孟杰 龔波 沈書生

(1.南京師范大學(xué)附屬中學(xué) 新城初級中學(xué)怡康街分校，江蘇 南京 210017； 2.南京師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210000)

引言

1949年的圣誕節(jié)，荷蘭的吉多（Guido）為了打發(fā)節(jié)日的無趣，決定開發(fā)一種新的編程語言，也就是Python，它語法簡潔，極易上手，可以如同“膠水”一樣把許多語言黏合在一起，由于它的簡潔易懂和跨平臺等特點，逐漸受到計算機(jī)編程領(lǐng)域的重視，目前已經(jīng)成為最受歡迎的程序設(shè)計語言之一。

隨著Python語言的逐漸強(qiáng)大，不少教師開始挖掘它的教學(xué)價值，將其引入到中小學(xué)的編程課中。在編程課中如何把握學(xué)科素養(yǎng)，提升學(xué)科思維，尤其是計算思維，成為教師們需要思考的問題。項目式教學(xué)作為提升學(xué)生實踐動手能力和積累項目實踐經(jīng)驗的有效途徑和方式，開始進(jìn)入到教師的視野。

一、項目式教學(xué)與編程教學(xué)的關(guān)系

項目式教學(xué)是一種圍繞項目展開的教學(xué)模式，對學(xué)生而言，是圍繞真實的情境開展學(xué)習(xí)，提升自我學(xué)習(xí)和實踐創(chuàng)新能力；對教師而言，則是借助項目完成的過程，收集學(xué)生的成長數(shù)據(jù)，感受學(xué)生的集成性智慧，實現(xiàn)教學(xué)相長。

(一)項目式教學(xué)的內(nèi)涵

何克抗[1]認(rèn)為項目式教學(xué)是在建構(gòu)主義的指導(dǎo)下，對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合，將需要掌握的內(nèi)容知識劃分為獨立的教學(xué)項目，并在每一個教學(xué)項目中設(shè)置不同的任務(wù)。胡舟濤[2]提出項目式教學(xué)就是學(xué)習(xí)者以某一個具體的學(xué)習(xí)項目為中心，通過實踐體驗、探索創(chuàng)新等方式，獲得較為完整而具體的知識。宋朝霞[3]認(rèn)為項目式教學(xué)是通過一系列完整的教學(xué)項目，以任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能為教學(xué)首要任務(wù)的教學(xué)模式。結(jié)合以上研究可以發(fā)現(xiàn)，項目式教學(xué)是以項目為主線，學(xué)生為主體，教師為引導(dǎo)，立足知識內(nèi)容，包含多個學(xué)習(xí)任務(wù)的一種教學(xué)模式。

（二）項目式教學(xué)的特征

項目式教學(xué)要求理論結(jié)合實踐，應(yīng)當(dāng)具備以下特征：一是真實的項目情境。建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于自身的經(jīng)驗，通過同化、順應(yīng)等方式，與外界發(fā)生交互，實現(xiàn)從未知到已知的跨越，從而構(gòu)建新的知識網(wǎng)絡(luò)。因此，項目式教學(xué)構(gòu)造的是真實、有意義的具體問題。二是具體的學(xué)習(xí)任務(wù)。項目式教學(xué)以任務(wù)驅(qū)動為主，關(guān)注項目完成的過程。在一個完整項目中，學(xué)生需要完成一系列的子項目，而這些子項目中都包含了具體的學(xué)習(xí)任務(wù)。三是多樣的學(xué)習(xí)方式。項目式教學(xué)鼓勵學(xué)生主動參與，合作學(xué)習(xí)，致力于培養(yǎng)學(xué)生處理、分析、應(yīng)用信息的多種能力，需要學(xué)生運(yùn)用多樣的學(xué)習(xí)方式，如協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等，從而達(dá)到解決問題的目的[4]。四是多元的學(xué)習(xí)評價。加德納認(rèn)為智力應(yīng)該包含多樣的內(nèi)容，如語言智力、音樂智能等。項目式教學(xué)需要教師擺脫原有的評價方式，轉(zhuǎn)而從多元的角度，發(fā)現(xiàn)和開發(fā)每個學(xué)生的智力強(qiáng)項[5]。五是多變的師生角色。當(dāng)前社會，信息化飛速發(fā)展，協(xié)作的手段日益先進(jìn)，教師不再是傳統(tǒng)的授課者，而變成引導(dǎo)者。而學(xué)生作為數(shù)字土著，亦可能掌握了更有效的交流手段，此時，在一定的場景下，學(xué)生就會擔(dān)任傳授的角色，而教師則成為學(xué)習(xí)者。

