基于ITtools平臺的Python語言教學(xué)策略

高速發(fā)展的信息社會對人才的信息素養(yǎng)提出了更高要求。指向計算思維培養(yǎng)的編程教學(xué)已納入《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》，成為學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一項重要內(nèi)容。因其容易入門且功能強(qiáng)大的優(yōu)勢，Python語言成為許多中學(xué)開展編程教學(xué)的首選。在此背景下，如何有效開展Python語言教學(xué)以提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，成為一個值得研究的熱點(diǎn)問題。杜蘭等提出應(yīng)用項目驅(qū)動教學(xué)法，以真實的項目活動激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、提升其實踐能力和計算思維[1]。岳彥龍等將數(shù)字游戲與編程教學(xué)有效結(jié)合，提出了面向高中生計算思維培養(yǎng)的Python游戲化編程教學(xué)模型[2]。趙涓涓等提出利用線上教學(xué)平臺提供多元學(xué)習(xí)形式、即時在線評測和個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，有效提升Python編程教學(xué)效果[3]。目前的研究多聚焦于教學(xué)方法、策略、環(huán)境的選擇與應(yīng)用，而作為學(xué)生開展編程實踐、提升信息素養(yǎng)的前序問題，“如何有效實施語法訓(xùn)練”缺乏相關(guān)的具體研究。因此，筆者聚焦這一問題，提出利用ITtools平臺的在線評測功能設(shè)計闖關(guān)式Python語法訓(xùn)練的解決思路。

一、高中Python語言教學(xué)中存在的問題及原因分析

當(dāng)前，高中生在學(xué)習(xí)Python語言時普遍面臨一個難題：雖然能正確分析問題并構(gòu)思算法，但是難以將思路轉(zhuǎn)化為具體的程序代碼。這個問題具體表現(xiàn)在，在編程過程中，學(xué)生常因缺乏編程經(jīng)驗而頻繁出現(xiàn)語法錯誤，并對此感到束手無策，即使反復(fù)嘗試也難以成功，最終半途而廢。這種情況如果反復(fù)出現(xiàn)，往往會導(dǎo)致學(xué)生喪失學(xué)習(xí)編程的信心和興趣，甚至產(chǎn)生畏懼心理。筆者分析發(fā)現(xiàn)，這一現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因有兩點(diǎn)：一是教師缺乏訓(xùn)練學(xué)生語法技能的意識，或缺乏有效的訓(xùn)練手段；二是語法知識本身較枯燥乏味，傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法難以激發(fā)學(xué)生興趣，加之課時有限、間隔時間長，學(xué)生容易遺忘所學(xué)內(nèi)容。針對以上原因，筆者認(rèn)為應(yīng)從有效的訓(xùn)練手段和有趣的訓(xùn)練形式兩方面入手，解決學(xué)生Python語法技能不過關(guān)的問題。

二、基于ITtools平臺的Python語言教學(xué)策略

ITtools平臺不僅具備發(fā)布課程和在線學(xué)習(xí)等基本功能，還具備“Python閱卷”功能。該功能可以實現(xiàn)學(xué)生在線評測Python代碼（如圖1）。學(xué)生可以在網(wǎng)頁上獲取教師提供的部分代碼，進(jìn)行修改并運(yùn)行，隨即便能得到正確與否的反饋信息。如果代碼不正確，學(xué)生可以繼續(xù)修改直至正確。利用Python閱卷功能，教師可以設(shè)計出靈活多樣的語法訓(xùn)練題目，通過這一系列針對性的訓(xùn)練題目將語法知識化整為零，從而幫助學(xué)生突破語法技能難點(diǎn)。此外，即時反饋功能讓這些訓(xùn)練題目宛如游戲中的關(guān)卡挑戰(zhàn)，不僅使學(xué)生即時體驗到成就感，還激發(fā)了他們繼續(xù)挑戰(zhàn)下一關(guān)的積極性，使枯燥的語法訓(xùn)練變得有趣。

