初中Python大單元的螺旋式教學設計法
——以《簡單人機對話》為例

徐建芳 江蘇省太倉市第二中學

大單元的教學設計要求教師建立好學科核心素養與學科核心內容之間的關系，依據課程標準和教材，選擇有利于培養學科核心素養的教學內容和情境素材，制訂學習目標、選擇學科內容、設計學習活動來開展課堂教學。螺旋式教學是在一條主線的大情境下圍繞解決生活大問題而展開，教師依據學生的心理發展規律設計由簡單到復雜、由直觀到邏輯的螺旋式上升的教學內容和學習活動，將晦澀難懂的知識與學生感興趣的生活事件結合起來，幫助學生從低階思維走向高階思維，從淺層次學習走向深度學習。下面，筆者以Python的“簡單人機對話”單元為例，從單元主線、教學目標和學科活動三方面談談大單元教學中的螺旋式教學設計法。

●從生活到學科，主線螺旋

教師在設計Python大單元內容時要以學生的直接經驗為基礎，以學生感興趣的生活事件為原型，創設大單元教學的大情境，并以一條主線串聯起諸多教學小單元，同時，要依據初中生的年齡特點和認知規律，從易到難設計內容，螺旋上升。

所謂主線螺旋是指大單元中后一小單元解決問題時用到的學科知識一半來自前一單元的教學內容，一半是本單元的新授內容。這樣的教學設計使得小單元內學科知識層層遞進，小單元間學科知識加深擴展。學生在這樣的螺旋設計下能有效地維持學習熱情，并在沉浸式體驗中展開聯想，進行思考。

例如，“簡單人機對話”大單元中的主線是模仿生活中人與ChatGPT的聊天方式，通過簡單的提問與回答將與學生生活密切相關的見面問候、海龜作畫、測測胖瘦、猜猜數字、水仙花數等幾個小單元串聯起來，從而實現簡單的人機對話。由于學生是初次接觸Python，所以主線的前兩個小單元設計相對簡單和直觀；隨著學習的深入，主線的后三個小單元設計略顯復雜，并講究算法和邏輯。同時，每一個小單元的內容皆能承前啟后，給予學生知識鞏固和遷移應用的機會。

●從技能到素養，目標螺旋

教師在設計Python大單元教學目標時要注重與學生數字生活經驗、現實社會信息科技應用場景的關聯，讓學生在學習各種語句命令格式的同時，學會語句的真實運用，掌握用Python編程解決生活問題的方法，形成計算思維能力，最終養成數字素養。大單元目標設計要從技能到方法，從能力到素養，系統設計，螺旋上升。

筆者借鑒李藝教授提出的“三層目標結構”，將Python大單元的教學目標分為三個層次——學科知識、問題解決、學科思維，三者具有同等地位且相互映射、上下承啟，以問題解決為重點，向下承接學科知識，向上形成學科思維。教師可以用一課時讓學生學習相關的語句命令，并了解其語境運用；用一個小單元讓學生嘗試分析程序，能對問題進行抽象、分解，并通過設計算法形成解決方案，同時能遷移運用學科知識解決問題；再用一個大單元讓學生靈活運用學科知識來解決生活問題，初步掌握用Python編程解決生活問題的方法，提升知識遷移能力和學科思維水平。

例如，《簡單人機對話》一課的教學目標是實現人機對話，分解的小目標如下表所示，整個大單元的學科知識從新授到運用步步深入，問題解決從模仿到自主層層遞進，實現了教學目標從技能到素養的螺旋上升。

●從實踐到認識，活動螺旋

完整的學科活動包括實踐活動和認識活動，其中實踐是認識的基礎，認識對實踐又具有能動的反作用。根據黃金圈的3W法則——why、how、what，Python大單元中的實踐活動——繪制算法流程圖和編寫程序代碼，是3W中的how和what；認識活動——分析程序算法、了解程序背后的原理，是3W中的why，讓學生知其所以然。兩種學科活動互相滲透、相輔相成、螺旋上升。

1.從模仿到創新，實踐螺旋

在Python大單元教學中，上機實踐是最主要的學科活動。根據解決問題的難易程度和學生的認知水平，實踐活動可設計成模仿實踐、自主實踐、創新實踐。學生在這樣螺旋式的實踐活動中，既習得知識技能，又鍛煉了邏輯思維，還提升了認識和解決問題的能力，最終養成數字化學習與創新素養。