（三）Python編程中實施項目式教學(xué)的價值

Python編程中實施項目式教學(xué)，需要從學(xué)生和教師兩個角度思考。

1.立足核心素養(yǎng)，關(guān)注計算思維

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》文件，指明了學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。文件對信息技術(shù)學(xué)科的核心素養(yǎng)也進(jìn)行了解釋，包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)等。其中，計算思維，即運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解的一種思維方式[6]，主要是通過算法與程序設(shè)計模塊進(jìn)行培養(yǎng)的。

目前，對于一般問題，計算機(jī)的計算性能已經(jīng)不再是求解問題的瓶頸，有關(guān)計算思維的實踐才是大部分學(xué)生需要的體驗。在實踐中，思考如何將計算問題轉(zhuǎn)化為計算機(jī)程序，成為Python編程課必須解決的問題。項目式教學(xué)可以將計算問題包裝為有趣的社會化問題，幫助學(xué)生實現(xiàn)從計算思維意識到方法，再到能力的轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生掌握利用計算機(jī)解決計算問題的通用方法。

2.依托真實問題，實現(xiàn)教學(xué)相長

當(dāng)前中小學(xué)教師的編程水平普遍不高，但是“算法和編程”的模塊，卻在其課程標(biāo)準(zhǔn)中占有重要的地位，因此教師必須立足已有的教學(xué)方法，尋求一種有效的教學(xué)模式。而項目式教學(xué)以真實情境、協(xié)作化的特點，在Python編程教學(xué)中，展現(xiàn)出了獨有的優(yōu)勢。情境化的項目，可以激發(fā)學(xué)生的探究熱情；多樣的學(xué)習(xí)方式，可以削弱學(xué)生的畏難情緒。

在項目完成過程中，教師不僅需要幫助學(xué)生搭建“腳手架”，而且要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，收集、分析生成性的問題，調(diào)整教學(xué)航線，因此教師不得不隨時補(bǔ)充自我的知識脈絡(luò)圖，當(dāng)然，學(xué)生的集成智慧也擴(kuò)充了教師的知識庫。在項目實施過程中，教師不再僅限于引導(dǎo)者，也成為學(xué)習(xí)者和協(xié)作者。

二、Python編程課中的教學(xué)模式設(shè)計

面向Python編程開展項目式教學(xué)，首先需要關(guān)注學(xué)情，從學(xué)習(xí)者的角度去思考，然后根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，落實學(xué)習(xí)過程，提升學(xué)生計算思維。

（一）設(shè)計原則

在Python語言的項目式教學(xué)中，不僅要關(guān)注學(xué)情，還要分析編程語言的特點。

1.結(jié)合學(xué)情，師生共導(dǎo)

初中學(xué)生處于青春期，好奇心強(qiáng)，喜歡探索，尤其是以自我為中心的建構(gòu)活動。在這一時期開展教學(xué)，要充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)的啟發(fā)和學(xué)習(xí)興趣的持續(xù)性。因此在教學(xué)過程中，需要設(shè)計學(xué)生感興趣的情境，讓學(xué)生能感受到學(xué)以致用和學(xué)習(xí)的成就感。另外，這個階段的學(xué)生自我意識強(qiáng)，喜歡掌控自我，但是能力又不足，所以需要教師和他們一起主導(dǎo)學(xué)習(xí)的節(jié)奏。