可見，Python閱卷功能有助于教師開展高效且有趣的語法技能訓(xùn)練。結(jié)合平臺的其他功能，教師可以更好地開展Python語言教學(xué)。經(jīng)過長期的教學(xué)實踐，筆者總結(jié)出以下教學(xué)策略。

（一）利用平臺優(yōu)勢搭建混合式學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

相關(guān)研究表明，混合式教學(xué)能夠更好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，有效提高他們的學(xué)習(xí)成就感[4]。在應(yīng)用ITtools平臺開展Python教學(xué)時，教師可以將課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)材料提前發(fā)布到平臺，搭建一個混合式學(xué)習(xí)環(huán)境。這樣不僅能促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，還能滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。例如，在家里，學(xué)生可以按照自己的進(jìn)度自主預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)，不受班級整體進(jìn)度的影響；在學(xué)校，學(xué)生不必等到上課時間，可以隨時開始學(xué)習(xí)；課堂上，學(xué)生可以在平臺內(nèi)容引導(dǎo)下獨(dú)立學(xué)習(xí)，教師主要負(fù)責(zé)組織、指導(dǎo)和答疑，踐行教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教學(xué)模式。此外，如果學(xué)生在編程中遇到問題，比如忘記某個語法規(guī)則、需要特定的函數(shù)等，都可以從這些課程內(nèi)容或?qū)W習(xí)材料中獲得幫助。

為方便學(xué)生學(xué)習(xí)，教師應(yīng)確保發(fā)布的課程內(nèi)容難度適宜、詳略得當(dāng)、直觀明晰，以便大多數(shù)沒有編程基礎(chǔ)的學(xué)生能通過自學(xué)掌握Python語言的基礎(chǔ)知識。課程內(nèi)容還應(yīng)該系統(tǒng)完整、條理清晰，使有興趣的學(xué)生能夠系統(tǒng)學(xué)習(xí)完整的Python語言知識。教師提供的學(xué)習(xí)材料應(yīng)該豐富充盈，包括官方Python語言指南、創(chuàng)意編程案例等，使有需求的學(xué)生能夠釋疑解惑、探究學(xué)習(xí)。

（二）利用Python閱卷功能設(shè)計語法闖關(guān)訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生有效掌握語法技能

語法技能是編程的基礎(chǔ)，教師應(yīng)該設(shè)計有效的語法訓(xùn)練活動，使學(xué)生在編程之前就已經(jīng)熟練地掌握語法技能。陳軍向在融合信息技術(shù)與教學(xué)法、游戲化學(xué)習(xí)與項目學(xué)習(xí)的探索過程中，提出“闖關(guān)式教學(xué)”模式，這種模式能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的原動力[5]。教師可以利用ITtools平臺的Python閱卷功能，設(shè)計一系列漸進(jìn)式的語法闖關(guān)訓(xùn)練題目。例如：在設(shè)計“分支語句”的題目（關(guān)卡）時，關(guān)卡1聚焦關(guān)鍵詞if和else的拼寫，關(guān)卡2聚焦分支語句的格式，關(guān)卡3聚焦條件表達(dá)式的編寫，關(guān)卡4考核完整的分支語句編寫。這樣的訓(xùn)練更具針對性，能有效引導(dǎo)學(xué)生逐步攻克語法中的關(guān)鍵點(diǎn)，直至他們完全掌握該復(fù)雜語句的編寫技能。

在設(shè)計關(guān)卡時，教師應(yīng)結(jié)合具體學(xué)情分解語法易錯點(diǎn)，設(shè)計有梯度的系列關(guān)卡，使學(xué)生每次都“夠一夠”就能成功闖關(guān)。在輕松愉悅的闖關(guān)過程中，學(xué)生不僅能夠體驗到學(xué)習(xí)的樂趣，還能掌握語法技能，增強(qiáng)自信。例如，關(guān)卡1只需要在正確位置填寫正確的關(guān)鍵詞“if”和“else”即可運(yùn)行通關(guān)；關(guān)卡2只需要在正確位置插入冒號和縮進(jìn)即可通關(guān)；關(guān)卡3只需要填寫正確的條件表達(dá)式即可通關(guān)；關(guān)卡4則需要獨(dú)立編寫完整的雙分支語句且運(yùn)行成功才可通關(guān)。這些關(guān)卡由易到難，引導(dǎo)學(xué)生在一次次“成功”和“繼續(xù)挑戰(zhàn)”中逐步掌握語法技能，使得學(xué)習(xí)過程輕松而有趣。

