发展高中生计算思维的“Python+人文”项目教学实践

任懿娜

计算思维包含了一系列计算机科学思想，而这些概念方法最为直观的理解和表达方式就是程序设计语言。尽管计算思维不等于程序设计，但不可否认的是，程序设计作为一种理解和表达计算思维的方式，是发展计算思维的最好途径之一，也是高中信息技术教育的一个重要落脚点。为了更好地落实计算思维教育，实现计算思维和高中信息技术课程的全面融合，笔者结合高中信息技术教材，根据本校学生的实际情况，采用项目学习的形式，开展了“基于计算思维的Python项目式教学实践”的课题研究，以项目实践形式开展计算思维教学研究。

● 确定“Python+人文”的项目范例主题和框架

课题组结合高中信息技术必修1教材、课时以及学生的兴趣、水平等实际情况，确定了“Python+人文”的项目学习主题，并围绕这一主题编写项目范例，组织学生开展项目学习。

1.渗透“人文”教育的重要意义

在信息技术深刻影响社会发展的当下，用程序设计手段探索中华传统文化是学生理解、认同、热爱中华文化的一种方法，让学生在程序设计学习中不仅能积累丰厚的文化底蕴，更能体会中华文化的核心思想和人文精神，。因此，在Python程序设计教学中渗透“人文”教育，是以创新理念为指导，发挥文化的隐形价值，营造有层次、有意境的古典文化氛围，打造寓技术性、知识性、趣味性、文化性、审美性于一体的“技术+人文”课程的融合实践。需要说明的是，人文的定义有狭义和广义之分，分类也包含了文化、艺术、美学、国学、历史等多个方面，在“Python+人文”项目的研究与实践中，笔者主要从引导学生关注中华传统文化和中华悠久历史的回顾与继承这一角度切入，如中华诗词、中华名著等，比较符合学生当前的认知水平。

2.项目范例在项目学习中的作用

项目学习强调在真实活动情境下解决真实问题，程序设计教学中的项目学习脱离不了程序设计技术领域的知识和技能，对学生而言，相关领域知识的缺乏和技术的不足，使他们在提出问题、分析问题、解决问题等各个环节力有不逮。项目范例就是解决学生学习过程中出现的上述问题的重要抓手，它起到了为学生提供知识和技能框架、展示问题解决思路和过程、演示探究方法等多重作用。因此，项目范例既是教师开展项目教学的依托，也是学生进行项目学习的脚手架，对学生的项目学习起到了多元引领作用。

高中生在心理发展和学习能力上已经相对稳定，在开展项目学习过程中，如果能考虑到不同学生的个性化需求，创设不同的问题情境，提供知识和探究的脚手架，将能激发他们的兴趣和主动性，改善学习效果。“Python+人文”的项目范例，基于教材知识框架、学生的个性化需求和兴趣等进行综合考虑，将情境设为应用程序设计技术开展对人文领域的探究，既有一个大致框架，又给了学生自由发挥的空间;既促进了信息技术学科核心素养的落实，又有机融入了中华优秀传统文化，培养了学生的社会责任感、创新精神和实践能力。

3.“Python+人文”模块的项目范例框架

在具体教学实践中，笔者为“Python+人文”模块设置了三个项目范例，即程序设计趣玩中华诗词、数字解读中华名著、创新讲述中华历史（下文简称为诗词项目、名著项目、历史项目）。以这三个项目为范例，遵循“情境—主题—规划—探究—实施—成果—评价”的主线，引导学生在项目范例的学习过程中，掌握提出问题、分析问题、探究问题、解决问题的过程和方法。在知识与技能方面，三个项目范例有重合的知识体系，也有个性化的知识点，具体如下表所示。

三个项目范例的编写逻辑是：从个人的兴趣爱好入手，体验通过程序设计趣玩中华古典诗词;从认识信息社会的数据与信息入手，体验利用程序设计解读中华传统名著;从中华五千年文明入手，体验以程序设计方式展示中华悠远历史。

