基于游戏的初中Python编程项目式教学实践研究*

李 勇

（广东省佛山市顺德区东逸湾实验学校，佛山顺德 528300）

一、问题的提出

随着人工智能技术的发展和广泛应用，越来越多的中小学开设了Python编程课程。虽然Python程序语法简单易读，也容易编写，并且具有丰富的第三方库，但在初中进行Python编程教学还存在如下问题：（1）学生容易出现厌学情绪：学生每周只有一个课时在机房学习编程，课后又无法进行额外的练习。随着课程的深入以及知识点的增加，大部分学生到了课程的中期就对编程失去了学习的兴趣，甚至出现厌学情绪。（2）学生不能灵活关联多个知识点解决问题：在Python编程教材中包含变量、数据类型、if判断语句、for循环语句、自定义函数等基础知识点，知识点相互独立且关联性不高，学生遇到稍微复杂一点的问题时，很难综合运用多个知识点编程解决问题[1-2]。

在课程论“顺序性、连续性和整合性”原则的指导下，重构Python编程教学内容，对整个学期Python编程教学内容设计了一个大项目，并把python基础知识点与一个一个关联性高的子项目结合起来。这样学生既能持续保持学习和创作的兴趣，又能提高学生运用python知识完成项目的实践能力。

二、基于游戏的项目式教学实施思路

基于游戏的项目式教学设计思路

项目式教学是将教学内容设计成一个个贴近学生生活环境的项目，引导学生进行项目分析、解决问题和完成项目。在整个教学过程中，教师起到引导作用，学生起到主体作用。基于项目式教学的一个重要特点是，选定的项目要接近学生的生活环境，是学生感兴趣的，这样才能激发学生学习的兴趣和创作欲望[3-4]。由于互联网和移动平台的快速发展，越来越多的中学生接触到移动设备和游戏，并在娱乐时喜欢玩一些益智游戏。因此，在教授Python编程内容时（如上图），重构了整个教材的教学内容，引入Pygame游戏模块，设计“猴子吃水果”大项目；并将该项目拆分为11个具有关联性的子项目，每个子项目对应一节课进行讲授。具体实施步骤为：项目确定、项目实施、项目探究、项目成果交流、项目评价[5]。

三、基于游戏项目的Python编程教学实践

下面呈现基于游戏的Python编程项目式教学实践研究。

（一）学情分析

初二的学生在小学六年级就已经初步学习了Python编程语言，已初步了解变量、基本的数据类型、if语句和for循环语句等基础知识。在进行Python教学编程之前，教师先演示自主开发的“猴子吃水果”游戏，并告诉学生本学期的课程内容是利用Python语言编写游戏作品，从而激发学生的学习兴趣和创作热情。

（二）项目设计

教学过程中为了保持项目的整体性和连续性，引入Pygame游戏库，将课程内容进行了重构，设计一个“猴子吃水果”的项目，并将该项目拆分为以下11个具有关联性的子项目：

1.创建游戏窗口。在该子项目中，学生会掌握变量的基本使用，能正确的创建窗口，并在窗口中显示背景和猴子图片。

2.猴子左右移动。在该子项目中，学生会掌握if语句的基本使用：判断按下键盘某个按键，实现“猴子”的左右移动。

3.边界处理。在该子项目中，学生会掌握if语句多条件的组合使用；并能解决“猴子”左右移动时，移出窗口左右边界的Bug。

4.猴子跳跃。在该子项目中，学生自主探究使用if语句实现“猴子”的跳跃功能：猴子起跳后逐步上升，然后开始下降直到落地。

5.单种水果的随机位置下降。在该子项目中，学生会掌握列表和For循环语句的基本使用：列表的初始化、增加数据、遍历列表等。

6.多种水果的随机位置下降。在该子项目中，学生将巩固列表和For语句的使用，以及掌握字符串的拼接。

7.猴子“吃”水果。在该子项目中，学生将巩固if语句多条件的组合使用，以及掌握break语句退出for循环。学生通过水果的坐标和“猴子”的坐标，判断水果和“猴子”是否发生接触；如果二者发生接触，则表示猴子吃到水果。

8.游戏计分。在该子项目中，学生会掌握字典的基本使用：初始化、取数等。使用字典设置不同的水果具有不同分的数值。

9.根据得分控制游戏速度。在该子项目中，学生会掌握自定义函数的基本使用。当得分超过一定范围时，产生水果的频率会加快，水果下降的速度也会加快，“猴子”吃水果的难度也会加大。

10.游戏结束和重新开始。在该子项目中，学生自主探究使用if语句和变量，实现控制游戏结束和重新开始。当“猴子”吃到“炸弹”时，游戏结束。游戏结束后，按空格键可重新开始游戏。

