高中Python校本课程的设计与实施

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　　2018年1月，新版高中信息技术课程标准正式颁布，对照2003版，新标准在课程目标和课程内容上都有了很大变化，编制准确反映课程标准理念的教材的难度大大增加。新课程标准配套教材目前尚未推出，随着2018级新生入学，如何开设课程？如何组织教学？一线信息技术教师必须主动想点子，自己去解决这些难题。
　　对照标准，从学生学情出发，选择教学内容
　　新版课程标准界定的信息技术核心素养为信息意识、计算思维、信息社会责任、数字化学习与创新，理解这些词语并不难，但需要一线教师发挥聪明才智，选择合适的学习内容，寻找和创新教学途径将其在具体活动中加以落实。根据标准，在高中信息技术涵盖的必修课程外，学生还可以根据个人兴趣、余力，在选择性必修和选修模块中选学部分内容。选择性必修包括数据结构、网络基础、数据管理与分析、人工智能、三维设计与创意、开源硬件六个模块，算法初步和移动应用设计为选修的两个模块，这些模块涵盖内容知识广泛，能力培养各有侧重。没有教材，教师必须从课程标准出发，从中梳理出适合不同层次学生学习的内容，自我组织材料，开展适切的课程。
　　《从Python走近人工智能》是我校教师通过调查分析，考虑学生已有基础，考虑有限的学习时间，为具有较高信息技术素养同时对计算机编程有浓厚兴趣的学生开设的校本化的信息技术课程。这门课程对课程标准各模块内容进行了统整，确定了用以下内容作为教学主线。
　　通过网上閱读，知晓计算机语言发展历史，了解信息技术发展趋势;借助网上各类Python语言学习网站和案例，通晓程序设计语言中常量、变量、表达式及顺序、分支、循环三种基本结构等基本知识，通过实例体悟程序调试与运行的基本方法;通过案例渗透，了解穷举、排序、搜索等常见算法实现的程序基本结构，体验不同算法效率的差别，理解算法正确性、可读性、健壮性对程序设计的重要价值，并能够初步估算算法的空间与时间复杂度;通过小型网站案例建设，体悟对象、属性、方法、事件的含义;通过游戏、网络爬虫等项目，学会如何运用计算机编程解决实际问题，体验项目设计的基本流程。
　　多方收集素材，优化组合，形成课程纲要
　　信息技术日新月异，新兴技术如雨后春笋。信息技术教师在制订教学计划时需要紧密跟踪技术发展的新趋势，尽可能准确地预判技术走向，学会从网络上大浪淘沙，整理材料，去粗取精，并引用到教学当中;信息技术教师平时的工作重心更多的是放在学习、筛选和组合上，保证学生在信息素养得到培育的同时，所接受到的信息内容也能与世界技术发展潮流同步。
　　Python的发行时间可以追溯到1991年，目前在市场上主要有2000年10月16日发布的Python2和2008年12月3日发布的Python3。有过C、C++或Java等语言教学经历的教师，试用Python后，应会发现，它内容简洁，智能化程度高，与世界计算机语言发展趋势完全合拍，学生容易上手。在丰富的标准库之外，该软件提供了允许安装第三方模块接口，目前不仅已经成为数据分析、人工智能领域必不可少的工具，还被越来越多的公司用于网站搭建。随着火热的AI人工智能在各领域攻城掠地，目前它大有取代Java成为编程界头牌语言之势。
　　在阅读了大量Python语言学习材料后，我校教师根据学校近20年的程序设计教学经验，结合10多年的课改经历，为《从Python走近人工智能》制订了如下页表所示的课程纲要。
　　依托网络资源，教师引导，学生探究，项目制统领教学
　　信息技术课程的课程价值，除了让学生掌握必要的信息处理工具和培养学生计算思维外，更要让学生学会学习，养成终身学习、利用网络资源、自主探索解决问题的习惯。根据课程标准，课堂教学的组织方式基本是任务指导下的学生自主学习，教师在课堂上扮演的角色更多的是一位引领者和组织者。
　　《从Python走近人工智能》教学，在我校分成两个阶段实施，第一阶段是走马看花式Python语言基础知识学习。在“Python基础菜鸟教程”等学习网站支撑下，学生快速阅读概念和实际操作运行案例，从宏观上建立Python语言的基本架构，部分深层次问题留待第二阶段完成具体项目时反刍解决。第一阶段教学的基本组织方式可以“Python模块”学习为例。
　　Python语言之所以受到越来越多程序开发人员青睐，是因为程序中可以直接导入内置模块、自定义模块和第三方开源模块，了解不同模块功能、学会不同模块的应用方法是Python语言学习过程中的重要环节。这部分内容学习经过了六个环节：①教学情境设置，教师应用网上现有程序在Python中绘制一幅玫瑰花，师生共同分析程序语句的功能，导入本节课学习主题“Python模块应用”（学习不是漫无边际，而要关注学习重点）;②学生阅读菜鸟网站之“Python模块”网页，快速了解模块导入到当前程序的基本方法及模块的分类（浅层接触新知）;③学生运行实例程序，分析语句，观察效果（该步骤实质上是让学生体悟、熟悉程序设计的基本要素，如初始变量设置、过程处理、结果输出等）;④教师根据网页中的内容提示，引导学生到Python安装目录下寻找不同模块对应的文件（师生就所阅读的相关知识内容展开讨论，引导学生寻找旁证材料，理解网页中部分晦涩难懂或存在歧义的文字表述，将学习导向深度思考）;⑤学生到网络中查询资料，了解不同模块文件在安装目录下的存在形式，引导学生分析内置模块、自定义模块、第三方模块和包的相同点和不同点，深刻理解Python语言与其他语言的共生关系，感受Python语言的强大功能;⑥学生针对本节点涉及的有关学习内容，结合网络上查询到的资料和个人感悟，撰写学习总结（反思性学习）。
　　Python基础学习为学生后期选择和完成项目搭建好了桥梁，如果说前期教学是教师领着学生向前走，那么第二阶段教师将放手让学生自己走。按照课程设想，学生将在“Python标准库概览”“Python如何安装和使用扩展库”“Python爬虫系列教程”等特色网站支持下，按照项目制订和实施的具体要求，根据兴趣，小组合作完成一个自选的具体项目。
　　结论
　　2018年年底以前，笔者没有接触过Python语言，之所以给自己一个挑战，为学生开设这门课程，是因为一是考虑学生兴趣和社会发展需要，二是出于自身对多年信息学奥赛辅导经历的思考。信息学奥赛内容跨度宽泛，没有固定的范围和套路，除了必备的知识准备外，更要求学生在不良环境下通过锤炼，增强独立分析、解决问题和耐挫的能力，需要学生100%发挥主观能动性。没有信息技术教材，的确给教师组织教学带来了困难，但也为教师培养学生在无良好资源环境下如何开展学习的能力提供了契机。有学者曾对素质下过这样一种定义，即素质是将所学的一切知识与书本忘掉之后，在你的头脑中还存留下的那种东西。这不也正是我们的教育一直想追求的吗？
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