基于学科核心素养的高中信息技术Python教学初探

陈益峰 秦红兵

摘  要 基于高中信息技术学科核心素养要求，以Python课程为研究媒介，在论证高中信息技术开设Python的重要性及必要性的基础上，一方面通过Python教学设计，消除以往高中信息技术程序语言模块重算法、轻思维的弊端，促进程序设计思路与程序调试应用的协同性;另一方面构建Python合理教学实施方案，强化“编程序、读程序、改程序”的教学实施，提升高中生问题发现、分析、解决的综合能力，其间注重计算思维核心素养的培养。

关键词 高中信息技术;核心素养;计算思维;Python

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）07-0090-02

1 為什么学Python：重要性及必要性解读

重要性解读  Python的重要性主要体现在两个方面。

一方面，Python代表了高中信息技术教育的重要趋势。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称《标准》）指出：“将知识建构、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中。”换言之，新时期高中信息技术教育应积极运用软件、硬件工具，以此展开信息技术知识、技能的高度聚合，并通过数字化工具践行学以致用、知行合一。Python作为一种主流的程序开发语言，能够很好地兼容基于项目学习方式的多元需求。

另一方面，Python体现出核心素养下高中信息技术教育的重要价值。20世纪80年代至今，我国高中信息技术学科经历数次方向转变，从早期的计算机选修课到计算机必修课，再转型为信息技术课，教学思维发展路线为“计算机文化素养→信息文化素养→信息思维素养”，在知识层次维度逐渐由表及里、由易到难。Python相比旧版教材中涉及的初级知识（如计算机操作、文字处理、网络运用等），更能体现本学科的内在价值。

必要性解读  程序员中流行这样一句话：“Life is

short， you need Python.”（人生苦短，你需要Python。）

这句话从侧面反馈出该语言简洁、方便、高效的优势，相对C/C++、Java等主流编程语言，Python在教学方面具有更明显的优势。从学情实际出发，高中信息技术开设Python的必要性更明显，主要包括以下三个方面的原因。

1）Python适用于高中阶段学生编程水平。《标准》必修课程模块一“数据与计算”中明确要求“掌握一种程序设计语言的基本知识”，即高中阶段不以培养专业程序员为目标。Python同时具有简单、易学、明确等优势，特别是在语言表达风格上类似于自然语言，例如：

age=int（input（“请输入当前年龄：”））

if age<18：

print（“你属于未成年人”）

以上代码用自然语言表述即为“小于18周岁的是未成年人”。即便学生具有ActionScript、C语言等经验，也能够轻松地理解内涵，较容易上手。

2）Python具有教学环境的强大适应能力。信息技术教育需要一定的硬件环境支持，如最基本的计算机教室，考虑到我国高中阶段信息技术资源分配不均衡，在编程语言教学中不适合选择过于专业的语言项目。而Python是一种开源语言程序，既不需要付出过高经济代价购买正版软件，也可以在多种操作平台（Windows、Linux、Android等）进行移植，便于组织教学。

3）Python在实操方面可满足个性化思维。从技术层面说，Python是一种面向对象编程语言，集成了丰富类库，便于可嵌入性、可扩展性操作，学生的个性思维可以充分展现出创造力;同时设计了规范代码格式（强制缩进），以培养学生良好的程序语言书写习惯。

2 怎样进行Python教学设计：把握核心素养培养主次

以计算思维核心素养培养为主要目标  信息技术四种核心素养相互独立又相互渗透，在具体教学内容上的呈现程度是有区别的。高中信息技术Python教学的主要内容是程序编写，影响教学质量及学习效果最大的要素并不是软件或硬件，而是学生能否根据对“现实问题的抽象”将其转化成“程序语言的表达”，整个过程都离不开计算思维的作用。通过解读《标准》中计算思维核心素养，可归纳为“界定问题→抽象特征→建构模型→分析数据→解决方案”，Python教学中促使学成养成这种思维习惯是第一目标。

如解决“固定长度线段围成圆形、正方形，哪个面积更大”的问题，以计算思维核心素养培养为目标，需要先让学生“界定问题”，即抓住问题的核心要素（半径r和边长a）;再进行“抽象特征”的转化，即将线段（l）转化成圆形面积、正方形面积公式;在此基础上“建构模型”，包括l长度输入模块、半径及边长计算模块、面积计算模块、面积比较模块、较大值及对应图形输出模块等;随后取一定区间的数值反复输入、输出，“分析数据”过程中找出规律所在;最后提交方案。

