Python程序設(shè)計教學(xué)的方法與研究

摘 要：Python程序設(shè)計是計算機課程中的一個重要教學(xué)內(nèi)容，基于“三教”改革的背景下，筆者通過Python程序課程的實踐，詳盡論述了從教學(xué)設(shè)計到教學(xué)實踐的流程，希望為新課標下的Python程序教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：高中Python;程序設(shè)計;教學(xué)方法;

職高二年級計算機課程中導(dǎo)入了Python程序語言的教學(xué)，根據(jù)新課標的要求，“從生活實踐著手，論述算法的定義與特點，使用適度的描述模式與管控結(jié)構(gòu)來進行運算”“掌握一類程序設(shè)計語言的基礎(chǔ)理論，讓程序設(shè)計語言進行簡易計算。通過化解具體問題，體會程序設(shè)計的基礎(chǔ)流程，感受算法的效果，掌握程序調(diào)試與運行的模式”等內(nèi)容需要，通過對應(yīng)目標的完成，推動學(xué)生核心素質(zhì)的形成，形成邏輯思維，實踐立德樹人?；谶@樣使用這樣的思想與觀念，筆者通過實例分析，來探索教學(xué)的可能性與可靠性，并通過時間來進行佐證。

一、問題的提出

伴隨著新課標的發(fā)布，帶來了教學(xué)觀念、教學(xué)版塊、教學(xué)方略與教學(xué)考評的大革命，要把文本教程轉(zhuǎn)化為實踐教學(xué)，這也給計算機技術(shù)一線老師帶來了一定的困惑。為滿足新課程標準的需求，筆者檢索了一些解讀文獻，閱讀了計算機技術(shù)類的一些期刊上的有關(guān)新課程標準的文章，并且思考其應(yīng)用策略，希望能為將來更全方位、更順暢地開展教學(xué)工作奠定基礎(chǔ)。伴隨2020年的新生進入學(xué)校，怎樣組織教學(xué)？怎樣開發(fā)教程？一線計算機老師需要精心準備，自己去解讀這部分問題并提出解決問題的策略，而一些新生也會學(xué)習(xí)校本化的技術(shù)教程等。

二、教學(xué)內(nèi)容闡述

新版課標標定的計算機技術(shù)核心素質(zhì)是信息理念、運算思維、信息社會職責(zé)、數(shù)字化課程與創(chuàng)新性課程，解讀這部分核心素質(zhì)很簡單，但一線老師要發(fā)散思維，選擇恰當?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，找尋與創(chuàng)新教學(xué)模式并在實踐中進行教學(xué)。依照準則，學(xué)生要能夠依照個體趣味性、學(xué)習(xí)時間，選擇一些適合自己的教程。包含參數(shù)結(jié)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)理論、參數(shù)管理與解析、人工智能、3D創(chuàng)設(shè)、開源硬件、算法初步、移動應(yīng)用創(chuàng)設(shè)等版塊，其中有些版塊還需要老師從教學(xué)準則著手，從中梳理出適于不同層級學(xué)生的教程，自我準備資料，因材施教。

《從Python走近人工智能》是某院校老師經(jīng)過調(diào)研解析，權(quán)衡到學(xué)生的情況與受限的教學(xué)課時，為有著較強信息科技素質(zhì)并且對電腦編程感興趣的學(xué)生創(chuàng)建的楊本華信息技術(shù)教程。這門教程對課標各版塊內(nèi)容實施了整合，明確了用下列內(nèi)容作為教學(xué)的核心部分。

通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽，通曉電腦語言發(fā)展演變情況，解讀信息科技發(fā)展態(tài)勢;憑借互聯(lián)網(wǎng)上各種Python語言學(xué)習(xí)網(wǎng)站與實例，知曉程序設(shè)計語言中常量、變量、算式與次序、旁支、循環(huán)三大基礎(chǔ)構(gòu)造，透過典例體驗程序調(diào)試與運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)模式;通過實例講解，解讀窮舉、排列、檢索等常規(guī)算法實現(xiàn)的程序基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，體會相異算法效率的差異，解讀算法精確性、可研究性、健壯性對程序創(chuàng)設(shè)的重大影響，并可以初步測算算法的時空的繁雜度;通過小規(guī)模網(wǎng)站實例構(gòu)建，體會對象、屬性、方法、事件的定義;通過小游戲、互聯(lián)網(wǎng)爬蟲等版塊，體會怎樣通過電腦編程來化解疑難問題，體會項目設(shè)計的基礎(chǔ)流程。

