初中Python大单元的螺旋式教学设计法——以《简单人机对话》为例

徐建芳 江苏省太仓市第二中学

大单元的教学设计要求教师建立好学科核心素养与学科核心内容之间的关系，依据课程标准和教材，选择有利于培养学科核心素养的教学内容和情境素材，制订学习目标、选择学科内容、设计学习活动来开展课堂教学。螺旋式教学是在一条主线的大情境下围绕解决生活大问题而展开，教师依据学生的心理发展规律设计由简单到复杂、由直观到逻辑的螺旋式上升的教学内容和学习活动，将晦涩难懂的知识与学生感兴趣的生活事件结合起来，帮助学生从低阶思维走向高阶思维，从浅层次学习走向深度学习。下面，笔者以Python的“简单人机对话”单元为例，从单元主线、教学目标和学科活动三方面谈谈大单元教学中的螺旋式教学设计法。

●从生活到学科，主线螺旋

教师在设计Python大单元内容时要以学生的直接经验为基础，以学生感兴趣的生活事件为原型，创设大单元教学的大情境，并以一条主线串联起诸多教学小单元，同时，要依据初中生的年龄特点和认知规律，从易到难设计内容，螺旋上升。

所谓主线螺旋是指大单元中后一小单元解决问题时用到的学科知识一半来自前一单元的教学内容，一半是本单元的新授内容。这样的教学设计使得小单元内学科知识层层递进，小单元间学科知识加深扩展。学生在这样的螺旋设计下能有效地维持学习热情，并在沉浸式体验中展开联想，进行思考。

例如，“简单人机对话”大单元中的主线是模仿生活中人与ChatGPT的聊天方式，通过简单的提问与回答将与学生生活密切相关的见面问候、海龟作画、测测胖瘦、猜猜数字、水仙花数等几个小单元串联起来，从而实现简单的人机对话。由于学生是初次接触Python，所以主线的前两个小单元设计相对简单和直观；随着学习的深入，主线的后三个小单元设计略显复杂，并讲究算法和逻辑。同时，每一个小单元的内容皆能承前启后，给予学生知识巩固和迁移应用的机会。

●从技能到素养，目标螺旋

教师在设计Python大单元教学目标时要注重与学生数字生活经验、现实社会信息科技应用场景的关联，让学生在学习各种语句命令格式的同时，学会语句的真实运用，掌握用Python编程解决生活问题的方法，形成计算思维能力，最终养成数字素养。大单元目标设计要从技能到方法，从能力到素养，系统设计，螺旋上升。

笔者借鉴李艺教授提出的“三层目标结构”，将Python大单元的教学目标分为三个层次——学科知识、问题解决、学科思维，三者具有同等地位且相互映射、上下承启，以问题解决为重点，向下承接学科知识，向上形成学科思维。教师可以用一课时让学生学习相关的语句命令，并了解其语境运用；用一个小单元让学生尝试分析程序，能对问题进行抽象、分解，并通过设计算法形成解决方案，同时能迁移运用学科知识解决问题；再用一个大单元让学生灵活运用学科知识来解决生活问题，初步掌握用Python编程解决生活问题的方法，提升知识迁移能力和学科思维水平。

例如，《简单人机对话》一课的教学目标是实现人机对话，分解的小目标如下表所示，整个大单元的学科知识从新授到运用步步深入，问题解决从模仿到自主层层递进，实现了教学目标从技能到素养的螺旋上升。

●从实践到认识，活动螺旋

完整的学科活动包括实践活动和认识活动，其中实践是认识的基础，认识对实践又具有能动的反作用。根据黄金圈的3W法则——why、how、what，Python大单元中的实践活动——绘制算法流程图和编写程序代码，是3W中的how和what；认识活动——分析程序算法、了解程序背后的原理，是3W中的why，让学生知其所以然。两种学科活动互相渗透、相辅相成、螺旋上升。

1.从模仿到创新，实践螺旋

在Python大单元教学中，上机实践是最主要的学科活动。根据解决问题的难易程度和学生的认知水平，实践活动可设计成模仿实践、自主实践、创新实践。学生在这样螺旋式的实践活动中，既习得知识技能，又锻炼了逻辑思维，还提升了认识和解决问题的能力，最终养成数字化学习与创新素养。

