鄭佳琦

（南京明道學(xué)校 江蘇 南京 211899）

1.研究背景

2017年國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展計劃》，義務(wù)教育階段響應(yīng)國家政策積極在中小學(xué)開展編程課程。Python語言相較于其他的程序設(shè)計語言具備高解讀性、少語法規(guī)則、無需編譯等優(yōu)點，簡化學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的無關(guān)操作，節(jié)省時間和精力專注于自身編程能力的提高和核心思維力的培養(yǎng)。學(xué)生經(jīng)過小學(xué)圖形化編程的學(xué)習(xí)，已經(jīng)積累程序設(shè)計的基礎(chǔ)思維，但初中生抽象邏輯能力、計算思維能力較弱，對于代碼書寫存在畏難情緒。而Python作為初中教學(xué)科目開始時間不長，如何打消學(xué)生面對抽象的程序思維的畏難心理，不讓枯燥的代碼學(xué)習(xí)磨滅對信息學(xué)科的學(xué)習(xí)熱情，需要教師對于Python課程的教學(xué)設(shè)計深入實踐和不斷探索。

筆者作為初中信息技術(shù)教師始終積極探索Python程序教學(xué)，依托設(shè)置生動的生活化情景來調(diào)動學(xué)生的積極性，轉(zhuǎn)換故事中原本的情節(jié)邏輯為代碼邏輯，教師通過精心設(shè)計的“問題鏈”層層引導(dǎo)，將程序語法循序漸進教授予學(xué)生，旨在探究提高學(xué)生核心素養(yǎng)力的良好教學(xué)方法。

2.相關(guān)概念

2.1 教學(xué)情景

“在教學(xué)中注重創(chuàng)設(shè)情景和提出問題，能夠有效促進學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和發(fā)展?！盵1]史寧中教授的學(xué)術(shù)觀點意味著學(xué)生核心素養(yǎng)可以在特定的教學(xué)情境中培養(yǎng)而成，教師通過創(chuàng)設(shè)與學(xué)生生活學(xué)習(xí)相關(guān)的真實情景，保障學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)真實、高效地發(fā)生。學(xué)生在教師精心設(shè)定的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)習(xí)的主動性和求知欲增加，有助于提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

在教學(xué)情境的設(shè)置上，一般課堂采用課前導(dǎo)入的形式，作為引發(fā)學(xué)生興趣的課堂教學(xué)點，對于理論知識來說只是最開始的刺激。教師通常都是需要設(shè)置教學(xué)任務(wù)做到層層遞進，教學(xué)情境在中間教學(xué)過程中的作用被淡化，但是又會出現(xiàn)在課程的結(jié)尾部分強行串聯(lián)。雖然教學(xué)情境不作為課堂的主要部分，但其實可以作為錦上添花的存在，教師合理化設(shè)置教學(xué)情境，將故事的帶給學(xué)生的起伏

2.2 問題導(dǎo)學(xué)

“問題導(dǎo)學(xué)式”課堂開展是通過教師提供“預(yù)設(shè)問題”為學(xué)生認(rèn)知導(dǎo)向，以學(xué)生為本，以問題解決為核心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性為目標(biāo)的現(xiàn)代化教學(xué)模式?！皢栴}導(dǎo)學(xué)”的最終的目的是對于學(xué)生能力與素養(yǎng)的培養(yǎng)，“問”是一種形式，如何通過“問”實現(xiàn)“導(dǎo)學(xué)”，才是教師真正要思考的問題[2]。

教師在預(yù)設(shè)問題時一定要注意避免“無效提問”?！盁o效提問”是指問題本身答案早已存在于學(xué)生原有的認(rèn)知水平，學(xué)生不能通過問題引發(fā)新的思考，教師也無法通過問題帶動課堂發(fā)展。教師的問題設(shè)置一定要有明確的目的，問題的答案范圍不可過于廣泛，學(xué)生能夠經(jīng)過課堂學(xué)習(xí)總結(jié)得出答案，在回答問題的同時課堂教學(xué)得到及時反饋，也可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，從而提高學(xué)生的主動探究性。