三、Python程序設(shè)計的教學(xué)策略

筆者以《趣味小游戲程序設(shè)計》為實例，從學(xué)情解析、教學(xué)目標、教學(xué)方略與教學(xué)流程四大維度來論述職高二年級Python程序教學(xué)設(shè)計。

（1）學(xué)情解析

學(xué)生是教學(xué)的主體，老師要全方位解讀學(xué)情，掌握每一位學(xué)生的實際情況，即預(yù)備教案階段要權(quán)衡到學(xué)生的狀況。學(xué)生已有的認識水平、理論基礎(chǔ)、既有經(jīng)驗是如何的，學(xué)生的興趣性、疑惑度或共同處是怎樣體現(xiàn)的？學(xué)生的實際水準在何種程度，可能水平能夠達到何種程度，老師都應(yīng)進行權(quán)衡。具體到程序設(shè)計語言的教學(xué)中，其對學(xué)生溫故知新的能力有什么影響？而程序設(shè)計需要嚴密的邏輯思維與學(xué)以致用的需求極大，所以在解讀學(xué)生學(xué)情階段，要傾向于解讀學(xué)生本身的水平與能力到底如何，并預(yù)判學(xué)生通過程序設(shè)計課程會到達怎樣的高度與水準。

（2）教學(xué)設(shè)計

解讀學(xué)生狀況與學(xué)習(xí)目標后，還要形成多種教學(xué)方略支持的局面，教學(xué)設(shè)計中的教學(xué)過程設(shè)計就變得理據(jù)充分、順理成章了。以下以《趣味小游戲的程序設(shè)計》為實例來進行講解或解讀。

1.游戲興趣激發(fā)，新課導(dǎo)入

【老師】演播中央電視臺《購物街》競猜產(chǎn)品售價游戲視頻，將游戲?qū)虢坛?。使用幻燈片來講述游戲法則，對法則進行簡介后組織學(xué)生體會游戲。一名學(xué)生扮演主持人的角色，講解產(chǎn)品后讓其余學(xué)生競猜，競猜學(xué)生報出售價，主持人依照報出的價格對學(xué)生進行簡單的競猜提示，先猜中的學(xué)生獲得勝利。

【學(xué)生】主動參加到教學(xué)中歐。

【老師】游戲做完后，學(xué)生來老師的引導(dǎo)下使用程序來創(chuàng)設(shè)一個猜商品首先的游戲，將“娛樂”進行到底。以此來引出本單元要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。

2.師生協(xié)作，一同討論

【老師】使用幻燈片對優(yōu)秀流程實施簡介，引導(dǎo)學(xué)生一同探尋解析采商品售價游戲的核心步驟。

【學(xué)生】競猜的竅門與提醒的模式。

【老師】找到游戲的流程圖與核心點以后，讓電腦扮演主持人的角色，玩競猜游戲，并通過電腦思考游戲的玩法，誘導(dǎo)學(xué)生以電腦思維從之前的解析中提煉出算法，并且通過畫圖來表現(xiàn)算法。

【學(xué)生】師生協(xié)作，通過板書將算法過程圖的步驟通過復(fù)制粘貼進行表示。

3.自我探究，掌握新理論

【老師】老師誘導(dǎo)學(xué)生解讀新的算法過程圖——挑選構(gòu)造（分支構(gòu)造），組織學(xué)生自發(fā)探究案例上的有關(guān)內(nèi)容，解讀選擇結(jié)構(gòu)的語法、功能與執(zhí)行流程。自發(fā)學(xué)習(xí)后通過三道程序閱覽題，檢驗學(xué)生的自學(xué)成果。

