即對每個知識點都需要有明確的計算思維培養目標。以計算思維為培養目標的課程在知識傳授過程中，要摒棄傳統的以概念記憶和知識點的講解為主的模式，應把側重點放在學生學完本節課的內容后其抽象思維、計算思維以及協作能力等是否能夠得到提升上。項目式教學要求在教學過程中，將各個知識點組合成一個完整的項目，再將項目拆分成不同的小任務，以任務為單位設計活動，活動過程通常需要教師引導、學生參與，活動的組織和開展部分是整個教學過程的重點，也是計算思維形成的關鍵環節，在活動結束后，還需要對項目的成果進行展示以及評價。

在“Python編程教學—while語句之猜數游戲”項目教學中，筆者采用了情境式、啟發式教學策略。教師先讓學生體驗猜數字游戲，熟悉規則和運行流程，再適當地給出Python猜數字游戲的程序代碼。教師通過引導、啟發等方式逐步帶領學生破解猜數字游戲得以實現的奧秘，要求學生能補充完整程序代碼，并進行調試運行，最終呈現出完整的游戲作品。

在項目式教學中，學生通過小組合作的形式完成不同教學項目中的各項任務，首先根據任務去搜索相關數據，并將收集到的數據進行整理和分析，然后組內分工合作完成項目任務，最后整理匯總，以作品形式作為項目成果在課堂上展示。項目式教學通過探究活動促進學生內化課堂中所學知識，經過日積月累的項目式學習訓練，既鍛煉了學生的語言表達能力、問題解決能力，同時也提升了學生的計算思維和學科核心素養。

總之，《while語句》一課使用項目式教學法，緊扣教學內容，符合學生的認知規律和學習特點。筆者將本節課的項目式教學流程總結為以下幾個環節：游戲導入，激發興趣；分析案例，解鎖步驟；編寫程序，解決問題；作品展示，評價交流。

高中Python項目式教學活動設計

1.游戲導入，激發興趣

在課堂導入時，教師通過PPT展示猜數字小游戲的規則：程序已經設定好要猜的數字（范圍在1～100之間），請一位學生來猜，如果猜的數字比設定值大，程序就會顯示“偏大”，并且給出下一次猜數字的機會“請再猜一次”。如果學生猜的數字比設定值小，程序就會顯示“偏小”，并再次給出猜測的機會“請再猜一次”。如果這一次學生猜到了正確的數字，那么程序就會顯示“恭喜你，猜對啦”。通過一步步的引導，學生不僅能夠輕松理解游戲內容，而且對活動環節表現出了較大的熱情。猜數字小游戲完整的程序代碼如圖1所示。

2.分析案例，解鎖步驟

（1）分析問題，提出解決思路

在本節課中，教師在明確項目主題和任務后，還需要引導學生進行案例分析。大部分學生雖然能夠準確理解項目任務，但是仍缺乏清晰的解題思路，這就需要教師給予適當的啟發與點撥，通過解鎖游戲過程，引導學生梳理出正確的解題思路與步驟。例如，在引出小游戲之前，教師可以進行適當提問（如圖2），通過提問激發學生的思維火花，使學生不但在思維上得到啟發，而且逐步制訂出合理的解題思路，并在無形中進行知識的遷移和內化，提升信息技能與素養。

筆者結合生活中的猜數字游戲過程，總結了本游戲的設計過程：第一步：設定一個要猜的數number。第二步：輸入你猜測的數字guess。第三步：比較設定值number與猜測值guess的大小，如果兩者不相同則給出不同的提示（“偏大”或“偏小”），游戲繼續；如相同則顯示“恭喜你，猜對啦！”游戲結束。

（2）設計算法，用代碼實現算法

經過“分析問題”的環節后，學生基本理清了猜數字小游戲的整體思路和運行流程，下面就要結合生活實際將程序進行類比轉換（如圖3）。

3.編寫程序，解決問題

程序代碼以半成品的形式發給學生，要求補充空缺的代碼。學生以小組為單位完成代碼填空并調試程序。

首先，教師帶領學生以小組為單位歷經分析問題（抽象與建模）、設計算法、編寫程序、調試運行程序的過程，最終用編程實現猜數字小游戲。

其次，數字①所在的空要填的是while循環語句的條件，當符合該條件時，程序會一直循環進行。所以，答案應該是“guess！= number”，因為只有設定值number與猜測值guess不相等時程序才會一直運行，這是猜數字游戲能夠進行的前提條件。

最后，數字②所在的空要填的是if多分支條件語句結束，也就是說如果猜測的數字guess跟設定值number不相等，會出現什么提示語句？而結合實際的猜數字游戲可以得出，如果沒猜對，除了顯示“偏大”“偏小”的語句以外，還應該追加一句“請再猜一次”。所以，此處應該填寫的代碼為“int（input（“ 請再猜一次：”））”。運用input（）函數可以通過鍵盤輸入猜測的數字guess，而int（）函數用于將輸入的字符串類型轉換為整型，便于后期的數學計算、比大小。

4.作品展示，評價交流

Python課堂評價體系可將課堂評價和成果展示結合起來，借助展示的機會，給學生的計算思維成果一個展示的平臺，也為評價奠定基礎、提供依據。為了全面評價學生的計算思維，在評價方式的選擇上，應結合實際的活動項目和學生情況，從學生的認知出發有針對性地進行評價。可通過自評（小組成員間評價）和各小組間互評等方式收集活動過程中的欠缺點、閃光點，圍繞Python編程語言的特點，總結出最優的作品及程序代碼。項目活動猜數字小游戲的程序代碼編寫過程已經取得階段性成果，為了更好地完善程序、優化作品，本環節安排學生代表自己的小組對作品進行展示與交流。

結束語

在高中Python編程教學中，教師一般能較好地把握教學的重難點，但是在教學過程中往往容易忽略對學生計算思維的培養。項目式學習則是培養學生計算思維的重要途徑，通過對學生項目活動的過程和結果進行評價，可以較為全面地了解學生的計算思維層級。

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