基于UbD的初中Python編程教學設(shè)計與實踐研究

梁婷 李艷

摘要：UbD（Understanding by Design）是一種追求理解的教學設(shè)計模式，提倡“逆向設(shè)計”，即以目標為導向，教學評價設(shè)計優(yōu)先于教學活動設(shè)計。本研究將UbD應(yīng)用于初中Python編程教學，分析了現(xiàn)存問題，闡述了UbD的概念及應(yīng)用于初中Python編程教學的可行性，最后圍繞具體課例進行教學設(shè)計并開展實踐研究，探索UbD在初中Python編程教學的應(yīng)用經(jīng)驗，以期能夠為初中信息技術(shù)教師更好地開展Python編程課程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：UbD;初中信息技術(shù);Python教學設(shè)計;編程教育

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）07-0000-04

近幾年，青少年編程教學成為熱點，Python以其簡單易學、語法簡潔且突出邏輯思路[1]的特點成為初中編程教學的主要程序設(shè)計語言。但由于教學內(nèi)容新，教師普遍缺乏教學經(jīng)驗，使得初中Python編程教學存在兩大類問題：一是采用游戲化平臺和開源硬件支持的Python課程，以活動或闖關(guān)任務(wù)教授新知，學生學習興趣很高，但容易忽視對所學知識的梳理和內(nèi)化，一旦脫離這些平臺或硬件支持，知識遷移難以完成;二是純代碼的教學會讓學生產(chǎn)生距離感，加之教學實例大多以數(shù)學問題為主題，脫離生活實際，學生更易產(chǎn)生抵觸心理。

● UbD理論

UbD（Understanding by Design）是一種追求理解的教學設(shè)計理論，由Grant Wiggins和Jay McTighe于1998年首次提出，該理論提倡“逆向設(shè)計”，要求設(shè)計者首先確定預(yù)期結(jié)果，其次確定合適的評估證據(jù)，最后設(shè)計學習體驗和教學活動，是對傳統(tǒng)教學設(shè)計模式的一種翻轉(zhuǎn)。此方法可以有效解決傳統(tǒng)設(shè)計中的兩個誤區(qū)，即“以活動為導向的設(shè)計”和“灌輸式學習”，讓學生真正收獲理解。[2]通過UbD追求理解的理念的引導，能使學生積極地對知識進行意義的建構(gòu)和遷移，且UbD提倡基于真實生活情境的評價，對學生問題解決能力的培養(yǎng)有促進作用。

美國中西大學曾開展過一次教學實驗，其實驗結(jié)果證明了基于理解式的教學對發(fā)展學生持久性學習具有一定的優(yōu)勢[3]，信息學科核心素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任[4]等方面，持久性學習對以上核心素養(yǎng)的形成具有促進作用，可見，基于理解的教學模式有益于初中信息技術(shù)教學達成培養(yǎng)目標。編程教學的初衷也是培養(yǎng)學生理解并能夠運用知識解決生活中的實際問題，因此，追求理解的UbD理論和學校教學任務(wù)以及編程教學的初衷都是吻合的。

● 基于UbD的初中Python編程教學設(shè)計

根據(jù)逆向教學設(shè)計相關(guān)理論，筆者針對Python內(nèi)置模塊turtle教學開展了基于UbD的逆向教學設(shè)計，其中主要包括以下三個步驟。

1.制訂目標

結(jié)合江蘇省教育廳印發(fā)的《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》中“算法與程序設(shè)計”模塊的教學目標——了解算法設(shè)計的一般方法，了解一種程序設(shè)計語言，嘗試利用一種程序設(shè)計語言實現(xiàn)簡單的算法，了解利用計算機進行問題求解的基本思想、方法和過程[5]，筆者使用目標制訂模板設(shè)計了Python中turtle模塊的教學目標，如表1所示。

2.確定評估證據(jù)