（三）利用平臺各種功能開展科學(xué)的教學(xué)評價，促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)有效達(dá)成

教學(xué)評價是教學(xué)活動不可或缺的一部分。科學(xué)的教學(xué)評價不僅能夠幫助教師了解學(xué)情、診斷結(jié)果、調(diào)整教學(xué)，使得教學(xué)目標(biāo)順利達(dá)成，還能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。在信息技術(shù)教學(xué)過程中，教師應(yīng)通過靈活多樣的評價方式激勵和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)[6]。ITtools平臺提供了多種工具，教師可根據(jù)需要選擇并設(shè)計適合的評價活動。例如，教師可以利用課堂測驗功能設(shè)計客觀題測試，及時檢查學(xué)生對本課語法知識的掌握情況，并據(jù)此提供精準(zhǔn)的反饋。教師還可以使用作品提交功能開展各種作品評價活動。學(xué)生作品有利于教師對學(xué)生在解決真實問題中的表現(xiàn)和能力展開表現(xiàn)性評價。通過作品評價、反饋和展示，教師可以激發(fā)學(xué)生持續(xù)探究和優(yōu)化作品的學(xué)習(xí)熱情，營造積極的學(xué)習(xí)氛圍。此外，教師還可以使用平臺的學(xué)情統(tǒng)計功能開展過程性評價，通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄、課堂測驗成績和作品得分，全面掌握他們的發(fā)展動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并給予反饋。利用平臺豐富的功能，教師可以根據(jù)需要設(shè)計合適的評價活動，實施科學(xué)有效的教學(xué)評價，從而促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)有效達(dá)成。

（四）設(shè)計真實的編程實踐任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生計算思維提升

Python語言教學(xué)的重要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，即培養(yǎng)學(xué)生利用編程知識解決真實問題的能力和素養(yǎng)。因此，教師應(yīng)該創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境，設(shè)計真實的、復(fù)雜的、有挑戰(zhàn)性的編程任務(wù)，以情境激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以任務(wù)組織教學(xué)活動。例如，針對賦值語句和順序結(jié)構(gòu)，教師可以設(shè)計“常見幾何體表面積和體積計算程序”“一元二次方程求解程序”等任務(wù)；針對分支語句，教師可以設(shè)計“BMI計算和健康等級判定程序”任務(wù)；針對循環(huán)語句，教師可以設(shè)計“長期理財測算程序”“定投理財測算程序”等任務(wù)。這些真實的任務(wù)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們體會到編程學(xué)習(xí)的意義和樂趣，讓他們在解決真實問題的過程中不斷經(jīng)歷識別、抽象、分解、建模、編程、調(diào)試、優(yōu)化等思維和實踐活動，從而形成解決問題的能力和素養(yǎng)，提升計算思維。

三、基于ITtools平臺的Python語言教學(xué)案例

（一）教學(xué)設(shè)計

筆者以Python語言中“雙分支if語句”為例，介紹如何基于ITtools平臺開展Python語言教學(xué)，詳細(xì)闡述如何使用在線評測功能開展語法技能訓(xùn)練，使學(xué)生高效掌握語法技能并順利開展編程實踐。

1.教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析

分支結(jié)構(gòu)是編程學(xué)習(xí)中必須掌握的核心基礎(chǔ)內(nèi)容，它可以通過單分支、雙分支和多分支三種if語句實現(xiàn)。其中，雙分支if語句是核心，其他兩種形式都是由它演變而來的。因此，掌握雙分支if語句對學(xué)生全面掌握分支結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，這將為他們的編程實踐打下堅實的基礎(chǔ)。

