项目化学习在高中Python编程教学中的应用

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作者:无, 字数:7745

  《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》颁布后,配合新课标的五套高中信息技术新教材也陆续出版,尽管各版本教材侧重有所不同,但算法与程序设计的编程语言普遍采用了Python。Python是一种跨平台的计算机程序设计语言,具有简洁性、易读性、可扩展性、可移植性、开源以及强大的类库等优势,易于高中学生理解与掌握。项目化学习注重实践性,强调自主性,关注实用性,能够很好地适应高中信息技术新课改的要求,将其应用于高中Python编程教学中,通过项目任务有机整合Python编程理论知识与操作实践,能给予学生充分展示自我能力的平台与机会,让学生在真实情境中自主探究、互动讨论、实践操作并解决问题,加深对知识、技能以及操作的理解和记忆,全面提高综合素质能力。下面,笔者以《散点图的应用——繁花曲线的生成》为例,谈一谈项目化学习在高中Python编程教学中的应用。
  基于真实情境的项目设计
  学习项目设计的初衷应考虑项目内容是来源于真实情境的,是贴近学生学习与生活的,是学生比较感兴趣的。设计的项目也应紧紧围绕教材知识结构,挖掘利用现有资源,组织符合项目化教学要求的资源,要能充分体现信息技术学科的特色与风格。
  在《散点图的应用——繁花曲线的生成》教学中,笔者设计了绘制繁花曲线的项目,分三课时完成教学任务。课堂伊始提及“繁花曲线”,有些学生可能会感到陌生,于是笔者播放了有关“繁花曲线介绍”的视频,让学生发现繁花曲线图案其实在日常生活中随处可见,激发学生的学习欲望与好奇心。紧接着,导入项目要求,明确学习目标,让学生学会使用Python的turtle库和math库来绘制散点图,并利用散点图知识设计绘制生成属于自己的繁花曲线。
  基于团队协作的项目规划
  在导入学习项目后,为保证项目化教学的有序开展,教师应引导学生开展团队合作,指导学生科学合理分工和合作,制订任务分配表,确保学生人人有事做,然后引导学生借助团队力量完成项目任务分配、项目需求分析、项目方案设计等,培养学生分析问题的能力。
  在《散点图的应用——繁花曲线的生成》导入学习项目后,学生比较茫然,不知道第一步该做什么。此时,笔者抛出以下探究问题:如何计算点的坐标?θ1与θ2有什么关系?如何计算小圆的圆心?如何在小圆圆心(x,y)已知的情况下计算小点的位置?这些问题单靠某一位学生是无法解决的,这时学生就有了合作的需求。因此,笔者组织学生进行团队组建,明确任务分工,引导学生抽象问题进行数学建模,帮助学生理清研究思路,依据提出的探究问题来制订项目计划,设计项目方案。
  基于实践探究的项目实施
  项目实施的过程实际上是学生不断发现问题、探索问题并解决问题的过程,在这个过程中学生的学习潜能被不断挖掘出来,他们通过小组讨论交流、分工协作、实践操作等方式,将所学知识与技能迁移到实施的项目中,各方面能力与素质得到提升。在项目实施过程中,教师是参与者和指导者,要为学生提供必要的资源,指导学生围绕项目要求,结合实际情况开展探究活动,并在项目实施的关键处给予学生点拨与启发,帮助学生寻找完成项目的突破口,提高学生参与项目的积极性与成就感。
  在《散点图的应用——繁花曲线的生成》教学中,笔者为每组学生提供了不同尺寸的繁花曲线尺、库函数速查文档、turtle库参考文档以及导学案,并带领学生回顾了高一数学中三角函数知识、Python math库相关知识。各小组成员明确自己在小组中的任务后,按照任务分配各自忙碌起来。有的学生利用繁花曲线尺手动绘制生成繁花曲线,通过控制变量法探索繁花曲线上点的坐标变化规律;有的学生运用数学知识进行公式计算,自主推导计算点的坐标数学表达式;有的学生运用math库书写坐标表达式,并尝试使用turtle库知识绘制散点图……通过以上自主实践探究过程,学生能总结出影响繁花曲线的生成因素,会运用Python编程书写坐标表达式,绘制散点图,但是如何通过编程自动生成繁花曲线仍是难点。此时,笔者为学生详细讲授turtle库知识,并演示几个简单案例,同时为学生准备《繁花曲线散点图.py》源程序,但程序不完整,需要学生结合之前探究的知识补充完善程序,设置参数,最后调试运行查看编程生成的繁花曲线。此外,小组还将各自选取主题,实现繁花曲线在生活中的应用。在整个项目实施过程中,学生是学习的主体,他们通过自主探究、观察、推演、协作等方式获取新知,提升了问题解决与知识运用推广能力。
  基于互动共享的项目交流
  项目完成后通常会生成项目作品,各组推选代表展示分享本组的作品,加以解说,并与其他组进行互动交流。在项目交流过程中,应注重发挥学生的主观能动性,让其组织语言表达想法,分享小组项目规划过程、分工情况、实施过程中遇到的问题、解决方案以及过程中获得的收获等,这是思维碰撞的过程,也是学生核心素养提升的过程。
  在《散点图的应用——繁花曲线的生成》的项目交流階段,由小组推选组员分享项目实施过程中的经验与收获,展示小组探究影响繁花曲线形状因素、寻找轨迹坐标规律、推导坐标表达式的成果,依据小组选取的不同类型主题,展示小组手动绘制繁花曲线图和程序自动生成的繁花曲线图,并对其他学生提出的问题进行解答。
  基于多元开放的项目评价
  项目化学习不仅注重对学习成果的评价,更注重对学习过程的评价。项目化学习评价围绕是否实现教学目标展开,坚持以学生成长为导向,由学生本人、同伴、教师等多元主体共同参与,对学生的学习态度、活动参与度、知识接受度、任务达成度以及最终形成的项目作品等多方面进行综合考量与评估,全面考察学生的发展。
  在《散点图的应用——繁花曲线的生成》的项目评价阶段,采用学生自评、组员互评、教师点评方式开展,对学生在小组中活跃贡献度、学生探究过程中的态度、是否通过Python编程生成繁花曲线以及繁花曲线美观性艺术性等方面进行综合考量,充分发挥评价对项目式学习的导向作用。
  结语
  项目化学习在激发学生学习兴趣、培养探索精神、提升自主探究能力与团队协作能力等方面有天然的优势。因此,在高中Python编程教学中采用项目化学习方式开展教学活动,教师要认真学习项目化学习理论知识,并结合具体的教学内容开展项目实践活动,充分调动学生学习的主动性、积极性与创造性,让学生在项目活动过程中探索获取新知,锻炼技能,提升能力,使学生得到全面的发展,将培养学科核心素养真正落到实处。

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