以其他三种核心素养培养为辅助目标  信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任三种核心素养在Python教学中也有体现，但相对计算思维而言并不强烈，且任何学科核心素养培养都不是一蹴而就的，隐性属性的核心素养可以设定为辅助目标。如在程序设计过程中普及“黑客”“红客”等知识，将网络安全与社会稳定联系起来，以培养高中生的信息社会责任核心素养。又如在学习Python的过程中，将现实中的问题作为教学案例，引导学生主动尝试应用Python解决现实问题，以增强其信息意识核心素养等。

以自主、探究、合作教学为途径  自主、探究、合作是《标准》提出的三种学习方式，为保障教与学的对称性，高中信息技术Python教学中也应构建对应的教学方式，由教师主导采用灵活的组织方式。如分组合作、项目教学、翻转课堂等多种形式，从“程序员”的视角展开师生互动，利用Python解决现实中的问题，其间注重学生创造性思维的引导，关注不同个体对待程序设计的差异性，确保独立思考与团队合作的协同。

3 如何进行Python教学：编程序、读程序、改程序

编程序：筑牢Python根基  任何一门知识或技能的获得，都需要从基础做起，切不可好高骛远。《标准》也强调“在接受信息技术教育过程中逐步形成”。结合一般教育实践逻辑，高中信息技术Python作为新学科也必然要从基础学起。然而，相对高中文化课（如语数外等）而言，信息技术本身是一门实践性较强的课程，正所谓“百闻不如一见，百见不如一练”，直接上手编程序是一个可行且高效的方法。在筑牢Python根基的过程中，教师可选择一些相对简单的代码模块，让学生通过练习掌握这一编程语言的风格、规律，如“print（"Hello， World！"）”语句，用来理解“Print”的作用是打印输出。又如“if…else…”语句的练习，有助于培养学生的条件判断思维。

但必须要注意的是，程序编写不等同于“敲代码”。当前我国高中信息技术教学活动中存在一种误区，即强调教师的过度服务职能，将一切硬件、软件、材料都准备好，学生在坐享其成的基础上完成学习项目，这明显不利于核心素养形成。实操技术包括Python工具认识、环境配置、解释器安装、应用搭配等，学生应能够从无到有搭建一个Python开发环境，核心素养培养的效能也可得以发挥。

读程序：掌握Python原理  严格意义上说，Python不仅是一种编程语言，也代表了一种逻辑思维，在整个编程语言工具开发、完善的过程中不断进行语法结构、语用元素、语言功能的调试和优化，进而形成有章可循的规律。高中学生要达到触类旁通、举一反三，就需要透过Python表象观察本质，掌握这一编程语言的基本应用原理。读程序是一个有效的教学途径，它并不受课堂教学环境的限制，教师通过发布一些程序片段，让学生参照示例解读，用自然语言描述出来，以此提高程序语言理解能力。

但这里存在一个大前提，即要读懂Python程序，必须掌握一些基本语句内涵，包括英文符号的含义等，就如同语文教学中学习生字，数学教学中认识数字。系统梳理Python编程语言理论模块，如“控制语句”中if、try、for class等的含义及应用，按照理解难度由低到高梳理“表达式”“函数”“类”“对象方法”等。

改程序：提升Python技巧  高中信息技术Python教学中要引入“bug”的概念，让学生明白编程中出现运行错误是正常情况，即便能够运行、编译、输出，也不意味着程序尽善尽美，要尝试进一步寻求优化的可能。

改程序是一种有效的技巧提升手段。在教学过程中，教师可以提供一系列同等功能的程序片段，让学生自行判断并优化修改。这一过程不仅锻炼了学生的判断能力，也强化了对Python语言的运用能力。如被修改的程序是以“if…else…”语句描述的，让学生利用“while”语句进行修改，要求达到同样的编程效果。同时，改程序也可以作为高中信息技术家庭作业形式出现，弥补长期以来该学科缺乏量化评估的缺陷。

4 结语

Python作为一种开源语言，在互联网上有着海量的学习资源，各种论坛、社区、自媒体等都是学生自主学习的平台。教师要引导学生跨越课堂教学局限，主动向“互联网+信息技术”领域过渡，不仅有利于其Python水平的提升，也为学科核心素养培养提供了有利条件。■

参考文献

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