面向計算思維培養的 初中Python編程項目式教學探究

孔佑彪 李善敏 楊勛

【摘 要】在人工智能飛速發展的時代，世界各國都越來越注重編程教育，重視培養學生的計算思維。Python也逐漸取代其他編程語言走進初中教材。本文從Python教學與計算思維出發，利用STEM86平臺，以“猜數游戲”項目式教學為例，介紹項目式教學方法，以期為初中Python編程項目式教學提供有價值的參考。

【關鍵詞】Python;項目式教學;計算思維;STEM86平臺;信息技術教學

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）02、03-090-04

Python編程教學已經進入全國各地中小學校，在初中Python編程課程中，如何把握學科素養，提升學生學科思維，尤其是計算思維，是每位教師都要思考的問題。項目式教學作為激發學生興趣、提升學生動手實踐能力、啟發學生思考的教學方式，開始進入教師的視野，很多教師都在思考如何把Python編程教學與項目式教學進行有機融合。

STEM86平臺簡介

少兒編程教育作為發展素質教育的典型領域，在構建德智體美勞全面發展的教育體系中發揮了重要作用，而“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業人才大賽作為少兒編程領域有影響力的社會活動，為素質教育的家校社協同體系建構提供了很好的藍本。

以編程教育為例，學校是育人主體，在校內為學生提供編程的基礎知識學習，全國已廣泛開展起來了。家庭是學校的育人共同體，家長在其中能夠發現孩子的興趣所在，并進行正確引導。“藍橋杯”活動作為社會力量，定位于課堂知識的有益補充，為中小學提供少兒編程創新教育的解決方案，全力服務學校教育。

STEM86項目是繼“藍橋杯”、藍橋學院、藍橋云課之后，國信藍橋在STEM教育領域的又一重要開拓。教師既是教育實踐的領導者，又是教育過程的支持者，賦能教師是教育服務領域最重要的工作。STEM86項目旨在整合國信藍橋的專家團體、教育經驗與教育資源，為廣大基層STEM教師提供系統的支撐與幫助。STEM86平臺以提高學生學習編程和信息技術興趣，培養實踐能力和創新精神，提升科學素養為目的，為中學生編程項目式教學創造一種新的體驗。在“藍橋杯”賽事和測評體系下，編程學習可以得到及時準確的反饋，為孩子學習提供日常的成就感，尤其是其豐富立體的評價維度，為很多進行編程學習的孩子提供了豐富的學習內容，進而能夠反哺其各方面的學習努力和進步。

STEM86平臺還為教師們提供專屬學習系統，包括專屬域名、網頁、教學課件等。同時也為學生提供專屬學習平臺、比賽報名通道等，減少了教師的教學成本，同時也優化了學生的學習和考試成績。因此，本文選擇以STEM86平臺為基礎為讀者分享初中編程項目式教學案例。

項目式教學

項目式教學是一種以項目作為教學核心的創新型教育教學模式，將一定的課堂內容整合成一個完整的項目，學生在學習活動中自主完成項目，進而實現課堂內容的有效學習。教師提出相關的項目要求，學生自主設計完成與課堂內容相聯系的項目學習過程。這種教學方法能有效激發學生的學習自主性和主體性，提升其綜合素質，培養學生分析問題、解決問題的能力，充分挖掘其學習潛能。

由此可見，項目式教學既可以是教師用來傳授知識的一種教學方法，也可以作為教師制定教學計劃的一種課程模式。因此，對于如何選擇教學項目，我們需要思考以下幾個問題。

1.契合點

在項目式教學中，學生運用自己的方法主動獲取知識、解決問題。但是，學生的自主學習需要教師精準地、有策略地引導。在開展項目式教學之前，需要找到一個師生契合點，達到這個契合點，教師就可以放手讓學生進入自主探索狀態。尋找契合點的過程就是教師深入了解學生的過程，知己知彼，才能夠實現完美合作。教師需要了解學生的基本情況，包括學生的年齡及特點、興趣喜好、獲取知識的途徑與方式、學習習慣與學習能力及對教學方法與內容的需要等，可以通過邀請學生在線填寫調查問卷的形式，根據學習的內容需求及學生的特點設計調查問卷，投放到網上，供學生填寫，也可以通過線下訪談、線下填寫調查問卷的形式。無論哪種形式，教師匯總信息之后的數據與內容，都能為教師之后的教學設計提供依據。

2.設計點

項目式教學雖然充分實現了學生自主探索，但整個過程更需要教師的巧妙引領，教師要對各個環節的設計進行構思。教學設計要體現先導性與引領性，對教學中出現的各種問題要有科學地預判及相應的對策，對學生的學習成果要給予恰當的評價。

3.傳統教學與項目式教學模式的區別

傳統教學模式重知識，輕技能;重理論，輕實踐;重結果，輕過程，最直接的影響是導致學生的動手實踐能力得不到培養。在傳統教學模式中，學生常常把許多時間花費在與實踐脫節或不符合現實情境的理論學習上，最終學生缺乏問題意識和解決問題的能力，無法獲得綜合素質的有效提升。

與之相反，以實踐為導向的項目式教學模式是一種“建構式教學模式”，在整個模式中以學生為中心，教師在其中既是引導者也是組織者，既是咨詢者又是促進者，既是評價者又是輔導者。讓學生在這種項目教學模式的實踐過程中，激發學習興趣，鍛煉獨立探索能力、合作能力、創新能力、審美能力，也能讓學生獲得更全面的發展，提升核心素養。巧妙運用項目式教學引導學生合作探索，獨立探究，已經成為創新型教師研究的新主題。