模仿实践一般用于学生接触Python的新授知识阶段。教师根据学生的知识储备可将模仿实践设计为演示模仿和示例模仿。演示模仿是针对学生未曾接触过且相对复杂的知识，教师边演示操作边讲解相关注意点，让学生了解语句命令的真实运用；示例模仿是针对学生已有相关经验基础或相对简单的知识，教师提供语句的使用样例，学生模仿示例完成相同类型程序代码的编写，给予他们知识内化的机会。例如，学生利用input和print语句实现简单问候是演示模仿，教师边演示代码编写，边讲解语句格式及相关注意点；在“测测胖瘦”小单元中，学生用if语句实现对BMI指数的判断是示例模仿。

自主实践一般用于相对简单的学习任务，学生根据学习平台中的相关提示来完成程序相应代码的编写。这种实践活动有利于学生主动尝试、大胆猜测、积极反思，从而获取最深切、最丰富的感性经验。教师设计的信息提示一般是操作步骤、算法的自然语言描述或者其他相关信息提示。教师在学生自主实践活动后再进行相关知识的总结和升华，可以帮助学生将知识的感性认识上升到理性认识，并把知识和技能内化到头脑中形成认知结构。

例如，在“测测胖瘦”小单元中，学生根据算法流程图自主完成BMI值的计算及显示；在“猜猜数字”小单元中，学生根据学习平台中随机函数的使用样例自主完成一次猜数程序的编写；在“水仙花数”小单元中，学生在理解三位数中各数位的表达后自主完成对水仙花数的判断等。

创新实践一般用于学生具备Python的基础知识并掌握Python编程步骤的阶段。在活动实践中，学生先在教师的引导分析下形成自己解决问题的方案或方法，再借助学习平台提供的相关知识点完成程序的编写或作品的创作，进而达到知识的建构和创新创造力的培养。一般来说，创新是在模仿的基础上进行的实践活动，教师要提供模仿的程序或事物，同时针对不同层次的学生提出不同要求，促使每位学生积极思考、探索求知、收获快乐。例如，在“海龟作画”小单元中，学生学习绘制三角形和正方形的螺旋，在对图形螺旋的原理有初步了解后再创作其他螺旋图形，并将螺旋图形作为蒲扇的点缀图案。由于不同层次的学生对知识的掌握程度不同，创作可以是模仿创作，也可以是全新创作。

2.从阅读到建构，认识螺旋

信息科技学科中的认识活动一般有阅读、思考、建构等，三者相互渗透，从具体到抽象，螺旋上升，形成分析和探究现象机理的能力，最终将学科智慧转换为自己的智慧，具备终身学习的素养。

阅读是一种通过语言文字来获取信息、认识世界、发展思维，并获得审美体验与知识的活动，是浅层次的认识活动，同时也是从视觉材料中获取信息的过程。一般来说，视觉材料主要是文字和图片，也包括符号、公式、图表等。例如，在“简单人机对话”大单元中，学生在实践活动前阅读学习平台中关于每课时的任务布置，在实践活动时阅读相关知识点、语句使用样例及其他信息提示，以此培养对事物的专注力和对信息的提取能力。

思考是思维的一种探索活动，是学科特有的理解问题和分析问题的思维方式，与之伴随的是思考力的产生。例如，在“简单人机对话”大单元中，学生在教师的引导下思考程序问题执行的一般步骤，探索问题解决的方法。同时，思考每个小单元问题解决步骤的自然语言描述和流程图描述，思考测测胖瘦程序中的条件判断和条件表达式，思考重复猜数的条件和重复执行的步骤，思考三位数的百、十、位的数学表达式等，思考图形的绘制方法等。学生通过思考，形成思考力和信息加工能力，有助于计算思维的培养。

建构是指知识的习得和内化过程，一般来说是对知识脉络的梳理和串联。一般的建构是学生在教师的协助下将知识进行梳理和总结，而建构的最高境界是学生掌握构建知识体系的方法，可以对自己学过的知识进行梳理和归纳，形成一套体系。例如，在“海龟作画”单元中，学生通过组合图形的制作，在教师的协助下总结归纳绘制组合图形的一般方法——分析图形元素构成（化整为零）、确定图形制作顺序（落笔位置）、依次制作图形元素（化零为整），从而建构起用海龟绘制图形的一般方法。

●结语

新课程标准提出教师要自觉适应信息科技的快速更迭，在把握育人要求和学科原理的基础上，优化教学内容，更新教学手段，创新教学模式。而Python大单元的螺旋式教学法则能帮助学生对问题进行抽象与分解、设计算法形成解决方案、借助学习平台编写程序代码解决问题，逐步培养起他们的专注力、思考力、迁移力，最后使其具备解决问题的能力和素养，从而形成学科核心素养。