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Python程序設計教學中的“透和趣”

2022-03-18 22:39:51魏東
中國信息技術教育 2022年5期
關鍵詞:體驗式學習計算思維任務驅動

魏東

摘要: Python編程語言因擁有得天獨厚的優(yōu)勢,具有膠水語言的特性,在語法簡潔、數據處理、自動化運維等領域表現優(yōu)異,所以在眾多的編程語言中脫穎而出。作為一門高效的編程語言,Python也適合于人工智能的編程語言。作者以蘇教版初中信息技術第四章《初識Python》一課為例,分享在課堂設計中如何構建趣味課堂,實現編程教學的透徹學習與理解。

關鍵詞:趣味學習;多維設計;體驗式學習;任務驅動;計算思維

中圖分類號:G434? 文獻標識碼:A? 論文編號:1674-2117(2022)05-0039-03

編程語言的學習需要在興趣支撐下構建知識體系,才能真正地將語言學透學精,并靈活運用于學習、工作中問題的解決。但在傳統(tǒng)課堂中,如果不改變教育模式,依舊選擇“包辦”的教學模式,將會逐步扼殺學生對新事物的探索欲望與想法,從而使其喪失興趣,變主動學習為被動學習,違背真正意義上的教育初衷?!冻跏糚ython》作為學生認識Python的第一課,對學生學好并有興趣學完這門編程語言起著至關重要的作用。因此,筆者認為起始課的設計關鍵不在于內容的多,而在于學生興趣的建立以及軟件的基本使用和對軟件功能的認識?;谶@一認識,筆者最終將教學內容確定為掌握最基本的操作,以體驗Python創(chuàng)作出的作品的強大效果為主,充分激發(fā)學生學習編程的熱情。

筆者執(zhí)教的蘇州市公開課《初識Python》,授課對象是蘇州大學實驗學校學生,在40名學生中,1名學生有C++學習基礎,7名學生學過Scratch等編程類軟件,其余學生程序設計的基礎幾乎為0。在提前接觸學生時,筆者將學生分成六個組,每組選一名信息技術能力較強的學生任組長,通過棒棒糖等小禮品拉近與學生的距離,讓學生盡量敞開心扉進行交流,為下周的開課做好情感鋪墊,鼓勵學生大膽思考,勇于嘗試,不斷實踐,并逐漸探索學生的表達方式,為后期的正式開課做好儲備。

經過磨課和對學生情況的初步認識,筆者將本節(jié)課的內容設計為四個維度,每個維度設計多個梯度,屆時現場根據學生的反饋動態(tài)調整。努力實踐讓學習變成學生自己的事情,讓學生按照自己的節(jié)奏和方式去學習,讓學習真正發(fā)生在學生身上。

● 創(chuàng)設情境,認識新朋友Python

Python第一課如何引入呢?正確的打開方式是什么呢?為節(jié)約時間,減少不必要的煩瑣操作,筆者采用了直接引入的方式:先拋出Python圖標(如下頁圖1)猜圖,讓學生先觀察軟件圖標的特點,總結出圖標由藍色與黃色的兩條大蟒蛇組成;再由對Python有過了解的學生的討論,引出這是Python軟件,了解軟件的創(chuàng)始人是來自荷蘭的吉多·范羅蘇姆(Gudio van Rossum) ,他有一句名言“人生苦短,我學Ptyhon”。學生在輕松愉悅的氛圍中加深了印象,通過給出提示音標,學生齊讀,讓學生能夠正確拼讀Python。

● 探究新知,多維度任務設計

Python編程敲代碼是冷冰冰的,為了讓枯燥的敲代碼變得有意義和有情趣,筆者設計了認識新朋友Python并與之展開對話的情境,從人機對話需要共通的語言進行交流入手,讓學生明白學以致用,同時又飽含濃濃的人情味兒。為實現與Python的對話,筆者創(chuàng)設驅動問題如下:①在哪里對話?②用什么語言?③用什么形式?④如何實現一問一答?⑤如何實現多問多答?這些問題為后續(xù)的多維度設計做好了鋪墊。

1.任務一:創(chuàng)建Python應用程序

對Python的教學應以小切口進入,對軟件的基本操作應該實現百分之百的教學效果,所以筆者以操作圖、演示和生產車間(代碼編寫環(huán)境)與超市(運行結果展示)的類比講解,通過對學生視覺、聽覺等感官刺激,使學生掌握文件的新建、保存、打開和保存類型(如圖2)。

2.任務二:對話Python

IB課程文件中寫道:“我們相信探索是學生學習的最好方法。在探究中學生形成自己的問題,設計自己的探究,評估各種可以用來支持自己探究的方法,接下來開展有助于找到問題答案的研究、實驗、觀察和分析?!?/p>

