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聚焦核心素養(yǎng)的python項(xiàng)目式教學(xué)

成都七中實(shí)驗(yàn)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(jià)值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過(guò)學(xué)科學(xué)習(xí)逐步形成的正確價(jià)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(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等四個(gè)方面。

美國(guó)教育家凱茲和加拿大教育家查德合著的《項(xiàng)目教學(xué)法》一書(shū)中首次提出了“項(xiàng)目教學(xué)法”，其具體含義為：“知識(shí)可以在一定的條件下自主建構(gòu)獲得；學(xué)習(xí)是知識(shí)、技能與行為、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的長(zhǎng)進(jìn)；教育是滿足長(zhǎng)進(jìn)需要的有意識(shí)、有系統(tǒng)、有組織的持續(xù)交流活動(dòng)。”根據(jù)這一理論，教師通過(guò)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(jì)一個(gè)比較大的教學(xué)項(xiàng)目，然后再進(jìn)行分解，學(xué)生通過(guò)制定計(jì)劃、分工合作來(lái)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，并通過(guò)對(duì)項(xiàng)目完成情況的評(píng)估來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

使用項(xiàng)目教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生的參與意識(shí)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(shí)施項(xiàng)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(guò)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(jì)算思維的培養(yǎng)。

什么是計(jì)算思維呢？按照最先提出這個(gè)概念的學(xué)者周以真教授的定義：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。”故國(guó)際上通常認(rèn)為計(jì)算思維實(shí)際上是教會(huì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維過(guò)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(kāi)設(shè)如python語(yǔ)言的編程課程，其意義不在于教授學(xué)生編程的語(yǔ)言和編寫(xiě)代碼，更重要的是以人工智能時(shí)代計(jì)算思維和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和發(fā)展為目標(biāo)，通過(guò)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(shí)，掌握編程基本技能，培養(yǎng)和提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，動(dòng)手實(shí)踐能力及創(chuàng)新創(chuàng)造能力等，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、問(wèn)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(huì)從事計(jì)算機(jī)相關(guān)工作，但是這種分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維方式對(duì)他們來(lái)說(shuō)將會(huì)終身受益。所以，良好的計(jì)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?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，通過(guò)思考和實(shí)踐，構(gòu)建聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)模型,見(jiàn)圖1。

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

下面以一個(gè)案例——“《三國(guó)演義中出現(xiàn)最多的十個(gè)詞》”，來(lái)詳細(xì)說(shuō)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(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

第一步：創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題

介紹一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)上的熱門(mén)事件——“當(dāng)小學(xué)生遇見(jiàn)蘇軾”，展示小學(xué)六年級(jí)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(jì)旅游價(jià)值，調(diào)查其朋友圈，用多樣的活動(dòng)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(kāi)展經(jīng)典誦讀活動(dòng)，在讀《三國(guó)演義》時(shí)，為了閱讀、分析中國(guó)名著《三國(guó)演義》，語(yǔ)文老師讓同學(xué)們把小說(shuō)中出現(xiàn)次數(shù)最多的10個(gè)詞找出來(lái)。

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

①閱讀三國(guó)演義小說(shuō)；②找到里面每一個(gè)詞；③計(jì)算各個(gè)詞出現(xiàn)的次數(shù)；④找到出現(xiàn)次數(shù)最多的詞；⑤報(bào)告結(jié)果。

將問(wèn)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(yǔ)言表述的解決問(wèn)題步驟變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以處理的步驟，即抽象。抽象是將現(xiàn)實(shí)生活中的對(duì)象和問(wèn)題轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)中可以處理的對(duì)象和問(wèn)題。具體見(jiàn)圖2。

圖2將自然語(yǔ)言表述的解決問(wèn)題步驟變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以處理的步驟（抽象）

圖2中，我們自然語(yǔ)言說(shuō)到的閱讀，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)可以處理的動(dòng)作——打開(kāi)文件，

讀文件；找到小說(shuō)里每個(gè)詞，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)可以處理的動(dòng)作——分詞；計(jì)算每個(gè)詞出現(xiàn)的次數(shù)，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)可以處理的動(dòng)作——統(tǒng)計(jì)；找到出現(xiàn)次數(shù)最多的詞，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)可以處理的動(dòng)作——排序；報(bào)告結(jié)果，對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)可以處理的動(dòng)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(lái)表示

第四步：根據(jù)流程圖編寫(xiě)程序

import jieba

txt = open("三國(guó)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(wèn)題撰寫(xiě)一系列詳細(xì)的指令。

第六步：知識(shí)遷移。

學(xué)生經(jīng)過(guò)聚焦學(xué)科核心素養(yǎng)的項(xiàng)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(wèn)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(xiàng)目學(xué)習(xí)模型，并使用一個(gè)案例詳細(xì)闡述了在教學(xué)中如何使用該模型。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，對(duì)問(wèn)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(jì)算思維，提升學(xué)生用人工智能時(shí)代的科學(xué)思維去分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生未來(lái)能更好地適應(yīng)人工智能社會(huì)的學(xué)習(xí)、工作和生活。

（作者系成都七中實(shí)驗(yàn)學(xué)校教師）