大概念背景下的跨学科Python教学设计

安为伟

摘要：大概念教学是学科高屋建瓴的认识，可以帮助学生形成学科概念，提高学生解决问题和创新的能力。跨学科教学为信息技术教学提供了更多的选择，能提高学生的应用能力。因此本文提出，在教学中应用大概念背景下的跨学科教学方式，能让学生以小见大地理解信息技术的学科真谛。

关键词：大概念；跨学科；信息技术；Python；教学设计

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）01-0061-03

《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》提倡基于核心素养的项目化教学，提倡跨学科项目学习活动，提倡在真实情境中解决问题。那么在教学设计时，要把真实情境设计得很复杂吗？虽然以高中生的知识储备和能力，可以解决较为复杂的真实问题，但是由于高中信息技术课时较少，问题过于复杂会浪费学生很多精力，这无异于舍本求末。因此，教师在教学设计时要清楚自己要教什么、怎么教，重视学科的方向与理念。而大概念引领的项目式教学模式，把概念目标明确化，分步解决生活中的真实问题，是一种可行的教学方法。

大概念背景下的跨学科课

大概念教学[1]强调围绕学科大概念组织教学，以大概念为视角分析教学内容、整合知识并为学生提供自主探究的空间。跨学科的信息技术课充分利用了计算机与其他学科融合的特点，发挥信息技术作为实用学科的优势，利用信息技术辅助专业发展的宏观视野，构建了一个信息量大、知識丰富的真实学习环境。这种模式下的课堂，将不同学科的知识进行整合，不仅能让学生更好地理解和掌握知识，还能提高学生的学习兴趣和积极性，让学生主动探索知识，而不是被动地接受其他学科的知识。

大概念背景下的Python课程整体设计

在大概念的引领下，笔者设计了贴近生活实际的“学生学籍管理系统”的Python系列程序，并通过项目式教学方法，把大问题分解为一个个具体的小问题，帮助学生用计算思维分步骤地解决生活中的问题，从而逐步形成对Python编程语言的认知，形成学科大概念。笔者将课程具体分为以下七个微项目。

微项目一：学籍管理系统与用户的对话。学生理解Python的输出功能、print（）函数和字符串的用法。

微项目二：学籍管理系统的录入。学生理解input（）函数，了解变量、数据类型等几个重要概念。

微项目三：学籍管理系统存储个人信息。学生了解列表的用法和列表项的多样性。

微项目四：在学籍管理系统中查找信息。学生能用双分支结构找出符合条件的学生信息。

微项目五：在学籍管理系统中对学生条件的复杂查询。用多分支结构对多个条件进行查找。

微项目六：在学籍管理系统中录入多个学生信息。用for循环录入全班学生的信息。

微项目七：在学籍管理系统中查找多个符合条件的学生。用while循环找出所有符合条件的学生。

最终，通过学籍管理系统的系列程序设计，学生将一个个微项目组合来解决一个大问题，进而学会用计算思维的方式解决生活中的实际问题。

项目实施

笔者以第一个微项目《学籍管理系统与用户的对话》为例，设计了三个小任务，用小问题讲大道理，让学生逐步理解如何让计算机与人类对话，了解人工智能的应用，感受编程的魅力和价值。下面谈谈具体实施过程。

1.创情境，发任务

教师下发一款“学籍管理系统”程序，让学生运行程序体验功能。学生进入系统会看到页面上自动出现“欢迎进入学籍管理系统”的语句，教师提问：是否也想做出这样的智能程序？通过提问提高学生的兴趣和探索Python用法的欲望。

设计意图：用“学籍管理系统”程序将信息技术与生活化、跨学科的内容联系起来，提高学生的学习兴趣，充分调动学生动手操作的积极性。同时，学生通过尝试系统功能，明确整个项目要达到的效果和学习目标。

2.学知识，解问题

任务一：让系统与你对话

①学生学会使用print （'欢迎进入学籍管理系统'）语句。这段代码是Python语言的基础输出语句，它会在控制台打印出字符串'欢迎进入学籍管理系统'。

②教师进一步引导：字符串在Python中就是一串字符，它不会被解释器计算，而是直接原样输出。

③学生体验计算机编程方式和计算机如何与人类对话。

④学生了解print语句是一个基础的输出语句。

设计意图：通过此任务让学生形成计算机输出的概念，并认识字符串的概念。活动将计算机与人类生活联系起来，实现了跨专业、亲生活的教学目标，提高了学习兴趣。

任务二：让系统打印序号

①学生先练习print（'打印序号'）语句，复习打印字符串的方法。

②学生再尝试打印学号、print（6＋1）语句，观察屏幕上print（6＋1）语句会直接在控制台打印出结果7，因为6+1的结果就是7。

③教师引导学生观察print（'打印序号'）和print（6＋1）两个语句的区别（如下图），了解字符串和数值型数据的不同。

④学生通过复制粘贴修改任务一的输出语句，快速操作完print（'打印序号'）语句。

⑤通过观察print（6＋1）和print（'打印序号'）的输出结果不同，学生了解了Python的数学计算功能，体会到Python作为解释型语言的特性和高级编程语言更加方便、高效的特点。

