發展高中生計算思維的“Python+人文”項目教學實踐

任懿娜

計算思維包含了一系列計算機科學思想，而這些概念方法最為直觀的理解和表達方式就是程序設計語言。盡管計算思維不等于程序設計，但不可否認的是，程序設計作為一種理解和表達計算思維的方式，是發展計算思維的最好途徑之一，也是高中信息技術教育的一個重要落腳點。為了更好地落實計算思維教育，實現計算思維和高中信息技術課程的全面融合，筆者結合高中信息技術教材，根據本校學生的實際情況，采用項目學習的形式，開展了“基于計算思維的Python項目式教學實踐”的課題研究，以項目實踐形式開展計算思維教學研究。

● 確定“Python+人文”的項目范例主題和框架

課題組結合高中信息技術必修1教材、課時以及學生的興趣、水平等實際情況，確定了“Python+人文”的項目學習主題，并圍繞這一主題編寫項目范例，組織學生開展項目學習。

1.滲透“人文”教育的重要意義

在信息技術深刻影響社會發展的當下，用程序設計手段探索中華傳統文化是學生理解、認同、熱愛中華文化的一種方法，讓學生在程序設計學習中不僅能積累豐厚的文化底蘊，更能體會中華文化的核心思想和人文精神，。因此，在Python程序設計教學中滲透“人文”教育，是以創新理念為指導，發揮文化的隱形價值，營造有層次、有意境的古典文化氛圍，打造寓技術性、知識性、趣味性、文化性、審美性于一體的“技術+人文”課程的融合實踐。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、美學、國學、歷史等多個方面，在“Python+人文”項目的研究與實踐中，筆者主要從引導學生關注中華傳統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，比較符合學生當前的認知水平。

2.項目范例在項目學習中的作用

項目學習強調在真實活動情境下解決真實問題，程序設計教學中的項目學習脫離不了程序設計技術領域的知識和技能，對學生而言，相關領域知識的缺乏和技術的不足，使他們在提出問題、分析問題、解決問題等各個環節力有不逮。項目范例就是解決學生學習過程中出現的上述問題的重要抓手，它起到了為學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，項目范例既是教師開展項目教學的依托，也是學生進行項目學習的腳手架，對學生的項目學習起到了多元引領作用。

高中生在心理發展和學習能力上已經相對穩定，在開展項目學習過程中，如果能考慮到不同學生的個性化需求，創設不同的問題情境，提供知識和探究的腳手架，將能激發他們的興趣和主動性，改善學習效果。“Python+人文”的項目范例，基于教材知識框架、學生的個性化需求和興趣等進行綜合考慮，將情境設為應用程序設計技術開展對人文領域的探究，既有一個大致框架，又給了學生自由發揮的空間;既促進了信息技術學科核心素養的落實，又有機融入了中華優秀傳統文化，培養了學生的社會責任感、創新精神和實踐能力。

3.“Python+人文”模塊的項目范例框架

在具體教學實踐中，筆者為“Python+人文”模塊設置了三個項目范例，即程序設計趣玩中華詩詞、數字解讀中華名著、創新講述中華歷史（下文簡稱為詩詞項目、名著項目、歷史項目）。以這三個項目為范例，遵循“情境—主題—規劃—探究—實施—成果—評價”的主線，引導學生在項目范例的學習過程中，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，三個項目范例有重合的知識體系，也有個性化的知識點，具體如下表所示。

三個項目范例的編寫邏輯是：從個人的興趣愛好入手，體驗通過程序設計趣玩中華古典詩詞;從認識信息社會的數據與信息入手，體驗利用程序設計解讀中華傳統名著;從中華五千年文明入手，體驗以程序設計方式展示中華悠遠歷史。

● “Python+人文”項目學習活動教學實踐

1.模塊教學實踐方式

“Python+人文”模塊的三個項目范例都是基本完整的程序設計學習項目，項目教學課時基本都在8課時左右。在進行具體項目教學時，范例的應用方式可以靈活變化，筆者在實踐過程中，主要采用以下兩種方式：①如果課時有限，則三個項目范例并行使用，以其中一個范例為主線，另外兩個作為備選項目主題和參考資料，將學生的項目學習流程穿插到項目范例的教學過程中，以豐富學生的項目探究活動。此方式常應用于信息技術課堂教學。②如果學生程序設計基礎較好，課時充裕，則可采用三個項目范例串行使用的方式，按照詩詞項目—名著項目—歷史項目的順序，通過三輪項目學習過程，逐步擴大學生的程序設計知識體系，發展其計算思維。此方式可應用于程序設計第二課堂拓展學習。

