周穎：聚焦核心素養的python項目式教學
時間：2021-09-02 來源：
聚焦核心素養的python項目式教學
成都七中實驗學校 周 穎
教育部頒發的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》明確提出了培養和發展學生學科核心素養。所謂學科核心素養，是“學科育人價值的集中體現，是學生通過學科學習逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力”。信息學科核心素養具體內涵包括：信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任等四個方面。
美國教育家凱茲和加拿大教育家查德合著的《項目教學法》一書中首次提出了“項目教學法”，其具體含義為：“知識可以在一定的條件下自主建構獲得；學習是知識、技能與行為、態度與價值觀等方面的長進；教育是滿足長進需要的有意識、有系統、有組織的持續交流活動。”根據這一理論，教師通過分析整合教學內容，并根據應培養學生相應的學科核心素養的基礎上，設計一個比較大的教學項目，然后再進行分解，學生通過制定計劃、分工合作來開展學習活動，并通過對項目完成情況的評估來評價學生學習情況。
使用項目教學法的優點在于學生的參與意識比以往大大增加，學生真正成為了課堂的主體。目前中小學校有很多學校和教師在編程教學中，如python 教學中實施項目教學法。但目前編程課程大家比較集中關注的是學生制作作品的過程和完成作品的情況，忽略了學生核心素養的培養和發展，特別是計算思維的培養。
什么是計算思維呢？按照最先提出這個概念的學者周以真教授的定義：“計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。”故國際上通常認為計算思維實際上是教會學生分析問題、解決問題的思維過程。
隨著《課程標準》的頒布，指向核心素養的信息技術學科教學已走向必然。在中小學階段，特別是義務教育階段開設如python語言的編程課程，其意義不在于教授學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新思維的培養和發展為目標，通過讓學生接受體系化的、符合其認知發展規律的編程教育，以激發學生學習的興趣，并使其在建立興趣的基礎上，學習編程基本知識，掌握編程基本技能，培養和提升學生分析問題、解決問題的能力，動手實踐能力及創新創造能力等，這對培養學生的創新能力、問題求解能力和批判性思維能力起著至關重要的作用。以后我們的學生也許不會從事計算機相關工作，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代多學科人才所必備的素質之一。
怎樣才能更好地培養和發展學生核心素養？我們在教學過程中，通過思考和實踐，構建聚焦學科核心素養的項目學習模型,見圖1。
圖1 聚焦學科核心素養的項目學習模型
下面以一個案例——“《三國演義中出現最多的十個詞》”，來詳細說明如何在python編程教學中，構建聚焦學科核心素養的項目式學習。
第一步：創設情境，提出問題
小學生利用大數據分析高頻詞，統計旅游價值，調查其朋友圈，用多樣的活動和角度幫助大家走近并了解蘇軾。
激發學生學習興趣后，提出本課課題：同學們開展經典誦讀活動，在讀《三國演義》時，為了閱讀、分析中國名著《三國演義》，語文老師讓同學們把小說中出現次數最多的10個詞找出來。
第二步：描述解決問題的關鍵步驟，先用自然語言進行描述。
①閱讀三國演義小說；②找到里面每一個詞；③計算各個詞出現的次數；④找到出現次數最多的詞；⑤報告結果。
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為計算機可以處理的步驟，即抽象。抽象是將現實生活中的對象和問題轉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為計算機可以處理的步驟（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，對應計算機可以處理的動作——分詞；計算每個詞出現的次數，對應計算機可以處理的動作——統計；找到出現次數最多的詞，對應計算機可以處理的動作——排序；報告結果，對應計算機可以處理的動作——打印結果。
完成第三步后，我們使用可視化方式，如流程圖，思維導圖等表示。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的指令。
第六步：知識遷移。
學生經過聚焦學科核心素養的項目式學習，讓學生進行總結歸納，以能找到解決這一問題共性的方法，這便是模式。
本文在相關研究的基礎上，構建了聚焦核心素養的python項目學習模型，并使用一個案例詳細闡述了在教學中如何使用該模型。通過教學實踐，對問題的分解、抽象、遷移、模式等流程，能有效培養和發展學生的計算思維，提升學生用人工智能時代的科學思維去分析問題、解決問題的能力，讓學生未來能更好地適應人工智能社會的學習、工作和生活。
（作者系成都七中實驗學校教師）