设计意图：这个知识点对学生理解Python的数据类型系统和自动转换机制非常重要。同时，在Python的第一节课就初步渗透数据类型的概念，为后期学习做准备，达到知识的螺旋递进。

任务三：让系统一次性打印多种信息

①学生练习print（'高晓明学籍号：'+'007'）语句，并查看结果。

②学生了解控制台打印出字符串'高晓明学籍号：007'。

③学生思考字符串中“+”号的用法。

④教师引导：Python将'007'视为字符串类型的数据，两字符串间的“+”号不是数学运算，而是字符串的前后连接。

⑤教师进一步引出加法运算符和乘法运算符在字符串连接时的作用。

设计意图：这个任务以print（'高晓明学籍号：'+'007'）为例，让学生了解到在Python中字符串加法并非数学运算的过程。通过与任务二的对比，让学生清晰地认识到print在处理字符串和数学计算之间的区别，了解数学学科与信息学科的异同，学会用计算思维理解问题。

3.论过程，找不足

在学生练习的环节中，教师采用小组合作方式，利用游戏抢答、交流展示的教学方法，让学生互相教授和讨论问题，使其能够更好地掌握和理解所学的知识，进而有效地提高了课堂的效率，提升了学生的合作学习能力，增强了学生的学习兴趣和参与度。

由于本节课是第一节编程课，学生对软件和输入字符都不熟练，在操作时会有很多不足和易错点。为了能够为初学者打下良好的编程基础，教师要放慢节奏，逐步帮助学生解决问题。例如，教师可以通过展示预设的学生常犯的错误以及现场收集的学生在调试过程中出现的典型错误，让学生合作讨论问题，帮助学生找到出错原因，集思广益，总结方法，在修改和实践中，得出计算思维概念。以下是学生的易错点：

①print（'欢迎进入学籍管理系统'）语句前面多加了空格。

②print拼写错误，或多字母，或少字母。

③print（'打印序号'）语句缺少一个后括号或单引号。

④在输入汉字后，没有调整成英文输入法，后引号是汉语单引号。

上述问题都是学生经常犯的错误，需要培养学生良好的编程和调试习惯，才能使其在解决问题过程中事半功倍。因此，对学生暴露出的普遍问题，教师在教学设计时要做问题预设，采用学生游戏抢答、学生示范改错的方式，让学生学会调试程序。最后，还可以总结编程口诀：“注意格式的缩进，正确拼写会变色，成对出现成对打，英文输入是常态。”

4.看程序，想本质

教师引导学生回忆本节的知识点和易错点。本节课是Python语言的第一个微项目，是基础课程，它展示了Python的输出功能，让学生初步了解Python语言的特点和用法。通过这个程序，学生弄清了字符串和数值输出的区别，以及如何调试和改错，夯实了基础。

教学反思

1.可取之处

微项目“学籍管理系统与用户的对话”很好地引入了Python语言的基礎知识，能够激发学生的学习兴趣，让他们了解到Python简单、易用和多功能的特性，培养了他们的计算思维。在进行比较有思维含量的思考时，如在思考print（1＋6）数值和print（'007'）的区别时，学生体会到数学与编程的相通之处和不同点，学会了数据类型，在跨数学学科的基础上，对语法和学科大概念有自己的思考。整个项目强调采用分步解决问题的方式，学生在实践中落实了信息技术的核心素养，形成了信息意识和计算思维。

2.问题及改进之处

开展大概念、跨学科教学也有一些问题需要注意：①要围绕教学目标确定跨学科内容。教师要像专家一样思考问题，围绕大概念和教学目标，突出重难点，找到最适合跨学科教学的内容，以小见大地说明道理。②要了解其他学科知识点的重要性。信息技术学科是应用型学科，易与其他学科和日常生活产生联系。想要更好地找到跨学科教学内容，教师就需要有更宽的视野、更多的知识储备，以便能在其他学科领域或生活中找到信息技术的应用之处。③要找准重难点，精准教学。学生之间操作水平差距较大，教师要抓住学科大概念，统整教材，粗细结合，针对性要强，如在这节课中，教师把输入与输出、字符串和整数类型数据一起讲，在跨数学学科的基础上完成对信息技术计算思维大概念的理解。而针对学生操作基础弱的问题，可通过合作学习和口诀总结，培养学生的编程习惯，力求让其在有限的课时中把知识学透。

结语

在大概念背景下开展跨学科的信息技术教学，能让学生体会编程在不同行业中的应用，并在实例研究中形成计算思维，培养学生的创新和实践能力。

参考文献：

褚清源.大概念教学：为素养而教的时代选择[N].中国教师报，2022-12-28（006）.