發(fā)展高中生計(jì)算思維的“Python+人文”項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐

任懿娜

計(jì)算思維包含了一系列計(jì)算機(jī)科學(xué)思想，而這些概念方法最為直觀的理解和表達(dá)方式就是程序設(shè)計(jì)語言。盡管計(jì)算思維不等于程序設(shè)計(jì)，但不可否認(rèn)的是，程序設(shè)計(jì)作為一種理解和表達(dá)計(jì)算思維的方式，是發(fā)展計(jì)算思維的最好途徑之一，也是高中信息技術(shù)教育的一個(gè)重要落腳點(diǎn)。為了更好地落實(shí)計(jì)算思維教育，實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維和高中信息技術(shù)課程的全面融合，筆者結(jié)合高中信息技術(shù)教材，根據(jù)本校學(xué)生的實(shí)際情況，采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的形式，開展了“基于計(jì)算思維的Python項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐”的課題研究，以項(xiàng)目實(shí)踐形式開展計(jì)算思維教學(xué)研究。

● 確定“Python+人文”的項(xiàng)目范例主題和框架

課題組結(jié)合高中信息技術(shù)必修1教材、課時(shí)以及學(xué)生的興趣、水平等實(shí)際情況，確定了“Python+人文”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題，并圍繞這一主題編寫項(xiàng)目范例，組織學(xué)生開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

1.滲透“人文”教育的重要意義

在信息技術(shù)深刻影響社會發(fā)展的當(dāng)下，用程序設(shè)計(jì)手段探索中華傳統(tǒng)文化是學(xué)生理解、認(rèn)同、熱愛中華文化的一種方法，讓學(xué)生在程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中不僅能積累豐厚的文化底蘊(yùn)，更能體會中華文化的核心思想和人文精神，。因此，在Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)中滲透“人文”教育，是以創(chuàng)新理念為指導(dǎo)，發(fā)揮文化的隱形價(jià)值，營造有層次、有意境的古典文化氛圍，打造寓技術(shù)性、知識性、趣味性、文化性、審美性于一體的“技術(shù)+人文”課程的融合實(shí)踐。需要說明的是，人文的定義有狹義和廣義之分，分類也包含了文化、藝術(shù)、美學(xué)、國學(xué)、歷史等多個(gè)方面，在“Python+人文”項(xiàng)目的研究與實(shí)踐中，筆者主要從引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注中華傳統(tǒng)文化和中華悠久歷史的回顧與繼承這一角度切入，如中華詩詞、中華名著等，比較符合學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知水平。

2.項(xiàng)目范例在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的作用

項(xiàng)目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)活動(dòng)情境下解決真實(shí)問題，程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的項(xiàng)目學(xué)習(xí)脫離不了程序設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的知識和技能，對學(xué)生而言，相關(guān)領(lǐng)域知識的缺乏和技術(shù)的不足，使他們在提出問題、分析問題、解決問題等各個(gè)環(huán)節(jié)力有不逮。項(xiàng)目范例就是解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的上述問題的重要抓手，它起到了為學(xué)生提供知識和技能框架、展示問題解決思路和過程、演示探究方法等多重作用。因此，項(xiàng)目范例既是教師開展項(xiàng)目教學(xué)的依托，也是學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)的腳手架，對學(xué)生的項(xiàng)目學(xué)習(xí)起到了多元引領(lǐng)作用。

高中生在心理發(fā)展和學(xué)習(xí)能力上已經(jīng)相對穩(wěn)定，在開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，如果能考慮到不同學(xué)生的個(gè)性化需求，創(chuàng)設(shè)不同的問題情境，提供知識和探究的腳手架，將能激發(fā)他們的興趣和主動(dòng)性，改善學(xué)習(xí)效果。“Python+人文”的項(xiàng)目范例，基于教材知識框架、學(xué)生的個(gè)性化需求和興趣等進(jìn)行綜合考慮，將情境設(shè)為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)開展對人文領(lǐng)域的探究，既有一個(gè)大致框架，又給了學(xué)生自由發(fā)揮的空間;既促進(jìn)了信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)，又有機(jī)融入了中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，培養(yǎng)了學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