4.Python編程項目式教學模式設計

教師在講授本節課時，可以結合課堂案例介紹該平臺是如何助力編程教學的。

為了能讓學生愛上編程學習，真正實現“玩中學”，在收獲編程帶來的樂趣和成就感的同時，提高信息技術科學素養。在“Python趣味編程——猜數字游戲設計”項目教學中，采用了情景式、啟發探究式的教學策略，先讓學生體驗生活中的猜數字游戲，了解規則和實現過程，再對比Python猜數字游戲的實現過程，教師通過提問、引導等方式啟發學生分析游戲實現的過程、探究實現的算法，進行編程與調試，最終完成游戲設計。為了體現學生的主體性，提高其在課堂上的參與程度，提供Python代碼和相關知識點的視頻等學習資源給學生，讓他們在課堂上充分利用教材和已有的知識經驗開展自主、協作與探究學習，引領學生主動建構和完善自身的認知結構，開啟“用已知探未知”的思維方式。

本節課使用項目式教學方法，課時設計為四個課時，緊扣認知學習的規律。項目式教學流程可分為瀏覽作品、開闊視野;分析案例、探究路徑;自主探究、完成任務;作品評價、展示交流等幾個方面。同時，計算思維的培養注重分析問題，提出問題解決思路、設計算法、用代碼實現算法、調試運行等環節。

高中Python項目式教學內容設計

1.瀏覽作品，開闊視野

上課導入，教師在PPT上展示游戲規則：教師向學生A展示一個1～100 之間的數字牌，然后讓學生B猜數字。如果一次猜對，教師展示數字牌，學生B勝利，游戲結束，提示猜數成功且一共猜了1次。否則，學生A要提示學生B猜的數是大了還是小了，然后學生B繼續猜數直到猜對為止，其他學生負責記錄猜了幾次才猜對，直到學生B猜到學生A看到的數字牌中的數字，全班學生說出學生B猜數成功所用的次數。同時，教師邀請兩位學生到教室中間按照游戲規則玩這個游戲，體驗生活中猜數字游戲的實現過程。然后，讓學生使用STEM86平臺進入Python在線編輯環境運行程序，體驗這個猜數游戲。游戲結束后，引出本節課項目主題，提出任務：用Python程序實現這個猜數游戲（表1）。

教師使用STEM86平臺Python在線編輯環境展示Python猜數字游戲代碼段（圖1）。

2.分析案例，探究路徑

（1）分析問題，提出解決思路

教師提供教學資源，同時創設具有啟發性的問題情境。

請結合生活中猜數字游戲的過程，簡要描述本游戲設計過程：

第一步：設定好一個你要猜的數字;

第二步：提示輸入你要猜的數字;

第三步：比較大小，如果猜的數字與設定的數字相同，就輸出“猜對了！”如果猜的數字不對，就輸出“猜錯了！”。

請根據問題分析，將猜數字游戲程序設計流程圖（圖2）補充完整。

程序流程圖中的條件應該為：①————。

提示：根據條件進行比較判斷，用到條件表達式，參考STEM86平臺提供的資源材料。

算法描述——參考STEM86平臺提供的資源材料。

（2）設計算法、用代碼實現算法、調試程序

經過“分析任務”環節后，學生基本理解猜數游戲的所有思路，并且學會將現實與程序進行類比轉化。

根據流程圖（圖2），參考STEM86平臺編程課件和學習資源，遵循if 語句的格式及其注意事項，完善代碼，實現猜數字游戲猜對錯的功能，并調試運行。

請寫出缺失的語句：①—————; ②—————。

3.程序編寫，完成任務

（1）教師帶領學生分析問題，設計算法，用代碼實現猜數字游戲，使用STEM86平臺提供的Python在線編輯工具，讓學生編寫自己的第一個小程序。

（2）運用print語句完成個性化設計，可以介紹程序的功能、規則、玩法等。

（3）運用input（）語句及變量完成從鍵盤錄入要猜的數字。

（4）選擇結構由條件語句if來實現，使用規則參考STEM86平臺學習資源材料。

提示：要讓計算機隨機生成一個規定范圍內的數字，需要調用隨機函數random.randint（m，n），產生一個值在m與n之間的整數。

（5）若要使用random的整數，需要在程序中使用import random語句導入random模塊，參考STEM86中提供的學習資源材料。

4.作品評價，展示交流

作品創作猜數字游戲小程序已經取得了階段性成果，為了更好地創作出有趣的小程序，本學時學生針對自己的作品進行展示交流評價，進一步優化完善自己的作品。

教師使用STEM86平臺，創建學生管理網站，讓完成作品的學生上傳自己的作品，利用網站查看程序，在上面學生相互之間展示、交流與評價作品。

在初中Python編程教學中，教師對知識和技能的傳授一般都能較好地把握，但是在教學過程中往往容易忽略學生計算思維的培養。利用STEM86平臺，可以更好地實施初中Python編程項目式教學，學生可以在真實的情境中去碰撞、去思考、去生成，不光學會了編程知識和技術，還培養了良好的計算思維。只有這樣，學生才能在飛速發展的信息社會中更好地創新與發展。

參考文獻

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