2.3 情景式“問題導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式

教學(xué)情境與問題導(dǎo)學(xué)皆為有效的教學(xué)手段，能夠起到積極推動課程發(fā)展的作用，將情景融入至問題導(dǎo)學(xué)型課堂能實現(xiàn)“1+1＞2”的效果。套用學(xué)生熟悉的情景，也許是耳熟能詳?shù)墓适禄蛘呤巧磉叺恼鎸嵣睿治銎渲袑W(xué)生熟悉的邏輯，建立已知的知識結(jié)構(gòu)。程序設(shè)計是一門抽象的概念，初中生理解較為困難，容易萌生半途而廢的心理，需要教師及時添加課堂刺激引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情。合理的教學(xué)情境具有邏輯性強、趣味性高、具象性強的特點，結(jié)合教師精心設(shè)計的課程“問題鏈”，將學(xué)生已有知識體系和新課程教學(xué)相結(jié)合，遵循趣味性的原則，充分啟發(fā)學(xué)生的思考，達成課堂教學(xué)目標(biāo)。

教師通過提問的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，初中信息技術(shù)課堂相較于其他學(xué)科上課頻率較低，課程戰(zhàn)線拉鋸較長，課程評價的主要來源于課程本身的激勵和教師帶領(lǐng)學(xué)生進行信息科學(xué)的競賽。通過教育部制訂的中學(xué)生信息競賽等章程不難看出信息競賽的場景性、趣味性，大多數(shù)競賽都是通關(guān)的方式，設(shè)定一個個生動有趣的情景，提出各種各樣在情境中遇到的問題交給學(xué)生去完成?；趫鼍跋碌奶釂柗浅＞邆浯敫校n程任務(wù)難度合理，層層遞進。問題的設(shè)置不能是學(xué)生隨口就能回答，不用經(jīng)過思考和資料借閱的，最好是能夠引發(fā)學(xué)生新舊知識遷移或者學(xué)生間討論的，稱此類問題是教學(xué)中的“有效問題”。

3.基于情景式“問題導(dǎo)學(xué)”的教學(xué)策略

趙福生等人在《Python在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用》一文中提出“情景陶冶式教學(xué)”的策略，為了解決學(xué)習(xí)程序枯燥乏味的問題，教師創(chuàng)設(shè)了程序的活動情景，讓學(xué)生身處情景，在解決有意義的問題過程中探究程序的特點。[3]常規(guī)教學(xué)中普通的Python程序語言教學(xué)使得課堂效率低下，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情隨著編寫程序中調(diào)試失敗的次數(shù)增加而隨之遞減。教師通過構(gòu)建生動的教學(xué)情境，提出需要探究的問題，學(xué)生隨著教師構(gòu)建的“問題鏈”將問題分析、抽象、建模、編寫代碼、調(diào)試優(yōu)化。

在“Python分支結(jié)構(gòu)——田忌賽馬”一課中，采用情景式“問題導(dǎo)學(xué)”教學(xué)法，先導(dǎo)入視頻《田忌賽馬》了解三局兩勝的完整策略。教師通過自然語言敘述、流程圖展示、問題鏈啟發(fā)學(xué)生分析故事中的程序設(shè)計邏輯，探究實現(xiàn)問題的Python程序算法進行編程調(diào)試，最終完成目標(biāo)。為保證學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，教師設(shè)置的任務(wù)逐步放開學(xué)生編程自由度，采用先做后教的策略，引領(lǐng)學(xué)生完善自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)，打開“以已知探未知的”思維方式。[4]本課例流程分為：創(chuàng)設(shè)情境：教師通過視頻為學(xué)生展示《田忌賽馬故事》，在這個環(huán)節(jié)授課時，也有同行教師提出為什么不由學(xué)生來講述故事，在這里筆者的思考是：一、故事本身學(xué)生都知道，但是本課中所需要的重點：對仗時，齊王先派馬然后田忌才根據(jù)齊王的策略進行調(diào)整，這個重點也是情景能應(yīng)用于教學(xué)的重點之一。問題分解：一個完整的策略學(xué)生難以從中剝絲抽繭，教師引導(dǎo)學(xué)生了解任務(wù)，將三局對戰(zhàn)簡單理解為同一種，再去分析同一種的勝負情況，再分析到勝利的情況。反過來內(nèi)推就是一個層層遞進的教學(xué)流程。抽象建模：對于計算機程序來說，無論事故中的齊王還是田忌、三種馬的等級都是抽象的概念，如何將故事中的角色應(yīng)用到計算機中來解決，在這個教育過程中就是對于學(xué)生計算思維的培養(yǎng)。用變量定義齊王和田忌，用數(shù)字1-3表示馬的級別。編寫代碼：編寫代碼的過程也是將學(xué)生從自然語言過渡到程序設(shè)計語言，在代碼編寫的教學(xué)中教師應(yīng)建立有效的教學(xué)框架，比如先將故事視頻中的原話請學(xué)生順著故事邏輯提煉出來，然后教師用流程圖梳理邏輯，然后對應(yīng)流程圖的過程用代碼書寫，代碼書寫可以從填空開始，讓學(xué)生填寫關(guān)鍵的步驟，然后給出語句邏輯讓學(xué)生填寫主要條件，最后到多分支語句時鼓勵學(xué)生自行嘗試。測試優(yōu)化：學(xué)生在測試的過程中難免會遇到問題，遇到問題也是程序編寫課上的重要教學(xué)時機，教師可以把經(jīng)典的、易錯點廣播給學(xué)生們一起解決，由學(xué)生互相進行點評更改，在更改的過程中學(xué)生也能避免出錯。總結(jié)升華：由于信息技術(shù)課堂不被列入中考學(xué)科，評價沒有最終統(tǒng)一的方式，學(xué)生容易體會不到信息學(xué)科的重要性，所以最后總結(jié)的環(huán)節(jié)是一個非常好的進行總結(jié)回饋的時機，可以用層層追問的方式讓學(xué)生進行回答，或者讓學(xué)生完成一個問題進行自我檢測，如果想要當(dāng)堂回饋還可以使用調(diào)查問卷的形式進行檢測。

