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聚焦核心素養(yǎng)的python項目式教學(xué)

成都七中實驗學(xué)校  周 穎

教育部頒發(fā)的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出了培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。所謂學(xué)科核心素養(yǎng)，是“學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力”。信息學(xué)科核心素養(yǎng)具體內(nèi)涵包括：信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等四個方面。

美國教育家凱茲和加拿大教育家查德合著的《項目教學(xué)法》一書中首次提出了“項目教學(xué)法”，其具體含義為：“知識可以在一定的條件下自主建構(gòu)獲得；學(xué)習(xí)是知識、技能與行為、態(tài)度與價值觀等方面的長進(jìn)；教育是滿足長進(jìn)需要的有意識、有系統(tǒng)、有組織的持續(xù)交流活動。”根據(jù)這一理論，教師通過分析整合教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個比較大的教學(xué)項目，然后再進(jìn)行分解，學(xué)生通過制定計劃、分工合作來開展學(xué)習(xí)活動，并通過對項目完成情況的評估來評價學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

使用項目教學(xué)法的優(yōu)點在于學(xué)生的參與意識比以往大大增加，學(xué)生真正成為了課堂的主體。目前中小學(xué)校有很多學(xué)校和教師在編程教學(xué)中，如python 教學(xué)中實施項目教學(xué)法。但目前編程課程大家比較集中關(guān)注的是學(xué)生制作作品的過程和完成作品的情況，忽略了學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展，特別是計算思維的培養(yǎng)。

什么是計算思維呢？按照最先提出這個概念的學(xué)者周以真教授的定義：“計算思維是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。”故國際上通常認(rèn)為計算思維實際上是教會學(xué)生分析問題、解決問題的思維過程。

隨著《課程標(biāo)準(zhǔn)》的頒布，指向核心素養(yǎng)的信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)已走向必然。在中小學(xué)階段，特別是義務(wù)教育階段開設(shè)如python語言的編程課程，其意義不在于教授學(xué)生編程的語言和編寫代碼，更重要的是以人工智能時代計算思維和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和發(fā)展為目標(biāo)，通過讓學(xué)生接受體系化的、符合其認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的編程教育，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并使其在建立興趣的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)編程基本知識，掌握編程基本技能，培養(yǎng)和提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，動手實踐能力及創(chuàng)新創(chuàng)造能力等，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、問題求解能力和批判性思維能力起著至關(guān)重要的作用。以后我們的學(xué)生也許不會從事計算機相關(guān)工作，但是這種分析問題、解決問題的思維方式對他們來說將會終身受益。所以，良好的計算思維成為現(xiàn)代多學(xué)科人才所必備的素質(zhì)之一。

怎樣才能更好地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)？我們在教學(xué)過程中，通過思考和實踐，構(gòu)建聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的項目學(xué)習(xí)模型,見圖1。

圖1 聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的項目學(xué)習(xí)模型

下面以一個案例——“《三國演義中出現(xiàn)最多的十個詞》”，來詳細(xì)說明如何在python編程教學(xué)中，構(gòu)建聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的項目式學(xué)習(xí)。

第一步：創(chuàng)設(shè)情境，提出問題

介紹一個在網(wǎng)絡(luò)上的熱門事件——“當(dāng)小學(xué)生遇見蘇軾”，展示小學(xué)六年級學(xué)生的成果。

  小學(xué)生利用大數(shù)據(jù)分析高頻詞，統(tǒng)計旅游價值，調(diào)查其朋友圈，用多樣的活動和角度幫助大家走近并了解蘇軾。

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣后，提出本課課題：同學(xué)們開展經(jīng)典誦讀活動，在讀《三國演義》時，為了閱讀、分析中國名著《三國演義》，語文老師讓同學(xué)們把小說中出現(xiàn)次數(shù)最多的10個詞找出來。

第二步：描述解決問題的關(guān)鍵步驟，先用自然語言進(jìn)行描述。

①閱讀三國演義小說；②找到里面每一個詞；③計算各個詞出現(xiàn)的次數(shù)；④找到出現(xiàn)次數(shù)最多的詞；⑤報告結(jié)果。

將問題分解成更小的、易于管理或解決的部分，這就是分解。

第三步：將自然語言表述的解決問題步驟變?yōu)橛嬎銠C可以處理的步驟，即抽象。抽象是將現(xiàn)實生活中的對象和問題轉(zhuǎn)換為計算機中可以處理的對象和問題。具體見圖2。

圖2將自然語言表述的解決問題步驟變?yōu)橛嬎銠C可以處理的步驟（抽象）

圖2中，我們自然語言說到的閱讀，對應(yīng)計算機可以處理的動作——打開文件，

讀文件；找到小說里每個詞，對應(yīng)計算機可以處理的動作——分詞；計算每個詞出現(xiàn)的次數(shù)，對應(yīng)計算機可以處理的動作——統(tǒng)計；找到出現(xiàn)次數(shù)最多的詞，對應(yīng)計算機可以處理的動作——排序；報告結(jié)果，對應(yīng)計算機可以處理的動作——打印結(jié)果。    

完成第三步后，我們使用可視化方式，如流程圖，思維導(dǎo)圖等表示。如圖3

圖3 使用可視化方式，如流程圖來表示

第四步：根據(jù)流程圖編寫程序

import jieba

txt = open("三國演義.txt", "r", encoding='utf-8').read()

words  = jieba.lcut(txt)

counts = {}

for word in words:

          if len(word) == 1:

              continue

          else:

             counts[word] = counts.get(word,0) + 1

items = list(counts.items())

items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True)

for i in range(10):

           word, count = items[i]

           print ("{0:<10}{1:>5}".format(word, count))

第五步：調(diào)試修改。

第四步和第五步即是算法，也就是為解決某一類問題撰寫一系列詳細(xì)的指令。

第六步：知識遷移。

學(xué)生經(jīng)過聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的項目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)歸納，以能找到解決這一問題共性的方法，這便是模式。

本文在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了聚焦核心素養(yǎng)的python項目學(xué)習(xí)模型，并使用一個案例詳細(xì)闡述了在教學(xué)中如何使用該模型。通過教學(xué)實踐，對問題的分解、抽象、遷移、模式等流程，能有效培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的計算思維，提升學(xué)生用人工智能時代的科學(xué)思維去分析問題、解決問題的能力，讓學(xué)生未來能更好地適應(yīng)人工智能社會的學(xué)習(xí)、工作和生活。

（作者系成都七中實驗學(xué)校教師）