11.自主创作。在该子项目中，每两位学生一组，进行游戏自主创作。每组学生可以优化“猴子吃水果”项目中未完善的功能；也可以在此游戏基础上开发出类似的大鱼吃小鱼的游戏；还可以用所学知识开发一个全新的游戏。

（三）项目探究和实施

在项目式教学的项目研讨和实施环节，不能只重视学生的主体作用，而忽视教师的引导作用。每个子项目开始之初，教师先演示对应子项目的功能效果；然后引导学生对该子项目进行探究。由功能点引入新的知识点，讲授新知识点在项目中的运用[6]。

纯代码编程对初二的学生来说是一个极大的挑战，每节课学生除了需要完成程序的编写，还要调试程序解决错误。为了不让学生对编程产生“恐惧”，在前期的子项目中，教师应更多给与学生支架式的帮助。学生通过所学知识都能独立完成程序填空，并能运行程序展现作品[7]。在这个过程中学生会觉得编程没有想象中那么难，能深刻体验成功的喜悦，形成学习新知识的动力，甚至迫不及待的想完成一下个子项目。

随着学生编程知识的积累，在后期的子项目中，教师更多的是引导学生寻找解决问题的方法，提供技术指导，学生通过小组合作和自主探究完成子项目的创作。

在课堂教学中，教师除了提供技术指导外，还需走到学生中去发现问题，记录问题，对于大多数学生遇到的知识与技能问题，须重点讲解和复习。

（四）项目成果交流和评价

1.过程性交流评价

每个子项目的作品完成后，都会有学生代表进行展示和交流，分享在创作过程中遇到的问题、解决思路等。教师从中选取典型的成功或者失败作品进行归纳和总结。

2.终结性交流评价

在整个大项目完成后，教师会给学生2周的时间，两位学生为一组自由合作完成一个小项目，完成后进行分享交流。评价以自评、学生评价和教师评价相结合的方式进行。

四、基于游戏项目的Python编程教学实施成效

（一）实施情况

为了保证教学实施的信度和效度，通过班级人数，男女比例，上学期英语、数学和信息技术成绩优秀率、及格率、平均分三个方面来确定样本班。确定初二8班（学校尖子班）和初二11班为游戏项目python教学实验班，初二14班（学校尖子班）和初二17班为传统pyhon教学对比班。对8班和11班进行基于游戏项目的python教学，对14班和17班进行传统按教材进行python编程的教学。

（二）成效

1.学习兴趣分析

在编程教学时，持续保持学生的学习兴趣是非常重要的；学生的学习兴趣上来了，编程教学能达到事半功倍的效果。为此，在学期中期和末期对游戏项目python教学实验班进行了两次网络问卷调查（如表1、表2）。从表1和表2的数据可以得出基于游戏的Python编程项目式教学模式能持续保持学生学习编程的兴趣。

表1 11班期中调查问卷

表2 11班期末调查问卷

2.学习成绩分析

在学期中期和末期分别对以上四个班级进行了知识测试评估，测试数据如表3所示。

表3 期中和期末知识测试数据对比表

基于以上数据分析，持续保持编程兴趣的普通班11班的考核成绩明显要好于传统编程教学班级17班，前者的期末知识测试结果的及格率和优秀率，都比后者高出30%。对于尖子班的学生而言，他们本身的学习能力就比较强，虽然最后测试的结果8班对比14班的优势没有普通班对比优势大，但是也达到了12%左右。持续保持学生学习编程的兴趣，有助于帮助学生更好地掌握python程序设计知识点，能取得更好的教学效果。

3.作品效果分析

到了学期末期，两个游戏项目python教学实验班8班和11班的大部分学生都能独立综合使用python知识做出简单的游戏作品；部分学生还能从网上下载一些不完善的python游戏代码，进行调试和完善；使游戏作品能正常运行。而传统按教材进行python编程的教学的班级14班和17班的大部分学生只能编写一些简单功能的小程序。

五、结论

在信息技术学科中运用项目式教学能提升学生分析问题、解决问题以及合作交流等能力。项目式教学对教师确定项目主题有一定的要求。项目不仅要有整体性，而且还要与学生的日常生活相结合，这样学生才能灵活运用所学知识解决问题，才能让学生体会到信息技术在生活中的重要作用。初中的Python编程是一门枯燥且实践性非常强的课程，学生在学习编程的过程中很容易失去兴趣，甚至产生厌学情绪。通过对Python的教学内容进行重构，引入学生感兴趣的游戏项目进行教学，激发了学生学习的兴趣和创作欲望，取得了较好的教学效果。在今后的信息技术教学中，将探索更多与学生日常生活相关的整体项目进行教学。