4.基于情景式“問題導(dǎo)學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

4.1 創(chuàng)設(shè)情境，問題分解

導(dǎo)入環(huán)節(jié)教師播放《田忌賽馬》故事視頻，設(shè)置學(xué)生熟悉的歷史故事情景，在總結(jié)田忌之中獲勝的策略時，教師請學(xué)生歸納田忌賽馬三局兩勝的策略，帶領(lǐng)學(xué)生分析歷史故事中蘊含的程序設(shè)計邏輯，引領(lǐng)學(xué)生將完整策略分解成單一一輪田忌的輸贏情況，層層遞進逐步將大的問題轉(zhuǎn)化為符合學(xué)生知識認(rèn)知和代碼書寫水平的小問題，在問題分解的過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

在設(shè)置分支結(jié)構(gòu)一課的教學(xué)情境中，常見的就是利用生活中的現(xiàn)象入手，比如垃圾分類、分發(fā)快遞……這些教學(xué)情景也都是學(xué)生生活中息息相關(guān)的。在選擇教學(xué)情景的時候還要考慮是否能進行分解任務(wù)和問題設(shè)計，能夠隨著課堂內(nèi)容的深入提出的問題越來越引發(fā)學(xué)生思考。

4.2 抽象建模，任務(wù)驅(qū)動

故事中的角色對于程序皆為抽象概念，教師由此提問“計算機用什么表示三種等級的馬？”，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)變量相關(guān)舊知，定義變量將田忌（t）與齊王（q）兩個抽象的概念輸入到計算機程序中，在這個過程中體會計算機核心素養(yǎng)中的抽象建模理念。

在比較田忌與齊王派出的馬等級高低的環(huán)節(jié)，講解程序中的關(guān)系運算符，重點比較“=”與“==”的區(qū)別，防止學(xué)生書寫時產(chǎn)生概念混淆。在檢驗學(xué)生是否清楚概念時，教師提問“‘t=1’和‘t==1’分別有什么含義？”將含糊的概念帶入到故事情境中請學(xué)生自己明確區(qū)別。繼而教師追問分支語句中的必要條件如何用關(guān)系運算符表示，“如何表示田忌派出的馬等級（t）高于齊王派出的馬等級（q）？”學(xué)生在探索過程中逐漸能夠?qū)v史故事和程序設(shè)計聯(lián)系在一起，有助于調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的探索欲。教師圍繞田忌賽馬策略通過三個任務(wù)的逐步展開Python分支結(jié)構(gòu)教學(xué)。

4.2.1 任務(wù)一：單分支語句——分析單局中田忌獲勝情況

簡要描述的過程：

第一步：定義田忌和齊王分別派出的馬種類；

第二步：比較大小，輸出“田忌勝”

根據(jù)教師提供的素材包中1.py程序?qū)f語句空白后的條件補充完整：if ______________：

任務(wù)1 流程圖

4.2.2 任務(wù)二：雙分支語句——分析單局中田忌戰(zhàn)績的全部情況

經(jīng)由教師講解學(xué)生了解if-else語句的語法規(guī)則，從英語知識遷移到程序中，Python程序中包含較多英文作為程序的關(guān)鍵詞，讓學(xué)生通過英文單詞理解if和else的含義，結(jié)合數(shù)學(xué)中的數(shù)軸教師提問“else后是否還需另寫條件？”從而明確if與else的范圍區(qū)別:if后面需要填寫明確的條件，而其他沒有被提出的條件就是包含在了else當(dāng)中，務(wù)必讓學(xué)神明白else在程序中的應(yīng)用，也就是else中不需要寫任何條件，從而規(guī)避學(xué)生書寫代碼中的問題。在任務(wù)一的基礎(chǔ)上，將代碼補充完整。