3.“Python+人文”模塊的項(xiàng)目范例框架

在具體教學(xué)實(shí)踐中，筆者為“Python+人文”模塊設(shè)置了三個(gè)項(xiàng)目范例，即程序設(shè)計(jì)趣玩中華詩詞、數(shù)字解讀中華名著、創(chuàng)新講述中華歷史（下文簡稱為詩詞項(xiàng)目、名著項(xiàng)目、歷史項(xiàng)目）。以這三個(gè)項(xiàng)目為范例，遵循“情境—主題—規(guī)劃—探究—實(shí)施—成果—評價(jià)”的主線，引導(dǎo)學(xué)生在項(xiàng)目范例的學(xué)習(xí)過程中，掌握提出問題、分析問題、探究問題、解決問題的過程和方法。在知識與技能方面，三個(gè)項(xiàng)目范例有重合的知識體系，也有個(gè)性化的知識點(diǎn)，具體如下表所示。

三個(gè)項(xiàng)目范例的編寫邏輯是：從個(gè)人的興趣愛好入手，體驗(yàn)通過程序設(shè)計(jì)趣玩中華古典詩詞;從認(rèn)識信息社會的數(shù)據(jù)與信息入手，體驗(yàn)利用程序設(shè)計(jì)解讀中華傳統(tǒng)名著;從中華五千年文明入手，體驗(yàn)以程序設(shè)計(jì)方式展示中華悠遠(yuǎn)歷史。

● “Python+人文”項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)教學(xué)實(shí)踐

1.模塊教學(xué)實(shí)踐方式

“Python+人文”模塊的三個(gè)項(xiàng)目范例都是基本完整的程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，項(xiàng)目教學(xué)課時(shí)基本都在8課時(shí)左右。在進(jìn)行具體項(xiàng)目教學(xué)時(shí)，范例的應(yīng)用方式可以靈活變化，筆者在實(shí)踐過程中，主要采用以下兩種方式：①如果課時(shí)有限，則三個(gè)項(xiàng)目范例并行使用，以其中一個(gè)范例為主線，另外兩個(gè)作為備選項(xiàng)目主題和參考資料，將學(xué)生的項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程穿插到項(xiàng)目范例的教學(xué)過程中，以豐富學(xué)生的項(xiàng)目探究活動(dòng)。此方式常應(yīng)用于信息技術(shù)課堂教學(xué)。②如果學(xué)生程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)較好，課時(shí)充裕，則可采用三個(gè)項(xiàng)目范例串行使用的方式，按照詩詞項(xiàng)目—名著項(xiàng)目—?dú)v史項(xiàng)目的順序，通過三輪項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程，逐步擴(kuò)大學(xué)生的程序設(shè)計(jì)知識體系，發(fā)展其計(jì)算思維。此方式可應(yīng)用于程序設(shè)計(jì)第二課堂拓展學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)實(shí)踐過程和結(jié)果

筆者采用方式①在信息技術(shù)課堂教學(xué)中選擇不同班級開展教學(xué)，進(jìn)行“Python+人文”項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)踐。

在項(xiàng)目選題階段，上述范例的情境對學(xué)生的引導(dǎo)作用非常明顯。以詩詞項(xiàng)目范例為例，從古人飛花令游戲的趣味和高雅，討論到詩詞大會中詩韻留存的千年情懷，引發(fā)到以程序設(shè)計(jì)技術(shù)探究古詩詞文字之美，詩詞交織中仿佛打開了古今之門，給純粹的科學(xué)技術(shù)賦予了特殊的人文情懷。學(xué)生非常感興趣，并開始了解不同的飛花令玩法，感受詩詞里的春夏秋冬，正視技術(shù)在學(xué)習(xí)和生活中的應(yīng)用。

在項(xiàng)目探究階段，豐富的范例探究活動(dòng)給學(xué)生提供了知識技能的腳手架，從實(shí)踐入手，體驗(yàn)“做中學(xué)”，讓學(xué)生在詩詞項(xiàng)目、名著項(xiàng)目、歷史項(xiàng)目探究中，掌握函數(shù)與表達(dá)式、三種程序結(jié)構(gòu)等知識的具體應(yīng)用。

