基于STEM理念的Python課程開發(fā)與應(yīng)用

李珍珍

【摘 要】為適應(yīng)我國(guó)的教育發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)思維和創(chuàng)新能力的成長(zhǎng)，在展開Python課程的教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)主動(dòng)地以情境創(chuàng)建、分組討論等方法作為支撐，將Python課程與學(xué)生的實(shí)際生活進(jìn)行聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生收獲跨學(xué)科的知識(shí)，發(fā)展邏輯清晰的程序性思維。

【關(guān)鍵詞】STEM理念;Python課程;學(xué)生

STEM教育是伴隨課程改革而來的一種新穎教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面的綜合技能，同時(shí)也體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)思維的影響。在初中信息技術(shù)學(xué)科中，教師通過將STEM教育運(yùn)用到Python課程的教學(xué)中，不僅可以提升初中生的學(xué)習(xí)興趣，還可以幫助學(xué)生深層理解Python的內(nèi)容，達(dá)到啟迪學(xué)生思維、提升學(xué)生信息素養(yǎng)的教學(xué)目的。

一、創(chuàng)設(shè)情境，打造趣味導(dǎo)入

STEM教育思想指出教師應(yīng)當(dāng)主動(dòng)地讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，從而解決問題。所以，在教授Python課程的內(nèi)容時(shí)，教師不妨利用情境的創(chuàng)建進(jìn)行趣味導(dǎo)入，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生思維活動(dòng)。教師可以結(jié)合學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，以及學(xué)生的身心特點(diǎn)出發(fā)，為學(xué)生提出一些貼近實(shí)際生活的案例和感興趣的小知識(shí)，以便激發(fā)學(xué)生的求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題，促進(jìn)學(xué)生思維的活躍。

例如，初中階段的學(xué)生正處于身高不斷變換的黃金時(shí)期，在課堂中，教師可以先結(jié)合學(xué)生的身高變化情況，向?qū)W生提出“相較于去年，你是否長(zhǎng)高了呢？”的問題，讓學(xué)生主動(dòng)從自己身體變化情況出發(fā)，向教師回答這一問題。結(jié)合學(xué)生的答案，教師再向?qū)W生提出“那么你知道自己的身高變化情況是正常的嗎？”的問題，引導(dǎo)學(xué)生展開積極的討論。當(dāng)學(xué)生進(jìn)行隨意的討論后，學(xué)生會(huì)沿著問題情境的思路，主動(dòng)提出“我們這樣按照自己的標(biāo)準(zhǔn)去評(píng)判，很難形成統(tǒng)一的意見，是否有一個(gè)軟件可以直接進(jìn)行測(cè)試呢？”的問題，在教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生提出這一問題后，教師順勢(shì)為學(xué)生引入“Python”的程序語(yǔ)言，激發(fā)學(xué)生使用Python程序思考如何測(cè)試身高成長(zhǎng)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

可以看出，教師圍繞學(xué)生的實(shí)際生活，向?qū)W生提出一些問題，打造課堂的問題情境，能夠讓學(xué)生基于問題產(chǎn)生探究知識(shí)的欲望，從而生成進(jìn)行Python課程學(xué)習(xí)的積極性。

二、分組討論，促進(jìn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)

在教師為學(xué)生講解了Python程序語(yǔ)言后，會(huì)為學(xué)生設(shè)定一定的任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，真正地利用Python程序語(yǔ)言進(jìn)行問題的解決，然而學(xué)生自身的信息素養(yǎng)和編程能力是存在一定局限性的，如果教師單純地讓學(xué)生個(gè)人進(jìn)行Python程序的設(shè)計(jì)，那么勢(shì)必會(huì)減緩學(xué)生完成程序設(shè)計(jì)的進(jìn)程。所以，為了加快教學(xué)的進(jìn)程，使得學(xué)生在獨(dú)立設(shè)計(jì)之余，發(fā)展合作能力。

比如，在教師向?qū)W生講述了Print（）函數(shù)的常用格式，帶領(lǐng)學(xué)生區(qū)分了字符串和數(shù)值后，教師為學(xué)生設(shè)定如下任務(wù)：1.使用Print（ ?）函數(shù)輸出3+5;（4+5）×3÷2的表達(dá)式計(jì)算結(jié)果;2.使用Print（ ?）函數(shù)輸出“teacher”;“wang”;“teacher”+“wang”等字符串表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果。之后，教師先組織學(xué)生展開自主思考，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力，使得學(xué)生主動(dòng)區(qū)分“字符串”和“數(shù)值”之間的不同。隨后，教師再為學(xué)生劃定合作學(xué)習(xí)的小組，讓學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行相互討論，共同商討如何進(jìn)行“字符串”和“數(shù)值”的區(qū)分，如何有效利用Python完成任務(wù)。

顯而易見，教師為學(xué)生組建合作交流的小組，讓學(xué)生將自己的想法與同伴進(jìn)行共享，能夠有效強(qiáng)化學(xué)生的主體位置，促使學(xué)生在與同伴進(jìn)行信息的交換中，實(shí)現(xiàn)合作能力和信息素養(yǎng)等綜合素質(zhì)的成長(zhǎng)。