2.先易后難，激發(fā)興趣

江蘇省教材中，原有的編程板塊是VB，它具有可視化的設(shè)計平臺，相較于Python，VB作為入門的編程語言，可能更易讓學(xué)生接受。但是Python簡潔清晰的語法和結(jié)構(gòu)，又是其他語言無法替代的。在實際教學(xué)中，如何實現(xiàn)Python的入門呢？考慮到學(xué)生在小學(xué)階段接觸過Logo語言，這與Python中的繪圖模塊，在概念和編程方法中具有相似性，恰好可以作為切入點。這樣不僅削弱了學(xué)生的畏難心理，也可以幫助學(xué)生實現(xiàn)知識的同化、順應(yīng)。從了解Python，到體驗繪圖，再到使用Python解決實際問題，不僅提升了學(xué)生的編程興趣，也在潛移默化中培養(yǎng)了計算思維。

（二）“目標(biāo)—任務(wù)”教學(xué)模式

結(jié)合初中生年齡特點和Python編程的語言特點，筆者認(rèn)為Python編程的項目式教學(xué)模式可以如圖1所示。從學(xué)習(xí)目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合內(nèi)容，借助層級任務(wù)的實現(xiàn)，實現(xiàn)思維的提升，即“目標(biāo)—任務(wù)”模式，包含五個步驟。第一步，基于課程和教材，分析學(xué)習(xí)內(nèi)容，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)；第二步，根據(jù)內(nèi)容，設(shè)計導(dǎo)入課；第三步，說明和分解項目任務(wù)，幫助學(xué)生明晰每一個子任務(wù)的內(nèi)容和要求；第四步，根據(jù)層級子任務(wù)，重組課堂學(xué)習(xí)，設(shè)計多樣的學(xué)習(xí)任務(wù)，主要使用的是任務(wù)驅(qū)動和學(xué)習(xí)單，以從幫助學(xué)生完成圍繞知識點的層級相關(guān)任務(wù)，最終指向項目子任務(wù)的實現(xiàn)。在此過程中，可以采用半成品的教學(xué)策略。第五步，學(xué)生探究合作，完善項目任務(wù)。

圖1 面向初中Python編程的項目式教學(xué)模式

三、案例設(shè)計與實施

教學(xué)的實施，是在分析教學(xué)要素，如學(xué)情、編程語言特點、教學(xué)安排等的基礎(chǔ)上，制訂切實可行的教學(xué)計劃，并根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，開展教學(xué)。

（一）教學(xué)計劃

為從教材出發(fā)，筆者首先分析和對比了七年級信息技術(shù)蘇科版和青島版教材在程序設(shè)計單元的知識結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)無論是VB編程還是Python編程，都包含了輸入輸出命令、變量、條件語句、循環(huán)語句、自定義函數(shù)（通用過程）等知識，不同之處在于算法部分，青島版是單獨列出，而蘇科版是與程序設(shè)計融合在一章。考慮到學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了算法章節(jié)，掌握了判斷、循環(huán)結(jié)構(gòu)，因此在實際的教學(xué)中，直接從Python編程起步。

另外，為增加學(xué)生對Python編程的興趣，筆者借鑒了Logo語言的特征和VB的可視化平臺的特點，從海龜繪畫模塊進(jìn)入，并嵌入了變量、分支語句、循環(huán)語句等知識，讓學(xué)生先對Python編程有一個感性認(rèn)識。之后從學(xué)校的智能圖書柜入手，引入了圖書管理系統(tǒng)。教學(xué)計劃如表1所示。

表1 Python編程項目式教學(xué)進(jìn)度表

（二）實施策略

圍繞項目化的Python編程教學(xué)不僅強(qiáng)調(diào)項目作品的生成，也要關(guān)注每節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生通過完成不同的任務(wù)，掌握相關(guān)的編程知識。在此過程中，可以借助多樣的學(xué)習(xí)形式，幫助學(xué)生攻克學(xué)習(xí)重難點。另外，明確的學(xué)習(xí)單和半成品的任務(wù)，可以作為學(xué)生的“腳手架”，幫助其順利實現(xiàn)知識結(jié)構(gòu)的同化、順應(yīng)。

1.項目作品引領(lǐng)層級任務(wù)