【學(xué)生】沉浸在自發(fā)探究學(xué)習(xí)中，并試著解開三道程序閱覽題。

【老師】通過提問檢驗三道程序閱覽題的解答，請學(xué)生解析解題流程，從而判斷學(xué)生的掌握情況。

4.編程，寓教于樂

【老師】例如，發(fā)送留白程序到學(xué)生的電腦，規(guī)定使用Python設(shè)計包含游戲流程的任務(wù)。針對學(xué)習(xí)力強的學(xué)生，進行提醒——使用Python攜帶的隨機數(shù)模塊random，激勵其改善程序來增強游戲的可玩性。

【學(xué)生】補充完程序留白處，完成程序，體會與電腦競猜產(chǎn)品售價的游戲的趣味性，分成小組進行討論，并集體完成。

5.小組協(xié)作，形成頭腦風(fēng)暴

【老師】布置延伸任務(wù)。例如，以小組為平臺羅列生活中的選擇案例，用流程圖的模式來描述算法，并試著編程。

【學(xué)生】小組協(xié)作，溝通探討，統(tǒng)一意見，各組別在方案相應(yīng)部分進行舉例并完成算法過程圖的編繪。

【老師】使用希沃教學(xué)助手中的投屏功能將幾個小組的課后練習(xí)投映到大銀幕上，并讓學(xué)生進行講解與共享。

6.課程總結(jié)，展望未來

【老師】以思維導(dǎo)圖的模式梳理本堂課的內(nèi)容。歸納科技在人類生活中的關(guān)鍵性影響，并且強調(diào)人的主導(dǎo)功能，讓學(xué)生思考科技與人的關(guān)聯(lián)。

再例如，在創(chuàng)建場景方面，老師使用互聯(lián)網(wǎng)上既有程序在Python畫出一朵玫瑰花，師生一同解析程序語句的效能，導(dǎo)入本單元學(xué)習(xí)題目“Python模塊應(yīng)用”;其次，學(xué)生閱覽菜鳥網(wǎng)站的“Python模塊”網(wǎng)頁，迅速解讀模塊導(dǎo)入到目前程序的基本模式與模塊的分類;再次，學(xué)生運行實例程序，解析語句、觀察功效（此步驟本質(zhì)上是讓學(xué)生體會、熟悉程序設(shè)計的基礎(chǔ)元素，例如初始變量預(yù)設(shè)、流程處理、結(jié)果輸出等）。

四、教學(xué)結(jié)果與教學(xué)反思

筆者對職高二年級Python程序教程的教學(xué)實際為基礎(chǔ)，從學(xué)生參加度、教學(xué)目標完成度兩大層面來權(quán)衡教程實施功效。

（1）學(xué)生參加度

在課堂初始的產(chǎn)品售價競猜版塊，扮演聽眾的學(xué)生會踴躍報出售價，很多次都是四五名學(xué)生同時報價，教程氛圍極為熱烈;在程序閱覽題的一些問答時段，學(xué)生為了獲得發(fā)言的權(quán)利，并且也為了小組加分，都踴躍參與游戲。這時，老師可能會出現(xiàn)錯覺，認為這是小學(xué)課堂。這在日常個性較為沉穩(wěn)的高中生中實在并不常見，也為氛圍較為憋悶的傳統(tǒng)教學(xué)“上了一課”;在教學(xué)總結(jié)時板書上會出現(xiàn)小組考評表，老師可以清楚地獲得學(xué)生參加的情況，每個小組的學(xué)生參加人數(shù)都超過15次，最多的小組是25次。