三、程序設(shè)計(jì)，完成新知探究

學(xué)生在進(jìn)行Python程序語(yǔ)言的理論內(nèi)容學(xué)習(xí)后，只能在頭腦中建立初步印象，為了幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的內(nèi)化，教師應(yīng)當(dāng)組織學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以便將原本抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦蠡脑O(shè)計(jì)任務(wù)，使得學(xué)生在進(jìn)行算法的輸入中，真正地認(rèn)識(shí)到Python程序語(yǔ)言，找到解決問題的關(guān)鍵切入口，在順利完成程序編寫和運(yùn)行中，提高對(duì)新知內(nèi)容的探究能力。

以“分析胖瘦”的案例來說，在教師引導(dǎo)學(xué)生提出使用Python測(cè)試一個(gè)人的體重是偏胖還是偏瘦的任務(wù)時(shí)，教師可以組織學(xué)生思考解決問題的步驟，從而讓學(xué)生完成對(duì)程序的設(shè)計(jì)。具體來說，學(xué)生先分析問題的關(guān)鍵是測(cè)試體重偏胖、偏瘦，之后，學(xué)生根據(jù)自己學(xué)習(xí)的Python程序語(yǔ)言內(nèi)容，結(jié)合自身的程序設(shè)計(jì)思維特點(diǎn)，進(jìn)行如下步驟設(shè)計(jì)：第一步：學(xué)生輸入weight和height;第二步：計(jì)算BMI值=weight/pow（height，2）;第三步：輸出體重指數(shù);第四步：判斷BMI值，緊接著，學(xué)生按照上述步驟進(jìn)行操作，并自主分析使用if語(yǔ)句進(jìn)行求解。這樣，學(xué)生不僅掌握了使用Python進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的方法，也鍛煉了自己的邏輯思維能力，能夠在未來的程序設(shè)計(jì)中更有條理地進(jìn)行操作。

教師根據(jù)提出的程序設(shè)計(jì)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生分析程序設(shè)計(jì)的步驟，能夠轉(zhuǎn)變學(xué)生的思維，讓學(xué)生將原本掌握的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的操作行為，從而真正完成對(duì)Python程序語(yǔ)言的內(nèi)化。

四、整合歸納，實(shí)現(xiàn)總結(jié)提升

在教師組織學(xué)生進(jìn)行Python程序語(yǔ)言的學(xué)習(xí)后，學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生一定的想法，會(huì)對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果建立積極的思考，而這些反思的內(nèi)容可以成為學(xué)生不斷改進(jìn)自我的有力支撐。因此，在完成教育活動(dòng)后，教師也要通過鞏固練習(xí)和歸納總結(jié)等方式，促使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步地強(qiáng)化，提高學(xué)生堅(jiān)持處理和解決問題的勇氣。

例如，在學(xué)生完成對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)后，教師可以先根據(jù)循環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容為學(xué)生設(shè)定一些習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)成效，使得學(xué)生基于實(shí)踐操作的結(jié)果，明確地認(rèn)識(shí)到自己對(duì)循環(huán)結(jié)構(gòu)知識(shí)的認(rèn)識(shí)還存在哪些疑惑，以及自己對(duì)for循環(huán)的格式等內(nèi)容是否有疑問等。隨后，教師再讓學(xué)生逐條總結(jié)自己本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)，如明確循環(huán)的次數(shù)，我們應(yīng)當(dāng)選用for…in…的循環(huán);學(xué)會(huì)for循環(huán)的格式等。之后，教師也可以讓學(xué)生以小組為單位圍繞總結(jié)的內(nèi)容進(jìn)行相互交流，使得學(xué)生結(jié)合同伴的話語(yǔ)，回顧課堂學(xué)習(xí)的過程，切實(shí)地反思自己在學(xué)習(xí)行為上的缺失，以及自己在學(xué)習(xí)過程中的不足之處，使得學(xué)生可以根據(jù)同伴的建議，主動(dòng)地調(diào)整自己的言行，以便在之后的Python程序語(yǔ)言學(xué)習(xí)中作出良好的表現(xiàn)，有效奠定高效的基礎(chǔ)。

顯然，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)，組織學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，能夠讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)到自己在Python程序語(yǔ)言課程學(xué)習(xí)中存在的問題，促使學(xué)生在反思中進(jìn)行改進(jìn)，獲得成長(zhǎng)。

總之，將STEM教育理念滲透到Python程序語(yǔ)言的設(shè)計(jì)中，能夠讓Python課程的教學(xué)具有方向，使得整體課程的教學(xué)目標(biāo)更加明確，然而縱觀當(dāng)前Python課程的教學(xué)實(shí)況我們可以看到，存在許多教師不知道如何有效在Python課程中體現(xiàn)STEM教育的現(xiàn)象，對(duì)此，作為一線的初中信息技術(shù)教師，我們應(yīng)當(dāng)主動(dòng)地探索STEM教育理念的特點(diǎn)，并在Python課堂上找尋落腳點(diǎn)，不斷提高Python課程的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

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（江蘇省海安市海陵中學(xué)，江蘇 南通 226600）