面向计算思维培养的 初中Python编程项目式教学探究

孔佑彪 李善敏 杨勋

【摘 要】在人工智能飞速发展的时代，世界各国都越来越注重编程教育，重视培养学生的计算思维。Python也逐渐取代其他编程语言走进初中教材。本文从Python教学与计算思维出发，利用STEM86平台，以“猜数游戏”项目式教学为例，介绍项目式教学方法，以期为初中Python编程项目式教学提供有价值的参考。

【关键词】Python;项目式教学;计算思维;STEM86平台;信息技术教学

【中图分类号】G434  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2022）02、03-090-04

Python编程教学已经进入全国各地中小学校，在初中Python编程课程中，如何把握学科素养，提升学生学科思维，尤其是计算思维，是每位教师都要思考的问题。项目式教学作为激发学生兴趣、提升学生动手实践能力、启发学生思考的教学方式，开始进入教师的视野，很多教师都在思考如何把Python编程教学与项目式教学进行有机融合。

STEM86平台简介

少儿编程教育作为发展素质教育的典型领域，在构建德智体美劳全面发展的教育体系中发挥了重要作用，而“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛作为少儿编程领域有影响力的社会活动，为素质教育的家校社协同体系建构提供了很好的蓝本。

以编程教育为例，学校是育人主体，在校内为学生提供编程的基础知识学习，全国已广泛开展起来了。家庭是学校的育人共同体，家长在其中能够发现孩子的兴趣所在，并进行正确引导。“蓝桥杯”活动作为社会力量，定位于课堂知识的有益补充，为中小学提供少儿编程创新教育的解决方案，全力服务学校教育。

STEM86项目是继“蓝桥杯”、蓝桥学院、蓝桥云课之后，国信蓝桥在STEM教育领域的又一重要开拓。教师既是教育实践的领导者，又是教育过程的支持者，赋能教师是教育服务领域最重要的工作。STEM86项目旨在整合国信蓝桥的专家团体、教育经验与教育资源，为广大基层STEM教师提供系统的支撑与帮助。STEM86平台以提高学生学习编程和信息技术兴趣，培养实践能力和创新精神，提升科学素养为目的，为中学生编程项目式教学创造一种新的体验。在“蓝桥杯”赛事和测评体系下，编程学习可以得到及时准确的反馈，为孩子学习提供日常的成就感，尤其是其丰富立体的评价维度，为很多进行编程学习的孩子提供了丰富的学习内容，进而能够反哺其各方面的学习努力和进步。

STEM86平台还为教师们提供专属学习系统，包括专属域名、网页、教学课件等。同时也为学生提供专属学习平台、比赛报名通道等，减少了教师的教学成本，同时也优化了学生的学习和考试成绩。因此，本文选择以STEM86平台为基础为读者分享初中编程项目式教学案例。

项目式教学

项目式教学是一种以项目作为教学核心的创新型教育教学模式，将一定的课堂内容整合成一个完整的项目，学生在学习活动中自主完成项目，进而实现课堂内容的有效学习。教师提出相关的项目要求，学生自主设计完成与课堂内容相联系的项目学习过程。这种教学方法能有效激发学生的学习自主性和主体性，提升其综合素质，培养学生分析问题、解决问题的能力，充分挖掘其学习潜能。

由此可见，项目式教学既可以是教师用来传授知识的一种教学方法，也可以作为教师制定教学计划的一种课程模式。因此，对于如何选择教学项目，我们需要思考以下几个问题。

1.契合点

在项目式教学中，学生运用自己的方法主动获取知识、解决问题。但是，学生的自主学习需要教师精准地、有策略地引导。在开展项目式教学之前，需要找到一个师生契合点，达到这个契合点，教师就可以放手让学生进入自主探索状态。寻找契合点的过程就是教师深入了解学生的过程，知己知彼，才能够实现完美合作。教师需要了解学生的基本情况，包括学生的年龄及特点、兴趣喜好、获取知识的途径与方式、学习习惯与学习能力及对教学方法与内容的需要等，可以通过邀请学生在线填写调查问卷的形式，根据学习的内容需求及学生的特点设计调查问卷，投放到网上，供学生填写，也可以通过线下访谈、线下填写调查问卷的形式。无论哪种形式，教师汇总信息之后的数据与内容，都能为教师之后的教学设计提供依据。

2.设计点

项目式教学虽然充分实现了学生自主探索，但整个过程更需要教师的巧妙引领，教师要对各个环节的设计进行构思。教学设计要体现先导性与引领性，对教学中出现的各种问题要有科学地预判及相应的对策，对学生的学习成果要给予恰当的评价。

3.传统教学与项目式教学模式的区别

传统教学模式重知识，轻技能;重理论，轻实践;重结果，轻过程，最直接的影响是导致学生的动手实践能力得不到培养。在传统教学模式中，学生常常把许多时间花费在与实践脱节或不符合现实情境的理论学习上，最终学生缺乏问题意识和解决问题的能力，无法获得综合素质的有效提升。

