李 勇

（廣東省佛山市順德區(qū)東逸灣實(shí)驗(yàn)學(xué)校，佛山順德 528300）

一、問題的提出

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，越來越多的中小學(xué)開設(shè)了Python編程課程。雖然Python程序語法簡單易讀，也容易編寫，并且具有豐富的第三方庫，但在初中進(jìn)行Python編程教學(xué)還存在如下問題：（1）學(xué)生容易出現(xiàn)厭學(xué)情緒：學(xué)生每周只有一個(gè)課時(shí)在機(jī)房學(xué)習(xí)編程，課后又無法進(jìn)行額外的練習(xí)。隨著課程的深入以及知識(shí)點(diǎn)的增加，大部分學(xué)生到了課程的中期就對(duì)編程失去了學(xué)習(xí)的興趣，甚至出現(xiàn)厭學(xué)情緒。（2）學(xué)生不能靈活關(guān)聯(lián)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)解決問題：在Python編程教材中包含變量、數(shù)據(jù)類型、if判斷語句、for循環(huán)語句、自定義函數(shù)等基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)相互獨(dú)立且關(guān)聯(lián)性不高，學(xué)生遇到稍微復(fù)雜一點(diǎn)的問題時(shí)，很難綜合運(yùn)用多個(gè)知識(shí)點(diǎn)編程解決問題[1-2]。

在課程論“順序性、連續(xù)性和整合性”原則的指導(dǎo)下，重構(gòu)Python編程教學(xué)內(nèi)容，對(duì)整個(gè)學(xué)期Python編程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)了一個(gè)大項(xiàng)目，并把python基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)與一個(gè)一個(gè)關(guān)聯(lián)性高的子項(xiàng)目結(jié)合起來。這樣學(xué)生既能持續(xù)保持學(xué)習(xí)和創(chuàng)作的興趣，又能提高學(xué)生運(yùn)用python知識(shí)完成項(xiàng)目的實(shí)踐能力。

二、基于游戲的項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施思路

基于游戲的項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)思路

項(xiàng)目式教學(xué)是將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)貼近學(xué)生生活環(huán)境的項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析、解決問題和完成項(xiàng)目。在整個(gè)教學(xué)過程中，教師起到引導(dǎo)作用，學(xué)生起到主體作用?；陧?xiàng)目式教學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)是，選定的項(xiàng)目要接近學(xué)生的生活環(huán)境，是學(xué)生感興趣的，這樣才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)作欲望[3-4]。由于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)平臺(tái)的快速發(fā)展，越來越多的中學(xué)生接觸到移動(dòng)設(shè)備和游戲，并在娛樂時(shí)喜歡玩一些益智游戲。因此，在教授Python編程內(nèi)容時(shí)（如上圖），重構(gòu)了整個(gè)教材的教學(xué)內(nèi)容，引入Pygame游戲模塊，設(shè)計(jì)“猴子吃水果”大項(xiàng)目；并將該項(xiàng)目拆分為11個(gè)具有關(guān)聯(lián)性的子項(xiàng)目，每個(gè)子項(xiàng)目對(duì)應(yīng)一節(jié)課進(jìn)行講授。具體實(shí)施步驟為：項(xiàng)目確定、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目探究、項(xiàng)目成果交流、項(xiàng)目評(píng)價(jià)[5]。

三、基于游戲項(xiàng)目的Python編程教學(xué)實(shí)踐

下面呈現(xiàn)基于游戲的Python編程項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐研究。

（一）學(xué)情分析

初二的學(xué)生在小學(xué)六年級(jí)就已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了Python編程語言，已初步了解變量、基本的數(shù)據(jù)類型、if語句和for循環(huán)語句等基礎(chǔ)知識(shí)。在進(jìn)行Python教學(xué)編程之前，教師先演示自主開發(fā)的“猴子吃水果”游戲，并告訴學(xué)生本學(xué)期的課程內(nèi)容是利用Python語言編寫游戲作品，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)作熱情。

（二）項(xiàng)目設(shè)計(jì)

教學(xué)過程中為了保持項(xiàng)目的整體性和連續(xù)性，引入Pygame游戲庫，將課程內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)“猴子吃水果”的項(xiàng)目，并將該項(xiàng)目拆分為以下11個(gè)具有關(guān)聯(lián)性的子項(xiàng)目：

1.創(chuàng)建游戲窗口。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生會(huì)掌握變量的基本使用，能正確的創(chuàng)建窗口，并在窗口中顯示背景和猴子圖片。

