基于计算思维的高中Python编程项目式教学设计

戴晓芬

摘要：计算思维作为现代信息社会的一种独特思维方式，越来越受到关注。本文从Python编程教学出发，结合项目式教学，以“猜数字小游戏”为例，介绍基于计算思维的项目式教学方法，希望可以给高中Python编程项目式教学提供有价值的参考。

关键词：Python编程；项目式教学；计算思维

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）15-0043-03

计算思维在本质上是一种递归思维，是由认知到思考的过程，学生在解决问题时所运用的分解、抽象、算法能力就是计算思维的表现。具备计算思维的学生，能够整合各种信息资源，采用合理的算法，运用计算机解决各种问题。项目教学法是一种以项目为基础，以实际问题为指引，让学生在完成项目的过程中发展信息技能、培养良好思维的新型教学模式。教师在课堂中采用项目教学法，不仅能有效激发学生的学习积极性，还能更好地提升学生独立思考与解决问题的能力，最终有效促进学生计算思维以及核心素养的全面提升。

高中Python编程项目式教学设计思路

基于计算思维培养的教学目标的确定，建立在教学内容和学生认知的基础上，即对每个知识点都需要有明确的计算思维培养目标。以计算思维为培养目标的课程在知识传授过程中，要摒弃传统的以概念记忆和知识点的讲解为主的模式，应把侧重点放在学生学完本节课的内容后其抽象思维、计算思维以及协作能力等是否能够得到提升上。项目式教学要求在教学过程中，将各个知识点组合成一个完整的项目，再将项目拆分成不同的小任务，以任务为单位设计活动，活动过程通常需要教师引导、学生参与，活动的组织和开展部分是整个教学过程的重点，也是计算思维形成的关键环节，在活动结束后，还需要对项目的成果进行展示以及评价。

在“Python编程教学—while语句之猜數游戏”项目教学中，笔者采用了情境式、启发式教学策略。教师先让学生体验猜数字游戏，熟悉规则和运行流程，再适当地给出Python猜数字游戏的程序代码。教师通过引导、启发等方式逐步带领学生破解猜数字游戏得以实现的奥秘，要求学生能补充完整程序代码，并进行调试运行，最终呈现出完整的游戏作品。

在项目式教学中，学生通过小组合作的形式完成不同教学项目中的各项任务，首先根据任务去搜索相关数据，并将收集到的数据进行整理和分析，然后组内分工合作完成项目任务，最后整理汇总，以作品形式作为项目成果在课堂上展示。项目式教学通过探究活动促进学生内化课堂中所学知识，经过日积月累的项目式学习训练，既锻炼了学生的语言表达能力、问题解决能力，同时也提升了学生的计算思维和学科核心素养。

总之，《while语句》一课使用项目式教学法，紧扣教学内容，符合学生的认知规律和学习特点。笔者将本节课的项目式教学流程总结为以下几个环节：游戏导入，激发兴趣；分析案例，解锁步骤；编写程序，解决问题；作品展示，评价交流。

高中Python项目式教学活动设计

1.游戏导入，激发兴趣

在课堂导入时，教师通过PPT展示猜数字小游戏的规则：程序已经设定好要猜的数字（范围在1～100之间），请一位学生来猜，如果猜的数字比设定值大，程序就会显示“偏大”，并且给出下一次猜数字的机会“请再猜一次”。如果学生猜的数字比设定值小，程序就会显示“偏小”，并再次给出猜测的机会“请再猜一次”。如果这一次学生猜到了正确的数字，那么程序就会显示“恭喜你，猜对啦”。通过一步步的引导，学生不仅能够轻松理解游戏内容，而且对活动环节表现出了较大的热情。猜数字小游戏完整的程序代码如图1所示。

2.分析案例，解锁步骤

（1）分析问题，提出解决思路

在本节课中，教师在明确项目主题和任务后，还需要引导学生进行案例分析。大部分学生虽然能够准确理解项目任务，但是仍缺乏清晰的解题思路，这就需要教师给予适当的启发与点拨，通过解锁游戏过程，引导学生梳理出正确的解题思路与步骤。例如，在引出小游戏之前，教师可以进行适当提问（如图2），通过提问激发学生的思维火花，使学生不但在思维上得到启发，而且逐步制订出合理的解题思路，并在无形中进行知识的迁移和内化，提升信息技能与素养。

笔者结合生活中的猜数字游戏过程，总结了本游戏的设计过程：第一步：设定一个要猜的数number。第二步：输入你猜测的数字guess。第三步：比较设定值number与猜测值guess的大小，如果两者不相同则给出不同的提示（“偏大”或“偏小”），游戏继续；如相同则显示“恭喜你，猜对啦！”游戏结束。

（2）设计算法，用代码实现算法

经过“分析问题”的环节后，学生基本理清了猜数字小游戏的整体思路和运行流程，下面就要结合生活实际将程序进行类比转换（如图3）。

3.编写程序，解决问题

程序代码以半成品的形式发给学生，要求补充空缺的代码。学生以小组为单位完成代码填空并调试程序。

首先，教师带领学生以小组为单位历经分析问题（抽象与建模）、设计算法、编写程序、调试运行程序的过程，最终用编程实现猜数字小游戏。

其次，数字①所在的空要填的是while循环语句的条件，当符合该条件时，程序会一直循环进行。所以，答案应该是“guess！= number”，因为只有设定值number与猜测值guess不相等时程序才会一直运行，这是猜数字游戏能够进行的前提条件。

最后，数字②所在的空要填的是if多分支条件语句结束，也就是说如果猜测的数字guess跟设定值number不相等，会出现什么提示语句？而结合实际的猜数字游戏可以得出，如果没猜对，除了显示“偏大”“偏小”的语句以外，还应该追加一句“请再猜一次”。所以，此处应该填写的代码为“int（input（“ 请再猜一次：”））”。运用input（）函数可以通过键盘输入猜测的数字guess，而int（）函数用于将输入的字符串类型转换为整型，便于后期的数学计算、比大小。

4.作品展示，评价交流

Python课堂评价体系可将课堂评价和成果展示结合起来，借助展示的机会，给学生的计算思维成果一个展示的平台，也为评价奠定基础、提供依据。为了全面评价学生的计算思维，在评价方式的选择上，应结合实际的活动项目和学生情况，从学生的认知出发有针对性地进行评价。可通过自评（小组成员间评价）和各小组间互评等方式收集活动过程中的欠缺点、闪光点，围绕Python编程语言的特点，总结出最优的作品及程序代码。项目活动猜数字小游戏的程序代码编写过程已经取得阶段性成果，为了更好地完善程序、优化作品，本环节安排学生代表自己的小组对作品进行展示与交流。

结束语

在高中Python编程教学中，教师一般能较好地把握教学的重难点，但是在教学过程中往往容易忽略对学生计算思维的培养。项目式学习则是培养学生计算思维的重要途径，通过对学生项目活动的过程和结果进行评价，可以较为全面地了解学生的计算思维层级。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京：高等教育出版社，2020：9.

[2]尹丹梅.面向计算思维培养的项目式教学活动设计与实践—以高中Python教学为例[D].石家庄：河北师范大学，2021.

[3]孔佑彪，李善敏，杨勋.面向计算思维培养的初中Python编程项目式教学探究—以“猜数游戏”为例[J].中小学信息技术教育，2022（02）：90-93.

[4]余燕芳，李艺.基于计算思维的项目式教学课程构建与应用研究—以高中信息技术课程《人工智能初步》为例[J].远程教育杂志，2019，38（01）：95-103.