与之相反，以实践为导向的项目式教学模式是一种“建构式教学模式”，在整个模式中以学生为中心，教师在其中既是引导者也是组织者，既是咨询者又是促进者，既是评价者又是辅导者。让学生在这种项目教学模式的实践过程中，激发学习兴趣，锻炼独立探索能力、合作能力、創新能力、审美能力，也能让学生获得更全面的发展，提升核心素养。巧妙运用项目式教学引导学生合作探索，独立探究，已经成为创新型教师研究的新主题。

4.Python编程项目式教学模式设计

教师在讲授本节课时，可以结合课堂案例介绍该平台是如何助力编程教学的。

为了能让学生爱上编程学习，真正实现“玩中学”，在收获编程带来的乐趣和成就感的同时，提高信息技术科学素养。在“Python趣味编程——猜数字游戏设计”项目教学中，采用了情景式、启发探究式的教学策略，先让学生体验生活中的猜数字游戏，了解规则和实现过程，再对比Python猜数字游戏的实现过程，教师通过提问、引导等方式启发学生分析游戏实现的过程、探究实现的算法，进行编程与调试，最终完成游戏设计。为了体现学生的主体性，提高其在课堂上的参与程度，提供Python代码和相关知识点的视频等学习资源给学生，让他们在课堂上充分利用教材和已有的知识经验开展自主、协作与探究学习，引领学生主动建构和完善自身的认知结构，开启“用已知探未知”的思维方式。

本节课使用项目式教学方法，课时设计为四个课时，紧扣认知学习的规律。项目式教学流程可分为浏览作品、开阔视野;分析案例、探究路径;自主探究、完成任务;作品评价、展示交流等几个方面。同时，计算思维的培养注重分析问题，提出问题解决思路、设计算法、用代码实现算法、调试运行等环节。

高中Python项目式教学内容设计

1.浏览作品，开阔视野

上课导入，教师在PPT上展示游戏规则：教师向学生A展示一个1～100 之间的数字牌，然后让学生B猜数字。如果一次猜对，教师展示数字牌，学生B胜利，游戏结束，提示猜数成功且一共猜了1次。否则，学生A要提示学生B猜的数是大了还是小了，然后学生B继续猜数直到猜对为止，其他学生负责记录猜了几次才猜对，直到学生B猜到学生A看到的数字牌中的数字，全班学生说出学生B猜数成功所用的次数。同时，教师邀请两位学生到教室中間按照游戏规则玩这个游戏，体验生活中猜数字游戏的实现过程。然后，让学生使用STEM86平台进入Python在线编辑环境运行程序，体验这个猜数游戏。游戏结束后，引出本节课项目主题，提出任务：用Python程序实现这个猜数游戏（表1）。

教师使用STEM86平台Python在线编辑环境展示Python猜数字游戏代码段（图1）。

2.分析案例，探究路径

（1）分析问题，提出解决思路

教师提供教学资源，同时创设具有启发性的问题情境。

请结合生活中猜数字游戏的过程，简要描述本游戏设计过程：

第一步：设定好一个你要猜的数字;

第二步：提示输入你要猜的数字;

第三步：比较大小，如果猜的数字与设定的数字相同，就输出“猜对了！”如果猜的数字不对，就输出“猜错了！”。

请根据问题分析，将猜数字游戏程序设计流程图（图2）补充完整。

程序流程图中的条件应该为：①————。

提示：根据条件进行比较判断，用到条件表达式，参考STEM86平台提供的资源材料。

算法描述——参考STEM86平台提供的资源材料。

（2）设计算法、用代码实现算法、调试程序

经过“分析任务”环节后，学生基本理解猜数游戏的所有思路，并且学会将现实与程序进行类比转化。

根据流程图（图2），参考STEM86平台编程课件和学习资源，遵循if 语句的格式及其注意事项，完善代码，实现猜数字游戏猜对错的功能，并调试运行。

请写出缺失的语句：①—————; ②—————。

3.程序编写，完成任务

（1）教师带领学生分析问题，设计算法，用代码实现猜数字游戏，使用STEM86平台提供的Python在线编辑工具，让学生编写自己的第一个小程序。

（2）运用print语句完成个性化设计，可以介绍程序的功能、规则、玩法等。

（3）运用input（）语句及变量完成从键盘录入要猜的数字。

（4）选择结构由条件语句if来实现，使用规则参考STEM86平台学习资源材料。

提示：要让计算机随机生成一个规定范围内的数字，需要调用随机函数random.randint（m，n），产生一个值在m与n之间的整数。

（5）若要使用random的整数，需要在程序中使用import random语句导入random模块，参考STEM86中提供的学习资源材料。

4.作品评价，展示交流

作品创作猜数字游戏小程序已经取得了阶段性成果，为了更好地创作出有趣的小程序，本学时学生针对自己的作品进行展示交流评价，进一步优化完善自己的作品。

教师使用STEM86平台，创建学生管理网站，让完成作品的学生上传自己的作品，利用网站查看程序，在上面学生相互之间展示、交流与评价作品。

在初中Python编程教学中，教师对知识和技能的传授一般都能较好地把握，但是在教学过程中往往容易忽略学生计算思维的培养。利用STEM86平台，可以更好地实施初中Python编程项目式教学，学生可以在真实的情境中去碰撞、去思考、去生成，不光学会了编程知识和技术，还培养了良好的计算思维。只有这样，学生才能在飞速发展的信息社会中更好地创新与发展。

参考文献

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