（1）運用input（）語句從鍵盤獲取田忌和齊王所派出的馬級別；

（2）運用選擇結(jié)構(gòu)if-else語句判斷兩方馬等級的高低；

（3）運用print（）語句分別輸出判斷兩種情況后的結(jié)果。

4.2.3 任務(wù)三：多分支語句——完整策略，對比法優(yōu)化代碼

《田忌賽馬》的總策略是田忌要根據(jù)齊王派出的馬等級選擇自己所派等級，有且僅有一種方案取得三局兩勝的獲勝法則。所以在完整策略下，我方編寫的田忌應(yīng)對策略只需要獲取齊王所派馬的等級，輸出田忌所派等級的馬即可。隨著課堂境況的開展，學(xué)生進度也隨之不同，教師可以啟動分層教學(xué)，鼓勵進度快的學(xué)生開始嘗試用學(xué)習(xí)到的知識完善總策略，通過問題啟發(fā)學(xué)生，“如何利用分支結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多種情況的判斷？”學(xué)生認(rèn)知水平不同，大部分同學(xué)會嘗試用三條if語句來表達。

（1）運用input（）語句從鍵盤獲取齊王所派出的馬級別；

（2）運用三條if語句判斷齊王派馬類別；

（3）運用print（）語句輸出田忌派馬的結(jié)果。

4.3 優(yōu)化代碼，總結(jié)升華

學(xué)生在完成任務(wù)三的時候，大部分學(xué)生會選擇用三條但分支語句書寫，將三種情況一一列舉，教師可以先肯定學(xué)生的做法，但是單用if語句可實現(xiàn)的情況有限，從代碼的運行速率以及程序邏輯上都有更好的優(yōu)化方案，教師順勢講解ifelif-else多分支語句的語法規(guī)則。

（1）運用input（）語句從鍵盤獲取齊王所派出的馬級別；

（2）運用if-elif-else語句判斷齊王派馬類別并輸出結(jié)果

學(xué)生在優(yōu)化代碼之后，教師利用對比法展示兩種算法的時間和語法的區(qū)別。由此《田忌賽馬》策略下的Python程序設(shè)計作品基本完成，但是要進行追問，假如有第四種情況應(yīng)該使用三和關(guān)鍵詞中的哪一個？是否要在關(guān)鍵詞之后添加條件？如果添加條件要書寫那個條件？經(jīng)過層層追問徹底教會學(xué)生分支語句的用法。在課程的在教學(xué)過程中，學(xué)生提出一個新的想法：本程序設(shè)定用1-3編號代表三種馬等級，但如果輸入這三個特定以外的數(shù)字依舊會輸出“田忌派出的是下等馬”的結(jié)果，是不符合情景的設(shè)置。此時教師可以把握此教學(xué)的機會，鼓勵學(xué)生自行解決問題，學(xué)生提出的方案便是將1-3三種情況用if和elif 書寫，將不符合故事邏輯的用else語句來書寫，就可以將此情況完美解決。

經(jīng)過學(xué)生自主探究，增加elif語句的條件，待三種情況明確后將其他不符合的情況添加到else語句中并輸出“不符合故事情景”的提示語句。這在課堂當(dāng)中是“意外之喜”，同樣可以表明經(jīng)過情景式“問題導(dǎo)學(xué)”的教法學(xué)生不僅能夠接受代碼相關(guān)的語法知識和書寫規(guī)則，還能夠進行創(chuàng)新思考，結(jié)合情景優(yōu)化代碼。

結(jié)語

情景式“問題導(dǎo)學(xué)”教法結(jié)合了兩種方式的優(yōu)勢，趣味的情景設(shè)置幕布了Python代碼書寫的枯燥，故事中的一波三折激發(fā)學(xué)生興趣，通過原有故事邏輯對應(yīng)學(xué)生的代碼邏輯。在教師精心設(shè)置的“問題鏈”中，學(xué)生以解決實際問題為出發(fā)點，合理使用“已知探未知”的思維方式，充分開展自主學(xué)習(xí)，完善自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)在課堂中真正的發(fā)生，提升信息學(xué)科核心素養(yǎng)。