目前,教師設計以學生為中心的課堂教學的意識逐漸增強,這也讓學生擁有了不斷嘗試與調整自己的機會。在探索的過程中,學生即便是遇到了棘手的問題,也會有意識地去尋求同伴的幫助與協作,而和同伴一起解決問題,也能夠讓學生體會到合作的力量和美好。

在此環(huán)節(jié),涉及本節(jié)課的Python編程基礎知識如圖3、圖4所示。因此,筆者采用學生探索、小組合作的方式,加強學生體驗,使其在探究、試錯與合作的過程中掌握知識。

人機對話和人與人的對話方式不同,筆者通過直接輸入對話的錯誤方式,讓程序產生報錯提示,使學生意識到要想實現與Python的對話,就需要學習Python的語言。那如何讓Python看得懂我們想對它說的話呢?教師引出輸出語句print(),講解格式要點。只有問,何來答?引出輸入語句input()。學生在實踐過程中,不可避免會出錯,而糾正錯誤的過程就是學習的最好方式,學生在實現一問一答中試錯、糾錯、合作。

3.任務三:多問多答

學生在掌握以上知識的基礎上,結合教師提供的學習素材,再去思考與嘗試實現多問多答。學生復制、粘貼代碼,兩段相同的代碼就可以重復實現兩次對話,如果有更多次的對話,可以繼續(xù)復制粘貼,重復代碼為后續(xù)的循環(huán)做了鋪墊,這樣有梯度與層次的問題設計,有利于計算思維的形成。最后,教師對學生遇到的問題進行總結,節(jié)省課堂時間,提高課堂教學效率。

4.學情檢測,PK搶答

若要進一步加強學生對知識的掌握,可通過激勵措施檢驗學情,獲得反饋。本節(jié)課輸入(input)和輸出(print)基本語句、程序運行(F5)、文件后綴(.py)等基礎知識是教學重點,務必讓學生在課上就能牢固掌握。學生通過屏幕提示(如圖5),舉手搶答。通過玩具、糖果等獎品的激勵,學生積極思考學習的新知識,強化理解和記憶,實現了教學百分之百達成率。

● 提升興趣,體驗Python豐富功能

Python到底能做些什么?絕大多數學生對此并不了解。筆者通過繪圖(畫圓、畫螺旋、畫櫻花樹)、王者榮耀、人工智能、讀心術等讓學生體驗Python強大的融合能力,以此激發(fā)學生的探索欲望與學習興趣,這也是本節(jié)課的亮點所在。

(1)通過Turtle模塊,調用Python多姿多彩的畫圖功能,Python可以妙筆生花,畫出的螺旋、彩色圓、櫻花樹栩栩如生,如圖6、圖7、圖8所示。

(2)Python不僅可以繪圖,還廣泛應用在游戲開發(fā)領域,如王者榮耀。

(3)Python不僅可以擴展軟件,還可以實現人工智能硬件擴展。學生以小組為單位,體驗小微剪刀石頭布游戲及跑步計數功能。

(4)Python不僅可以實現軟件和硬件的對接,還可以讀取人的所思所想,體驗讀心術。學生選取代表秘密寫下1至31之間的任一個數,經過5次運行,每1次運行,如果數字在里面,敲入Y,如果不在,敲入N,5次運行確認出心里所想的數字,讓Python“讀出”你的所想。神奇的體驗,學生非常興奮。

在此環(huán)節(jié),學生充分體驗了Python各種強大的功能,意識到原來Python可以做如此多的事情,充分激發(fā)了學習的熱情和動力。

● 提煉升華,創(chuàng)新面向未來的教育

朱永新說:“未來不是我們要去的地方,而是我們正在創(chuàng)造的地方?!比祟惿鐣诮洑v由人工智能引領的第四次工業(yè)革命,人工智能作為創(chuàng)新驅動技術仍然存在各種問題亟待解決,而青少年是國家未來發(fā)展的新生力量,他們的素質和能力對國家未來的發(fā)展有著長遠的影響。

真正優(yōu)秀的Python編程語言教學,應該能夠激發(fā)學生的學習興趣,不泯滅學生的好奇心與創(chuàng)造力。不僅要讓學生能夠理解重要概念、基本技能和知識,而且要讓他們能夠對新事物、新問題具有積極的態(tài)度并付諸實際行動。在每一次的課堂中,教師都應把原有知識作為“生長點”,讓學生在教師的引導下,能夠在原有知識結構上通過主動探究與發(fā)現“生長”出新的知識經驗,這也是終身學習的方式。在此基礎上,學生的合作以及相互評價與指導,在潛移默化中提升了學生對人的關懷、信任、尊重。這樣,育才、育德、育人的教育初心就得到了真正體現。

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