● “Python+人文”项目学习活动教学实践

1.模块教学实践方式

“Python+人文”模块的三个项目范例都是基本完整的程序设计学习项目，项目教学课时基本都在8课时左右。在进行具体项目教学时，范例的应用方式可以灵活变化，笔者在实践过程中，主要采用以下两种方式：①如果课时有限，则三个项目范例并行使用，以其中一个范例为主线，另外两个作为备选项目主题和参考资料，将学生的项目学习流程穿插到项目范例的教学过程中，以丰富学生的项目探究活动。此方式常应用于信息技术课堂教学。②如果学生程序设计基础较好，课时充裕，则可采用三个项目范例串行使用的方式，按照诗词项目—名著项目—历史项目的顺序，通过三轮项目学习过程，逐步扩大学生的程序设计知识体系，发展其计算思维。此方式可应用于程序设计第二课堂拓展学习。

2.教学实践过程和结果

笔者采用方式①在信息技术课堂教学中选择不同班级开展教学，进行“Python+人文”项目的教学实践。

在項目选题阶段，上述范例的情境对学生的引导作用非常明显。以诗词项目范例为例，从古人飞花令游戏的趣味和高雅，讨论到诗词大会中诗韵留存的千年情怀，引发到以程序设计技术探究古诗词文字之美，诗词交织中仿佛打开了古今之门，给纯粹的科学技术赋予了特殊的人文情怀。学生非常感兴趣，并开始了解不同的飞花令玩法，感受诗词里的春夏秋冬，正视技术在学习和生活中的应用。

在项目探究阶段，丰富的范例探究活动给学生提供了知识技能的脚手架，从实践入手，体验“做中学”，让学生在诗词项目、名著项目、历史项目探究中，掌握函数与表达式、三种程序结构等知识的具体应用。

以往学生普遍存在的两个难点——不知道做什么、不知道怎么做，通过“Python+人文”范例的实施，得到了很好的解决。学生产生了很多基于个人兴趣、名著阅读、璀璨历史的项目主题，带着这些主题，学生开展项目学习的过程就变得更加有趣，有创意，有个性。

因此，合理地设置项目范例并组织项目学习，不仅能够解决学生初次接触项目学习时的迷茫，还能激发学生主动学习的欲望，发展其创新意识和计算思维，有效促进学生开展个性化的项目学习。

● “Python+人文”项目的反思与展望

1.发展计算思维，需要引导学生明确问题、分解任务

学生刚开始在利用程序设计探究人文领域时有些茫然，不知该如何从人文中提炼能用计算机解决的问题。针对这一现象，笔者结合学生的阅读、学习、游戏等常态化需求，将程序设计解决的问题集中到计算与验证、模拟与交互、辅助学习与生活等方面，从而让学生能顺利进行问题的迁移和分解，习惯计算机解决问题的过程与方法，培养计算思维。例如，名著项目可以从计算与验证角度提炼问题，诗词项目可以考虑模拟飞花令游戏，历史项目则可以从开发辅助学科学习案例的程序等角度入手。

2.适当增加范例“留白”空间，给学生更多探究余地

“留白”是指教师提供的范例可以在适当位置留有一些“空白”或待补充内容，在保留基本的功能框架基础上，让学生在范例的基础上进行功能的扩充、数据的完善、信息的查证。在实际应用时，采用“留白”的方式，可以让学生的项目学习有更多的探究余地，产生更加个性化的探究成果。

3.合作學习看环节，具体分工有技巧

小组合作是项目学习经常采用的形式，但是要想发挥小组的最大作用，需要进行适当的训练，学生并不是一开始就掌握合作的技能。实践中，有的小组不管什么环节，不管什么任务，全部进行小组合作，导致出现有时一人做多人看，有时各做各的等情况，效率并不高。因此，教师需要在开展项目学习的具体环节中，从项目规划、问题分析、数据收集和整理、交流评价等各个需要合作的环节对学生进行训练，指导其进行合理分工，提高效率，而在程序设计探究、知识内化等环节，则取消小组合作，让每个学生都参与实践，夯实基础，掌握基本知识和技能。

● 结束语

“Python+人文”项目学习在教学实践中，还有很多方面有待进一步研究，如范例科学性和人文性的结合、项目学习组织开展的策略、项目学习活动的过程记录与评价等。发展学生计算思维是信息技术学科的核心任务之一，也是一个较为长期的过程，如何在项目学习过程中有效提升学生的计算思维能力还需要教师不断探索，努力实践。

本文是广东省教育技术中心2019年度教育信息化应用融合创新重点课题“基于计算思维的Python项目式教学实践研究”（课题立项号：19JX06148）的阶段性研究成果。