高中生已具備一定的抽象思維能力，能順利理解雙分支if語句的原理、應(yīng)用場景和格式要求。但是，由于大多數(shù)學(xué)生初次接觸Python編程，缺乏編程經(jīng)驗和語法積累，他們在應(yīng)用雙分支if語句這種復(fù)合語法知識時，容易出現(xiàn)各種錯誤。為了解決這個問題，教師應(yīng)在學(xué)生理解語法知識后開展編寫雙分支if語句的強(qiáng)化訓(xùn)練，使他們達(dá)到能獨(dú)立編寫的水平，然后再讓他們利用編程解決問題。

2.教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)

教學(xué)目標(biāo)：（1）能說出雙分支if語句的工作原理和語法結(jié)構(gòu)，能正確寫出完整的雙分支if語句；（2）能使用雙分支if語句編寫程序解決簡單問題，嘗試使用雙分支嵌套解決多種情況的問題。

教學(xué)重點(diǎn)：（1）理解雙分支if語句的作用、原理和語法要點(diǎn)；（2）應(yīng)用雙分支if語句編寫程序解決真實問題。

教學(xué)難點(diǎn)：高效掌握雙分支if語句的編寫技能。

3.教學(xué)策略和流程設(shè)計

應(yīng)用ITtools平臺的代碼評測功能，教師可以設(shè)計闖關(guān)式語法訓(xùn)練活動突破教學(xué)難點(diǎn)。借助平臺提供便利的學(xué)習(xí)途徑和豐富的學(xué)習(xí)資源，教師能夠有效地突出教學(xué)重點(diǎn)，并順利開展各項教學(xué)活動。教學(xué)流程設(shè)計如圖2。

（二）課前準(zhǔn)備

1. ITtools學(xué)習(xí)平臺課程準(zhǔn)備

根據(jù)教學(xué)設(shè)計，除準(zhǔn)備教學(xué)課件外，教師還需要在ITtools平臺開發(fā)本課的課程內(nèi)容。根據(jù)在線學(xué)習(xí)的需要，筆者設(shè)計了“首頁”“本課新知”“闖關(guān)關(guān)卡”“項目任務(wù)”“作品提交”和“幫助資源”頁面（見表1）。

2.闖關(guān)訓(xùn)練關(guān)卡設(shè)計

根據(jù)雙分支if語句的要點(diǎn)和學(xué)生的知識經(jīng)驗，筆者利用ITtools平臺的Python閱卷功能設(shè)計了6道關(guān)卡，以此引導(dǎo)學(xué)生分步掌握雙分支if語句的編寫技能，為編程實踐做好技能準(zhǔn)備（見表2）。

（三）教學(xué)實施

1.創(chuàng)設(shè)情境，明確任務(wù)

首先，教師創(chuàng)設(shè)了班級學(xué)生體檢的情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)目前的身高體重數(shù)據(jù)并不能準(zhǔn)確反映自己的健康狀態(tài)，進(jìn)而提出學(xué)習(xí)任務(wù)“編寫程序計算BMI指數(shù)并給出健康等級和生活建議”。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下分析任務(wù)，確定完成任務(wù)的基本思路和關(guān)鍵技術(shù)——分支結(jié)構(gòu)。

設(shè)計意圖：通過真實情境中的問題引入主題任務(wù)，能給學(xué)習(xí)賦予真實的意義，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。分析任務(wù)、明確解決思路和學(xué)習(xí)內(nèi)容，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生分析任務(wù)的意識和能力；另一方面可以使學(xué)生明確本課學(xué)習(xí)重點(diǎn)，帶著目標(biāo)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)主動性。

2.學(xué)習(xí)語法，建立認(rèn)知

在該環(huán)節(jié)，教師首先以簡單的代碼實例（判定成績是否及格的代碼）講解分支結(jié)構(gòu)程序的執(zhí)行過程，然后以雙分支結(jié)構(gòu)流程圖直觀解析該結(jié)構(gòu)的工作原理，最后教師提供雙分支if語句的格式圖例講解語法結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵點(diǎn)。