模仿實踐一般用于學生接觸Python的新授知識階段。教師根據學生的知識儲備可將模仿實踐設計為演示模仿和示例模仿。演示模仿是針對學生未曾接觸過且相對復雜的知識，教師邊演示操作邊講解相關注意點，讓學生了解語句命令的真實運用；示例模仿是針對學生已有相關經驗基礎或相對簡單的知識，教師提供語句的使用樣例，學生模仿示例完成相同類型程序代碼的編寫，給予他們知識內化的機會。例如，學生利用input和print語句實現簡單問候是演示模仿，教師邊演示代碼編寫，邊講解語句格式及相關注意點；在“測測胖瘦”小單元中，學生用if語句實現對BMI指數的判斷是示例模仿。

自主實踐一般用于相對簡單的學習任務，學生根據學習平臺中的相關提示來完成程序相應代碼的編寫。這種實踐活動有利于學生主動嘗試、大膽猜測、積極反思，從而獲取最深切、最豐富的感性經驗。教師設計的信息提示一般是操作步驟、算法的自然語言描述或者其他相關信息提示。教師在學生自主實踐活動后再進行相關知識的總結和升華，可以幫助學生將知識的感性認識上升到理性認識，并把知識和技能內化到頭腦中形成認知結構。

例如，在“測測胖瘦”小單元中，學生根據算法流程圖自主完成BMI值的計算及顯示；在“猜猜數字”小單元中，學生根據學習平臺中隨機函數的使用樣例自主完成一次猜數程序的編寫；在“水仙花數”小單元中，學生在理解三位數中各數位的表達后自主完成對水仙花數的判斷等。

創新實踐一般用于學生具備Python的基礎知識并掌握Python編程步驟的階段。在活動實踐中，學生先在教師的引導分析下形成自己解決問題的方案或方法，再借助學習平臺提供的相關知識點完成程序的編寫或作品的創作，進而達到知識的建構和創新創造力的培養。一般來說，創新是在模仿的基礎上進行的實踐活動，教師要提供模仿的程序或事物，同時針對不同層次的學生提出不同要求，促使每位學生積極思考、探索求知、收獲快樂。例如，在“海龜作畫”小單元中，學生學習繪制三角形和正方形的螺旋，在對圖形螺旋的原理有初步了解后再創作其他螺旋圖形，并將螺旋圖形作為蒲扇的點綴圖案。由于不同層次的學生對知識的掌握程度不同，創作可以是模仿創作，也可以是全新創作。

2.從閱讀到建構，認識螺旋

信息科技學科中的認識活動一般有閱讀、思考、建構等，三者相互滲透，從具體到抽象，螺旋上升，形成分析和探究現象機理的能力，最終將學科智慧轉換為自己的智慧，具備終身學習的素養。

閱讀是一種通過語言文字來獲取信息、認識世界、發展思維，并獲得審美體驗與知識的活動，是淺層次的認識活動，同時也是從視覺材料中獲取信息的過程。一般來說，視覺材料主要是文字和圖片，也包括符號、公式、圖表等。例如，在“簡單人機對話”大單元中，學生在實踐活動前閱讀學習平臺中關于每課時的任務布置，在實踐活動時閱讀相關知識點、語句使用樣例及其他信息提示，以此培養對事物的專注力和對信息的提取能力。

思考是思維的一種探索活動，是學科特有的理解問題和分析問題的思維方式，與之伴隨的是思考力的產生。例如，在“簡單人機對話”大單元中，學生在教師的引導下思考程序問題執行的一般步驟，探索問題解決的方法。同時，思考每個小單元問題解決步驟的自然語言描述和流程圖描述，思考測測胖瘦程序中的條件判斷和條件表達式，思考重復猜數的條件和重復執行的步驟，思考三位數的百、十、位的數學表達式等，思考圖形的繪制方法等。學生通過思考，形成思考力和信息加工能力，有助于計算思維的培養。

建構是指知識的習得和內化過程，一般來說是對知識脈絡的梳理和串聯。一般的建構是學生在教師的協助下將知識進行梳理和總結，而建構的最高境界是學生掌握構建知識體系的方法，可以對自己學過的知識進行梳理和歸納，形成一套體系。例如，在“海龜作畫”單元中，學生通過組合圖形的制作，在教師的協助下總結歸納繪制組合圖形的一般方法——分析圖形元素構成（化整為零）、確定圖形制作順序（落筆位置）、依次制作圖形元素（化零為整），從而建構起用海龜繪制圖形的一般方法。

●結語

新課程標準提出教師要自覺適應信息科技的快速更迭，在把握育人要求和學科原理的基礎上，優化教學內容，更新教學手段，創新教學模式。而Python大單元的螺旋式教學法則能幫助學生對問題進行抽象與分解、設計算法形成解決方案、借助學習平臺編寫程序代碼解決問題，逐步培養起他們的專注力、思考力、遷移力，最后使其具備解決問題的能力和素養，從而形成學科核心素養。