教師將學生放入真實的情境中，完成和生活相關(guān)的實例任務(wù)，并結(jié)合Python內(nèi)置模塊turtle教學內(nèi)容，選取生活中的導航軟件為主題，通過GRASPS要素工具建構(gòu)如下表現(xiàn)性任務(wù)：請同學們作為軟件工程師（角色Role）為學校（情境Situaition）設(shè)計服務(wù)于師生（對象Audience）的小金機器人（產(chǎn)品Perfomance）導航系統(tǒng)（目標Goal）;要求打開系統(tǒng)后會首先問用戶“請問您想去哪里？”，待用戶向系統(tǒng)輸入“目的地”之后，小金會使用“御用導游”（海龜turtle）將線路圖完整地繪制給用戶，并輸出回答“您好，目的地線路圖已到達屏幕，請查收”（標準Standards）。

表現(xiàn)性任務(wù)的評價量規(guī)要結(jié)合任務(wù)的具體內(nèi)容來確定其標準，根據(jù)小金機器人導航系統(tǒng)任務(wù)確定的具體評估證據(jù)如下：

（1）對任務(wù)進行分析和算法設(shè)計，并能用自然語言描述算法。

（2）能夠完整實現(xiàn)Python編程的全過程，從打開IDLE、新建文件、編寫代碼并調(diào)試運行這三個主要過程的完成度來體現(xiàn)。

（3）代碼編寫正確，且格式規(guī)范。①符號均在英文狀態(tài)下輸入，格式規(guī)范整齊。②導入模塊語句以及模塊中方法的使用語句均編寫正確。③輸入和輸出函數(shù)語句編寫正確。

（4）有一定的創(chuàng)新度。除了表現(xiàn)性任務(wù)的評估證據(jù)，還需要配合傳統(tǒng)的評估手段來完善對學生理解程度的評估，使用課堂隨堂測試如選擇題等形式評估學生對以下基本概念的掌握：①print（）和input（）函數(shù)分別實現(xiàn)輸出和輸入數(shù)據(jù)的功能;②turtle是Python內(nèi)置模塊，其中包含的方法fd（）、rt（）分別能實現(xiàn)前進和右轉(zhuǎn)兩個功能;③IDLE是Python的編程環(huán)境，“.py”是Python文件的拓展名。

3.教學活動的設(shè)計

在明確的目標引導和評估標準下，筆者對教學活動進行了設(shè)計（如下頁表2），并采用WHERETO元素來檢驗設(shè)計的有效性和參與性。

● 基于UbD的初中Python編程教學實踐

在基于UbD的初中Python編程教學設(shè)計參考下，筆者選取了蘇州某中學初二年級的一個班級開展了教學實踐，并利用易加學院平臺授課。教學實踐班級的學生均系統(tǒng)地學習過APP INVENTOR，有一定的編程基礎(chǔ)，不過尚未系統(tǒng)學習過任何程序設(shè)計語言。易加學院平臺是原易加互動平臺的升級版，該平臺基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行教學，教師可以使用內(nèi)置的教學環(huán)節(jié)在線備課、發(fā)布課程和作業(yè)，并查看學生的學習記錄以及作業(yè)完成情況等，學生也可以查看并學習課程，完成任務(wù)并提交作業(yè)。

1.備課階段

在前學環(huán)節(jié)，教師使用達成目標模塊發(fā)布本課任務(wù)，使用微云課模塊放置《導航機器人》視頻;在共學環(huán)節(jié)，使用課堂訓練模塊發(fā)布算法和程序設(shè)計的成果，使用學習任務(wù)模塊分步驟引導學生完成任務(wù)并輔以學習提示;在延學環(huán)節(jié)，使用課堂訓練模塊布置拓展任務(wù)，使用思維導圖模塊總結(jié)課堂內(nèi)容。

2.授課階段

教學實踐班級學生均有易加學院平臺學習經(jīng)驗，且具備利用平臺開展自主探究學習的能力。在課堂導入階段，學生進入平臺，從閱讀任務(wù)開始，觀看微課并討論完成算法設(shè)計，教師同步指導，并選取1～2個典型例子進行全班點評，隨后學生完善自己的算法并自評分數(shù)。

