一线教学 | 高中信息技术Python五环教学模式的实践与思考——以“算法与问题解决”大单元为例

新闻资讯2023-12-08 12:30:25橙橘网

Python语言作为一门简单易学且应用广泛的编程语言，成为高中信息技术教学的必修内容。本文以“算法与问题解决”大单元为例，开展了高中信息技术Python五环教学模式的实践。

内容与学情分析

1.教材选择与内容分析

本研究所选教材为浙江教育出版社出版的信息技术必修1《数据与计算》，笔者以其中的第二章“算法与问题解决”为例，分享如何用项目式五环教学模式开展Python教学。

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》要求发展学生的四大核心素养，其中，培养计算思维的本质是培养学生抽象、分解、建模以及算法等一系列思维活动。由此可见，计算思维是信息技术培养的重要目标。本文以项目式大单元进行教学设计。

教学目标：学会从真实项目的情境中找到关键问题的方法，根据实际问题建立求解模型；学会将大问题划分为多个可解决的小问题，提升问题解决的能力，并迁移至生活中其他问题的解决。

项目学习任务：探究制作Python飞机大战游戏。

具体教学内容：算法的概念与描述、算法的控制结构、用算法解决问题的一般过程。

2.学情分析

学习动力不足：由于笔者所在地区信息技术学科没有纳入高考学科范围，因此学生没有高考压力，不愿意投入太多的时间与精力学习信息技术。

学习兴趣不够或难以维持：多数学生在上课时希望去机房玩游戏、上网等，还有部分学生更愿意自主探究。此外，部分学生遇到困难不能及时解决就会开小差。

普遍基础较弱：由于地区差异，学生在程序语言及算法方面基础普遍较弱，而教材难度过高，教学实施困难。教学课时不足：非高考科目课时被挤压，导致无法按课本要求开展教学。

五环教学模式

1.模式探究

笔者构建了基于项目式学习的高中Python课堂五环教学模式，如下图所示。

该模式由导、学、践、馈、思五个环节组成，它通过对情境的创设，使学生能从全局上对问题进行分析，挖掘问题的本质和逻辑，从分解问题到求解问题，通过任务微小化，实践和学习，反馈促学，最后总结反思，以此提高学生的思维能力和问题解决能力，最终促进学生计算思维等核心素养的培养。

在该模式中，交互式教学网站是重要的组成部分，它是利用Wampserver64搭建的服务器，以及DW+PHP开发的一个交互式学习网站。在“学”中，教学网站提供教学资源下载，学生的学习更具主动性和灵活性。在“践”中，学生可以根据自己的能力下载适合自己基础的作业。在“馈”中，通过交互式教学网站评价系统，学生能够及时得到同学和老师的评价。

2.教学实践

在具体实施过程中，笔者以项目式教学为例，进行了大单元教学设计（如下表）。

（1）导：情境铺垫，激发学生学习兴趣

首先，在教学之前，笔者搜集了很多关于人工智能的视频资源分享给学生，并与学生讨论AI对未来工作、生活、学习各方面的影响，因为人工智能的核心就是算法，这样可以引出为什么要学习算法，激发学生的学习兴趣。

其次，游戏是学生最感兴趣也最愿意接受的活动形式，因此，笔者以“设计Python小游戏——飞机大战”作为本次项目式教学的任务探究目标。课前邀请两名学生体验游戏，当学生的兴趣被激发后，提出教学目标：一起探寻“飞机大战”游戏设计的过程和原理，为后续的内容学习做铺垫。

（2）学：从问题到模型，培养学生计算思维

这一过程的关键是如何拆解问题、建构模型，这也是计算思维培养的关键。因此，可以从“飞机大战”游戏中分解出学生感兴趣、易于上手、能够快速获得反馈的小问题，如“游戏如何控制飞机行动”“积分如何实现”等。

在了解选择结构和循环结构后，教师再让学生回到“飞机大战”游戏中，让学生思考哪些地方需要使用选择结构。经过讨论，学生提出子弹射击、飞机移动、游戏胜利或失败条件等需要用到选择结构。教师又提出问题：哪些地方需要用循环结构解决？学生思考讨论后回答，子弹的移动、敌机的移动、游戏计时等都需要用到循环结构。

接着，教师结合生活中的真实案例，构建出条件结构的模型（问题中有“如果……则”的逻辑关系）和循环结构的模型（问题中是重复执行直到什么条件结束，或者当满足条件就重复执行）。

当然，在“学”的环节，教师的教学形式也应该多样化。例如，将关键知识点、重点难点内容制成微课放在学习网站上，同时，在学习网站上的每一课中，要标明任务难度等级以及提供的学习资源，帮助学生快速找到适合自己难度的内容，促使其自主探索，解决学习中遇到的问题。

（3）践：多样化任务，提升创新思维和实践能力

信息素养的提高重在实践，尤其是“算法与问题解决”这一章，上机实践一能激发学生学习的积极性，二能体现教学中学生学习主体地位，三能让学生获得及时的正向反馈，保持学习热情。

制作Python“飞机大战”游戏是一个非常复杂的过程，考虑到实际情况，笔者将任务细分成许多易于实现的微任务，并根据学生的基础与能力将任务梯度化。例如，微任务“用键盘控制飞机移动”，其梯度化任务如下。一星任务：给出Python小程序“方向键实现移动”修改键值、用思维导图的形式描述飞机的移动或者用填空的形式完成程序。两星任务：用图形化编程实现飞机的移动。三星任务：用Python编程实现对象的移动。每个任务一般控制在五到十分钟之间，降低学生完成难度。

（4）馈：多种反馈方式，促进学习

教师设计的任务应让学生获得快速、直接、正向、多样化的反馈。反馈的方式除了来自上机实践中的程序实现，还可以是小组合作中同伴的互助交流、学生与教师的点评、交互式网站评价系统等。

在任务探究中，笔者采取小组合作的方式教学，并制订了学习小组的目标、学习方法、活动规则、评价机制。在评价机制上，教师需要设计一份简单的学习评价表，让学生学习有目标、评价有依据。另外，作品上传至交互式教学网站，学生可以互评，教师也可以挑选部分学生的作品进行点评。

（5）思：总结反思，促进学生计算思维提升

此环节旨在反思梳理，内化知识。在大单元完成前，笔者要求学生基于大单元进行总结反思，形式可以是课堂交流环节中用语言表达，也可以通过交互式教学网站留言板提交。通过总结反思，能够促进学生计算思维的提升。

教学效果的评估

在教学实践过程中，笔者观察了学生的课堂表现，并用问卷星进行了问卷调查。通过调查结果笔者发现在课堂表现方面，学生的参与度有明显提高，学生能够积极回答问题，参与小组合作学习和课堂讨论。

同时，学生的表现也更加自主和积极，能够主动完成课堂任务和作业。在后续的教学中，笔者打算把多个班级分成使用该研究的教学组和不使用该研究的教学组的对照组，再次比较评估，以便做出更科学的分析。

结语

在项目式教学法适用于高中信息技术Python教学的模式探索中，笔者通过对现有教学中面临的问题和困境的分析，总结出了一套五环教学法。通过教学实践，该教学法在较大程度上改善了高中信息技术教学的效果，并使学生增强了信息意识，发展了计算思维，提高了数字化学习与创新能力，树立了正确的信息社会价值观。

本文作者：

黄加贝