2.猴子左右移動(dòng)。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生會(huì)掌握if語句的基本使用：判斷按下鍵盤某個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)“猴子”的左右移動(dòng)。

3.邊界處理。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生會(huì)掌握if語句多條件的組合使用；并能解決“猴子”左右移動(dòng)時(shí)，移出窗口左右邊界的Bug。

4.猴子跳躍。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生自主探究使用if語句實(shí)現(xiàn)“猴子”的跳躍功能：猴子起跳后逐步上升，然后開始下降直到落地。

5.單種水果的隨機(jī)位置下降。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生會(huì)掌握列表和For循環(huán)語句的基本使用：列表的初始化、增加數(shù)據(jù)、遍歷列表等。

6.多種水果的隨機(jī)位置下降。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生將鞏固列表和For語句的使用，以及掌握字符串的拼接。

7.猴子“吃”水果。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生將鞏固if語句多條件的組合使用，以及掌握break語句退出for循環(huán)。學(xué)生通過水果的坐標(biāo)和“猴子”的坐標(biāo)，判斷水果和“猴子”是否發(fā)生接觸；如果二者發(fā)生接觸，則表示猴子吃到水果。

8.游戲計(jì)分。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生會(huì)掌握字典的基本使用：初始化、取數(shù)等。使用字典設(shè)置不同的水果具有不同分的數(shù)值。

9.根據(jù)得分控制游戲速度。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生會(huì)掌握自定義函數(shù)的基本使用。當(dāng)?shù)梅殖^一定范圍時(shí)，產(chǎn)生水果的頻率會(huì)加快，水果下降的速度也會(huì)加快，“猴子”吃水果的難度也會(huì)加大。

10.游戲結(jié)束和重新開始。在該子項(xiàng)目中，學(xué)生自主探究使用if語句和變量，實(shí)現(xiàn)控制游戲結(jié)束和重新開始。當(dāng)“猴子”吃到“炸彈”時(shí)，游戲結(jié)束。游戲結(jié)束后，按空格鍵可重新開始游戲。

11.自主創(chuàng)作。在該子項(xiàng)目中，每兩位學(xué)生一組，進(jìn)行游戲自主創(chuàng)作。每組學(xué)生可以優(yōu)化“猴子吃水果”項(xiàng)目中未完善的功能；也可以在此游戲基礎(chǔ)上開發(fā)出類似的大魚吃小魚的游戲；還可以用所學(xué)知識(shí)開發(fā)一個(gè)全新的游戲。

（三）項(xiàng)目探究和實(shí)施

在項(xiàng)目式教學(xué)的項(xiàng)目研討和實(shí)施環(huán)節(jié)，不能只重視學(xué)生的主體作用，而忽視教師的引導(dǎo)作用。每個(gè)子項(xiàng)目開始之初，教師先演示對(duì)應(yīng)子項(xiàng)目的功能效果；然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)該子項(xiàng)目進(jìn)行探究。由功能點(diǎn)引入新的知識(shí)點(diǎn)，講授新知識(shí)點(diǎn)在項(xiàng)目中的運(yùn)用[6]。

純代碼編程對(duì)初二的學(xué)生來說是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，每節(jié)課學(xué)生除了需要完成程序的編寫，還要調(diào)試程序解決錯(cuò)誤。為了不讓學(xué)生對(duì)編程產(chǎn)生“恐懼”，在前期的子項(xiàng)目中，教師應(yīng)更多給與學(xué)生支架式的幫助。學(xué)生通過所學(xué)知識(shí)都能獨(dú)立完成程序填空，并能運(yùn)行程序展現(xiàn)作品[7]。在這個(gè)過程中學(xué)生會(huì)覺得編程沒有想象中那么難，能深刻體驗(yàn)成功的喜悅，形成學(xué)習(xí)新知識(shí)的動(dòng)力，甚至迫不及待的想完成一下個(gè)子項(xiàng)目。

隨著學(xué)生編程知識(shí)的積累，在后期的子項(xiàng)目中，教師更多的是引導(dǎo)學(xué)生尋找解決問題的方法，提供技術(shù)指導(dǎo)，學(xué)生通過小組合作和自主探究完成子項(xiàng)目的創(chuàng)作。

在課堂教學(xué)中，教師除了提供技術(shù)指導(dǎo)外，還需走到學(xué)生中去發(fā)現(xiàn)問題，記錄問題，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生遇到的知識(shí)與技能問題，須重點(diǎn)講解和復(fù)習(xí)。

（四）項(xiàng)目成果交流和評(píng)價(jià)

1.過程性交流評(píng)價(jià)