（2）教學(xué)目標完成度

筆者把教學(xué)目標的完成度大致分為理論、技能與科目核心素質(zhì)三大維度。學(xué)生理論與技能的掌握程度，筆者從學(xué)生練習(xí)題提交就能夠很明顯地察覺。從作業(yè)提交的維度上來講，補充留白程序的練習(xí)每位學(xué)生都能夠做完基本任務(wù)。而筆者也意識到，個別學(xué)生由于出現(xiàn)了代碼格式的小錯漏而多次調(diào)試了幾次程序影響了交練習(xí)題的速度，另外個別學(xué)生基礎(chǔ)不夠扎實，在解讀算法時會產(chǎn)生細微的誤差，在算法轉(zhuǎn)化成程度的階段經(jīng)歷了一些小波折，然而通過教師的單獨提點也能夠完成任務(wù)。因此，雖然學(xué)生由于個體差別致使練習(xí)題提交的速度快慢不一致，然而在老師所約定的任務(wù)時間內(nèi)，學(xué)生都能夠完成練習(xí)題，而且從隨機抽檢的練習(xí)題來說，都是正確的。筆者堅信該隨機樣本的質(zhì)量能夠代表全班學(xué)生的練習(xí)題質(zhì)量。學(xué)生核心素質(zhì)方面，筆者能夠通過學(xué)生羅列生活中的“選擇”案例，并引導(dǎo)學(xué)生做完做對任務(wù)。該版塊檢驗的是學(xué)生發(fā)現(xiàn)難題、化解難題的技能，必須將教學(xué)中所學(xué)理論轉(zhuǎn)移到新場景中。雖然任務(wù)本身的難度不小，但是小組協(xié)作能夠彌補這方面的不足，最后每個組別都遞交了創(chuàng)新性的練習(xí)題。該流程與成果所反映出的是學(xué)生業(yè)已兼?zhèn)淞思榷ǖ男畔⒗砟钆c計算思維等核心素質(zhì)。

融合本次教學(xué)活動，筆者對Python程序教學(xué)提出以下的總結(jié)：

1.以新課程標準為引導(dǎo)，把新課程標準觀念融入到Python程序教程中

從教學(xué)創(chuàng)設(shè)到教學(xué)實踐，老師要不斷滲入新課程標準的觀念，重組教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生核心素質(zhì)。例如，在教程中要減弱過往編程的主體功能，不能強制要求每位學(xué)生都編程專家，而是通過簡易的編程讓學(xué)生既能學(xué)會程序設(shè)計語言的有關(guān)理論與能力，又可以讓學(xué)生學(xué)會轉(zhuǎn)移知識，在化解現(xiàn)實難題是使用電腦思維模式與科目理論來化解難題。

2.面對新課程標準的要求，老師要堅信自己也要相信學(xué)生

新課程標準的大革命，需要信息技術(shù)老師完成教學(xué)創(chuàng)新，創(chuàng)新需要老師付出巨大的努力，最終開花結(jié)果。創(chuàng)新也需要老師用信賴的眼光來贊許學(xué)生，用堅定的行為來執(zhí)行老師的決議。還是以本文的案例《趣味小游戲的程序設(shè)計》為實例進行論述，筆者開始擔(dān)憂有幾率失利的版塊是讓學(xué)生羅列生活中的選擇案例之后通過算法完成。但是，學(xué)生的表現(xiàn)是出人意表的，5個小組分別羅列了“粉絲效應(yīng)”、“電影票分階段折扣售票”“高速公路收費”“考試分數(shù)級別考評”與“體育課引體向上考評”等，并完成了正確的算法描述。來源于生活、學(xué)習(xí)的內(nèi)容各異的五個案例，讓人收獲意外之喜，筆者由衷的贊嘆學(xué)生敏銳的信息意識與可重塑的計算思維技能。

結(jié)束語：綜上所述，Python程序教學(xué)是面向新課程標準的主動教學(xué)，是以此踐行新課程基礎(chǔ)觀念與培養(yǎng)學(xué)科核心素質(zhì)的有效嘗試。雖然在教學(xué)設(shè)計與實踐階段筆者得到了很多成功的案例，然而也發(fā)覺教學(xué)模式較為單一與教學(xué)考評模式較為單調(diào)的情況。這在筆者以后的研究中會陸續(xù)提及。

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作者簡介：邰見良，浙江省杭州市，1978.6，漢族，本科，計算機專業(yè)、中級職稱，從事職業(yè)高中計算機教學(xué)與研究工作。