2.教學實踐過程和結果

筆者采用方式①在信息技術課堂教學中選擇不同班級開展教學，進行“Python+人文”項目的教學實踐。

在項目選題階段，上述范例的情境對學生的引導作用非常明顯。以詩詞項目范例為例，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，引發到以程序設計技術探究古詩詞文字之美，詩詞交織中仿佛打開了古今之門，給純粹的科學技術賦予了特殊的人文情懷。學生非常感興趣，并開始了解不同的飛花令玩法，感受詩詞里的春夏秋冬，正視技術在學習和生活中的應用。

在項目探究階段，豐富的范例探究活動給學生提供了知識技能的腳手架，從實踐入手，體驗“做中學”，讓學生在詩詞項目、名著項目、歷史項目探究中，掌握函數與表達式、三種程序結構等知識的具體應用。

以往學生普遍存在的兩個難點——不知道做什么、不知道怎么做，通過“Python+人文”范例的實施，得到了很好的解決。學生產生了很多基于個人興趣、名著閱讀、璀璨歷史的項目主題，帶著這些主題，學生開展項目學習的過程就變得更加有趣，有創意，有個性。

因此，合理地設置項目范例并組織項目學習，不僅能夠解決學生初次接觸項目學習時的迷茫，還能激發學生主動學習的欲望，發展其創新意識和計算思維，有效促進學生開展個性化的項目學習。

● “Python+人文”項目的反思與展望

1.發展計算思維，需要引導學生明確問題、分解任務

學生剛開始在利用程序設計探究人文領域時有些茫然，不知該如何從人文中提煉能用計算機解決的問題。針對這一現象，筆者結合學生的閱讀、學習、游戲等常態化需求，將程序設計解決的問題集中到計算與驗證、模擬與交互、輔助學習與生活等方面，從而讓學生能順利進行問題的遷移和分解，習慣計算機解決問題的過程與方法，培養計算思維。例如，名著項目可以從計算與驗證角度提煉問題，詩詞項目可以考慮模擬飛花令游戲，歷史項目則可以從開發輔助學科學習案例的程序等角度入手。

2.適當增加范例“留白”空間，給學生更多探究余地

“留白”是指教師提供的范例可以在適當位置留有一些“空白”或待補充內容，在保留基本的功能框架基礎上，讓學生在范例的基礎上進行功能的擴充、數據的完善、信息的查證。在實際應用時，采用“留白”的方式，可以讓學生的項目學習有更多的探究余地，產生更加個性化的探究成果。

3.合作學習看環節，具體分工有技巧

小組合作是項目學習經常采用的形式，但是要想發揮小組的最大作用，需要進行適當的訓練，學生并不是一開始就掌握合作的技能。實踐中，有的小組不管什么環節，不管什么任務，全部進行小組合作，導致出現有時一人做多人看，有時各做各的等情況，效率并不高。因此，教師需要在開展項目學習的具體環節中，從項目規劃、問題分析、數據收集和整理、交流評價等各個需要合作的環節對學生進行訓練，指導其進行合理分工，提高效率，而在程序設計探究、知識內化等環節，則取消小組合作，讓每個學生都參與實踐，夯實基礎，掌握基本知識和技能。

● 結束語

“Python+人文”項目學習在教學實踐中，還有很多方面有待進一步研究，如范例科學性和人文性的結合、項目學習組織開展的策略、項目學習活動的過程記錄與評價等。發展學生計算思維是信息技術學科的核心任務之一，也是一個較為長期的過程，如何在項目學習過程中有效提升學生的計算思維能力還需要教師不斷探索，努力實踐。

本文是廣東省教育技術中心2019年度教育信息化應用融合創新重點課題“基于計算思維的Python項目式教學實踐研究”（課題立項號：19JX06148）的階段性研究成果。