設(shè)計意圖：教師以簡單的代碼實例和清晰的流程圖展開講解，有助于學(xué)生充分理解執(zhí)行過程和工作原理。結(jié)合格式圖例講解雙分支if語句的語法和格式要點(diǎn)，有助于學(xué)生在頭腦中形成格式圖例信息，有助于他們記憶語法結(jié)構(gòu)。

3.語法訓(xùn)練，獲得技能

在讓學(xué)生建立對語法的認(rèn)知后，教師發(fā)布訓(xùn)練內(nèi)容（第1～6關(guān)）。教師先就闖關(guān)方法對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，然后組織他們進(jìn)行語法闖關(guān)訓(xùn)練，必要時給予幫助。同時，教師通過闖關(guān)頁面的學(xué)情反饋，即時掌握整體進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)困難學(xué)生并及時指導(dǎo)。

設(shè)計意圖：語法訓(xùn)練是編程教學(xué)中的難點(diǎn)，教師利用精心設(shè)計的一系列語法闖關(guān)訓(xùn)練關(guān)卡，以化整為零、從易到難的策略訓(xùn)練學(xué)生逐步掌握雙分支if語句的完整編寫技能。同時，由易到難的闖關(guān)活動能使學(xué)生得到即時的正向反饋，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)自信。學(xué)生通過不斷挑戰(zhàn)新關(guān)卡，最終掌握知識和技能。圖3為第1關(guān)前后的對比效果。

4.完成任務(wù)，提升素養(yǎng)

在語法訓(xùn)練完成后，教師帶領(lǐng)學(xué)生回到課堂開始提到的任務(wù)中。學(xué)生在明確思路后利用所學(xué)知識完成編程任務(wù)。在這個過程中，教師會在班級中巡視，以便發(fā)現(xiàn)需要幫助的學(xué)生并及時指導(dǎo)。同時，教師會注意記錄學(xué)生的共性問題或創(chuàng)新之處，作為課堂生成性資源以優(yōu)化教學(xué)。

設(shè)計意圖：解決真實問題是學(xué)習(xí)的最終目的。在這個過程中，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)得到不斷完善、關(guān)鍵能力得到提升，這能讓他們感受到學(xué)習(xí)的意義。

5.展示評價，互學(xué)互促

在該環(huán)節(jié)，教師請學(xué)生展示編程作品，分享設(shè)計經(jīng)驗和學(xué)習(xí)收獲。教師組織其他學(xué)生點(diǎn)評，并提供反饋。

設(shè)計意圖：通過展示和評價學(xué)生作品，教師為學(xué)生提供針對已學(xué)知識開展交流的機(jī)會。這樣的互動方式，不僅有助于提高學(xué)生的自信心和創(chuàng)新熱情，還能促進(jìn)學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)、相互借鑒，從而實現(xiàn)共同進(jìn)步。

6.課堂小結(jié)，鞏固提升

最后，教師總結(jié)本課知識，評價學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)過程，鞏固提升學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)語

實踐研究表明，運(yùn)用ITtools平臺開展Python語言教學(xué)，能有效促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，有利于教師開展科學(xué)的教學(xué)評價。尤其是利用平臺的在線評測功能設(shè)計的闖關(guān)式語法訓(xùn)練活動，能使學(xué)生高效地掌握語法技能，進(jìn)而順利地開展編程實踐，更加專注于算法優(yōu)化和方案迭代等高階思維活動，從而信息素養(yǎng)得到提升。本研究提出的基于ITtools平臺的Python語言教學(xué)策略，旨在為高中Python編程教學(xué)研究提供新的視角和資源，并為教師實施Python編程教學(xué)提供參考。在實踐中，教師應(yīng)該始終意識到，語法技能只是“術(shù)”，通過編程解決真實問題的能力才是“道”，“術(shù)”的習(xí)得是為了“道”的提升，即信息素養(yǎng)的提升才是教學(xué)的核心目標(biāo)，切不可本末倒置。

注：本文系廈門市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃 2022年度重點(diǎn)課題“基于 UbD 理論的高中信息技術(shù)單元教學(xué)設(shè)計實踐研究”（項目號：22007）的研究成果。

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（作者系福建省廈門第六中學(xué)高級教師）

責(zé)任編輯：李媛