以往學(xué)生普遍存在的兩個(gè)難點(diǎn)——不知道做什么、不知道怎么做，通過“Python+人文”范例的實(shí)施，得到了很好的解決。學(xué)生產(chǎn)生了很多基于個(gè)人興趣、名著閱讀、璀璨歷史的項(xiàng)目主題，帶著這些主題，學(xué)生開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過程就變得更加有趣，有創(chuàng)意，有個(gè)性。

因此，合理地設(shè)置項(xiàng)目范例并組織項(xiàng)目學(xué)習(xí)，不僅能夠解決學(xué)生初次接觸項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)的迷茫，還能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望，發(fā)展其創(chuàng)新意識和計(jì)算思維，有效促進(jìn)學(xué)生開展個(gè)性化的項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

● “Python+人文”項(xiàng)目的反思與展望

1.發(fā)展計(jì)算思維，需要引導(dǎo)學(xué)生明確問題、分解任務(wù)

學(xué)生剛開始在利用程序設(shè)計(jì)探究人文領(lǐng)域時(shí)有些茫然，不知該如何從人文中提煉能用計(jì)算機(jī)解決的問題。針對這一現(xiàn)象，筆者結(jié)合學(xué)生的閱讀、學(xué)習(xí)、游戲等常態(tài)化需求，將程序設(shè)計(jì)解決的問題集中到計(jì)算與驗(yàn)證、模擬與交互、輔助學(xué)習(xí)與生活等方面，從而讓學(xué)生能順利進(jìn)行問題的遷移和分解，習(xí)慣計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，培養(yǎng)計(jì)算思維。例如，名著項(xiàng)目可以從計(jì)算與驗(yàn)證角度提煉問題，詩詞項(xiàng)目可以考慮模擬飛花令游戲，歷史項(xiàng)目則可以從開發(fā)輔助學(xué)科學(xué)習(xí)案例的程序等角度入手。

2.適當(dāng)增加范例“留白”空間，給學(xué)生更多探究余地

“留白”是指教師提供的范例可以在適當(dāng)位置留有一些“空白”或待補(bǔ)充內(nèi)容，在保留基本的功能框架基礎(chǔ)上，讓學(xué)生在范例的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的擴(kuò)充、數(shù)據(jù)的完善、信息的查證。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，采用“留白”的方式，可以讓學(xué)生的項(xiàng)目學(xué)習(xí)有更多的探究余地，產(chǎn)生更加個(gè)性化的探究成果。

3.合作學(xué)習(xí)看環(huán)節(jié)，具體分工有技巧

小組合作是項(xiàng)目學(xué)習(xí)經(jīng)常采用的形式，但是要想發(fā)揮小組的最大作用，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，學(xué)生并不是一開始就掌握合作的技能。實(shí)踐中，有的小組不管什么環(huán)節(jié)，不管什么任務(wù)，全部進(jìn)行小組合作，導(dǎo)致出現(xiàn)有時(shí)一人做多人看，有時(shí)各做各的等情況，效率并不高。因此，教師需要在開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)的具體環(huán)節(jié)中，從項(xiàng)目規(guī)劃、問題分析、數(shù)據(jù)收集和整理、交流評價(jià)等各個(gè)需要合作的環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，指導(dǎo)其進(jìn)行合理分工，提高效率，而在程序設(shè)計(jì)探究、知識內(nèi)化等環(huán)節(jié)，則取消小組合作，讓每個(gè)學(xué)生都參與實(shí)踐，夯實(shí)基礎(chǔ)，掌握基本知識和技能。

● 結(jié)束語

“Python+人文”項(xiàng)目學(xué)習(xí)在教學(xué)實(shí)踐中，還有很多方面有待進(jìn)一步研究，如范例科學(xué)性和人文性的結(jié)合、項(xiàng)目學(xué)習(xí)組織開展的策略、項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)的過程記錄與評價(jià)等。發(fā)展學(xué)生計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科的核心任務(wù)之一，也是一個(gè)較為長期的過程，如何在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中有效提升學(xué)生的計(jì)算思維能力還需要教師不斷探索，努力實(shí)踐。

本文是廣東省教育技術(shù)中心2019年度教育信息化應(yīng)用融合創(chuàng)新重點(diǎn)課題“基于計(jì)算思維的Python項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐研究”（課題立項(xiàng)號：19JX06148）的階段性研究成果。