要想確保項目作品的最終實現(xiàn)，需要在教學(xué)過程中，要時刻關(guān)注項目主線，但對于初中生來說，獨立地完成單元項目，難度很大。而且由于Python編程的特殊性，學(xué)生需要完成一些子任務(wù)來掌握基礎(chǔ)知識。項目作品分解如圖2所示（見下頁）。本單元項目為智能圖書柜系統(tǒng)，筆者首先借助流程圖，幫助學(xué)生梳理程序，然后分解相關(guān)知識點，幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成“項目任務(wù)引領(lǐng)層級任務(wù)”和“學(xué)以致用”的思維意識。

圖2 項目作品知識點分解

2.學(xué)習(xí)單明晰任務(wù)邏輯

考慮到Python編程學(xué)習(xí)的特殊性，需要先夯實編程基礎(chǔ)知識，再進(jìn)行項目整合。因此，必須在課堂教學(xué)中借助學(xué)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生掌握完成項目需要的知識，在這個過程中，可以使用學(xué)習(xí)單作為“腳手架”，一方面幫助學(xué)生明晰學(xué)習(xí)任務(wù)的邏輯結(jié)構(gòu)，根據(jù)學(xué)習(xí)單要求開展學(xué)習(xí)活動，另一方面幫助學(xué)生反思學(xué)習(xí)過程，調(diào)整學(xué)習(xí)方向和節(jié)奏。學(xué)習(xí)單樣例如表2所示。

表2 For循環(huán)語句學(xué)習(xí)單

當(dāng)然對于初中生來說，只有學(xué)習(xí)單是不夠的，還需要適當(dāng)?shù)闹v解和幫助，如“知識點加油站”“學(xué)習(xí)網(wǎng)站”等。

3.半成品輔助任務(wù)成型

在中小學(xué)開展Python編程教學(xué)，并非培養(yǎng)計算機(jī)專業(yè)的預(yù)備生，而是借助這樣一種高級語言，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。半成品策略（即在學(xué)習(xí)過程中，提供“待完成”的作品）作為一種輔助式的教學(xué)方法，可以減少學(xué)生在編程語言和技巧上的耗時，增加他們的軟件開發(fā)體驗[7]，激發(fā)程序設(shè)計的樂趣。實踐發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用項目式教學(xué)，必須考慮初中生的能力狀況，他們尚不具備獨立完成所有子任務(wù)的能力，因此在具體的學(xué)習(xí)任務(wù)中提供半成品，可以有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

4.多樣形式助推作品生成

項目式教學(xué)中，學(xué)生面對的是半結(jié)構(gòu)化或者非結(jié)構(gòu)化的問題，需要在多節(jié)課中圍繞同一類的問題開展學(xué)習(xí)[8]，必須要借助師生交流、生生交流等方式，所涉及的學(xué)習(xí)和教學(xué)形式，包括但不限探究式學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等?？紤]到初中生初次接觸Python編程，基礎(chǔ)比較薄弱，因此在項目式教學(xué)之初，小組學(xué)生需要先獨立掌握基礎(chǔ)知識，如Python中的變量、判斷、循環(huán)等。在學(xué)生能夠熟練地應(yīng)用編程，完成小任務(wù)后，再合力完成項目化大作品。這樣既可以幫助學(xué)生夯實編程基礎(chǔ)，又可以避免邊緣人的出現(xiàn)。

四、結(jié)語

在中小學(xué)信息技術(shù)編程教學(xué)中，教師對知識和原理一般都能較為正確地把握和傳授，但是往往忽略其學(xué)科思維的培養(yǎng)，尤其是對計算思維的強(qiáng)調(diào)。在初中Python編程課中實施項目式教學(xué)，可以實現(xiàn)學(xué)生在真實的情境中，學(xué)技術(shù)，用技術(shù)，培養(yǎng)信息技術(shù)學(xué)科思維，特別是計算思維，養(yǎng)成用學(xué)科知識解決實際問題的習(xí)慣。只有這樣，學(xué)生才能在這個飛速發(fā)展的信息社會中，更好地生存與發(fā)展。