每個(gè)子項(xiàng)目的作品完成后，都會(huì)有學(xué)生代表進(jìn)行展示和交流，分享在創(chuàng)作過程中遇到的問題、解決思路等。教師從中選取典型的成功或者失敗作品進(jìn)行歸納和總結(jié)。

2.終結(jié)性交流評(píng)價(jià)

在整個(gè)大項(xiàng)目完成后，教師會(huì)給學(xué)生2周的時(shí)間，兩位學(xué)生為一組自由合作完成一個(gè)小項(xiàng)目，完成后進(jìn)行分享交流。評(píng)價(jià)以自評(píng)、學(xué)生評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式進(jìn)行。

四、基于游戲項(xiàng)目的Python編程教學(xué)實(shí)施成效

（一）實(shí)施情況

為了保證教學(xué)實(shí)施的信度和效度，通過班級(jí)人數(shù)，男女比例，上學(xué)期英語、數(shù)學(xué)和信息技術(shù)成績優(yōu)秀率、及格率、平均分三個(gè)方面來確定樣本班。確定初二8班（學(xué)校尖子班）和初二11班為游戲項(xiàng)目python教學(xué)實(shí)驗(yàn)班，初二14班（學(xué)校尖子班）和初二17班為傳統(tǒng)pyhon教學(xué)對(duì)比班。對(duì)8班和11班進(jìn)行基于游戲項(xiàng)目的python教學(xué)，對(duì)14班和17班進(jìn)行傳統(tǒng)按教材進(jìn)行python編程的教學(xué)。

（二）成效

1.學(xué)習(xí)興趣分析

在編程教學(xué)時(shí)，持續(xù)保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是非常重要的；學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣上來了，編程教學(xué)能達(dá)到事半功倍的效果。為此，在學(xué)期中期和末期對(duì)游戲項(xiàng)目python教學(xué)實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行了兩次網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查（如表1、表2）。從表1和表2的數(shù)據(jù)可以得出基于游戲的Python編程項(xiàng)目式教學(xué)模式能持續(xù)保持學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣。

表1 11班期中調(diào)查問卷

表2 11班期末調(diào)查問卷

2.學(xué)習(xí)成績分析

在學(xué)期中期和末期分別對(duì)以上四個(gè)班級(jí)進(jìn)行了知識(shí)測(cè)試評(píng)估，測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 期中和期末知識(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比表

基于以上數(shù)據(jù)分析，持續(xù)保持編程興趣的普通班11班的考核成績明顯要好于傳統(tǒng)編程教學(xué)班級(jí)17班，前者的期末知識(shí)測(cè)試結(jié)果的及格率和優(yōu)秀率，都比后者高出30%。對(duì)于尖子班的學(xué)生而言，他們本身的學(xué)習(xí)能力就比較強(qiáng)，雖然最后測(cè)試的結(jié)果8班對(duì)比14班的優(yōu)勢(shì)沒有普通班對(duì)比優(yōu)勢(shì)大，但是也達(dá)到了12%左右。持續(xù)保持學(xué)生學(xué)習(xí)編程的興趣，有助于幫助學(xué)生更好地掌握python程序設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)，能取得更好的教學(xué)效果。

3.作品效果分析

到了學(xué)期末期，兩個(gè)游戲項(xiàng)目python教學(xué)實(shí)驗(yàn)班8班和11班的大部分學(xué)生都能獨(dú)立綜合使用python知識(shí)做出簡單的游戲作品；部分學(xué)生還能從網(wǎng)上下載一些不完善的python游戲代碼，進(jìn)行調(diào)試和完善；使游戲作品能正常運(yùn)行。而傳統(tǒng)按教材進(jìn)行python編程的教學(xué)的班級(jí)14班和17班的大部分學(xué)生只能編寫一些簡單功能的小程序。

五、結(jié)論

在信息技術(shù)學(xué)科中運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)能提升學(xué)生分析問題、解決問題以及合作交流等能力。項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)教師確定項(xiàng)目主題有一定的要求。項(xiàng)目不僅要有整體性，而且還要與學(xué)生的日常生活相結(jié)合，這樣學(xué)生才能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題，才能讓學(xué)生體會(huì)到信息技術(shù)在生活中的重要作用。初中的Python編程是一門枯燥且實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的過程中很容易失去興趣，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。通過對(duì)Python的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，引入學(xué)生感興趣的游戲項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)作欲望，取得了較好的教學(xué)效果。在今后的信息技術(shù)教學(xué)中，將探索更多與學(xué)生日常生活相關(guān)的整體項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。