在完成課程任務(wù)及拓展任務(wù)階段，學生利用平臺上的任務(wù)清單、學習提示和資源開展自主探究學習，學有余力的學生則繼續(xù)拓展任務(wù)的學習。教師在這個過程中擔任指導者的角色，隨時觀察學生完成任務(wù)的情況，及時解答疑問并對典型的疑難點進行全班演示講解。在總結(jié)階段，教師使用思維導圖呈現(xiàn)本課大綱，學生填寫紙質(zhì)的課堂自我評價表，回顧本課所學。

3.學生數(shù)據(jù)

教學實踐班級學生共38人，任務(wù)成果提交38份，任務(wù)成果包含三個部分，即Python代碼、運行結(jié)果及turtle繪圖結(jié)果。

教師根據(jù)表現(xiàn)性任務(wù)評估證據(jù)計算學生的任務(wù)成果得分，以4分作為滿分值，得到38份成績，其中一份0分為無效成績，因此實際收集37份有效成績。其中，使用37份成績計算出班級平均分為2.9分;使用圖表進行分析，約67.5%的學生成績在平均分左右，僅有約0.1%的學生成績能夠接近滿分。另外，根據(jù)易加學院平臺課程報告數(shù)據(jù)，學生在課程學習各個環(huán)節(jié)的參與度為86%。

● 總結(jié)與展望

從教學效果來看，在基于UbD的教學設(shè)計引導下，學生課程學習參與度較高，充分發(fā)揮了其作為學習主體的主觀能動性，促進了學生對知識的理解和意義建構(gòu);過半數(shù)的學生可以在任務(wù)完成中達到平均分水平，但是高分段學生比例較少，因此建議教師對學習能力較強的學生要有更多的延伸指導，激發(fā)其求知欲;對于課堂自我評價，超半數(shù)的學生給自己評定了優(yōu)秀等級，說明學生對學習的自我評價較高，這對后續(xù)學習的積極性是至關(guān)重要的。

從教學目標設(shè)計來看，UbD提供了明確有效的模板來指導目標設(shè)計，其中強調(diào)的大概念是指需要學生深入持久理解的知識，這啟示了教師在制訂目標時要由大到小，從大的目標出發(fā)，在大概念的引導下，細化到多個小目標。

從教學評價設(shè)計來看，UbD提倡的逆向教學設(shè)計中指出教學評估設(shè)計應(yīng)早于教學活動設(shè)計，這樣學生將更加明確為何而學以及如何表明自己已經(jīng)掌握了所學，更有利于學生積極地投入課程學習;在評價方式上，UbD提倡多元化，鼓勵學生自評，反思自己對知識的理解和學習方法等，發(fā)揮元認知策略的作用。

UbD是一種有別于傳統(tǒng)教學設(shè)計習慣的教學模式，使用UbD進行教學設(shè)計對于一線教師來說是一個挑戰(zhàn)，因此，在國內(nèi)推廣UbD教學模式可能還需要較長的時間。建議一線教師合理地分配時間，嘗試運用新模式進行教學設(shè)計，這對提升學生的知識理解水平和教師的個人能力都是有幫助的。

參考文獻：

[1]中華人民共和國中央人民政府.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2]劉承林.計算思維培養(yǎng)視角下高中python課程教學模式探究[D].濟南：山東師范大學，2019.

[3]Grant Wiggins & Jay McTighe.Understanding by Design （Expand 2nd Edition.）[M].Alexandria VA：ASCD，2005.

[4]趙曉琳.UbD理論在美術(shù)教學中的實踐研究[D].濟南：山東師范大學，2019.

[5]江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）[EB/OL]. http：//www.tn.czedu.cn/html/article3058722.html.

[6]葛盼盼.依托易加互動任務(wù)驅(qū)動教學模式的小學信息技術(shù)課堂探究與應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019（12）：22-25.