吳加明

編程對于廣大中學(xué)生來說無疑是塊硬骨頭，如何做到因材施教、有效教學(xué)，這考驗(yàn)著一線信息技術(shù)教師自身的專業(yè)知識儲備、教材文本研讀、教學(xué)案設(shè)計(jì)、教學(xué)組織實(shí)施等教學(xué)基本功和綜合素養(yǎng)。故事是人類文化的基本元素和重要標(biāo)識，具有獨(dú)特的影響力和感召力。故事和編程兩個看似毫不相關(guān)的詞語，讓人聯(lián)想到：一個情緒化、張揚(yáng)，一個理性、內(nèi)斂;一個講究氣氛渲染、情節(jié)沖突，一個需要邏輯思維、思路嚴(yán)謹(jǐn)。筆者在教學(xué)必修模塊1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》的“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”時，對“分支結(jié)構(gòu)與if語句”有關(guān)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動的教學(xué)環(huán)節(jié)嘗試了“故事化”情境設(shè)計(jì)，力圖做到形式與內(nèi)容的完美統(tǒng)一。

● 故事情境：古城尋寶

尋寶是個比較經(jīng)典的話題，總給人一種神秘感，其結(jié)果的不確定性會給人帶來無限的遐想，讓人躍躍欲試。筆者所在城市泉州，是我國歷史文化名城之一，歷史悠久，享有“海上絲綢之路起點(diǎn)”“東亞文化之都”“世界宗教博物館”等美譽(yù)。其地方文化特色凸顯，人文底蘊(yùn)深厚，文物及旅游景點(diǎn)眾多，有特色街巷，寺院廟宇星羅棋布。把項(xiàng)目活動設(shè)計(jì)放在有濃郁閩南傳統(tǒng)特色古城這一空間背景下，恰如其分，項(xiàng)目以“古城尋寶”為題，在項(xiàng)目中設(shè)計(jì)了三個主題活動，主題名稱分別是體溫測量、通關(guān)密碼和探尋寶物，使項(xiàng)目有較完整的故事結(jié)構(gòu)，既有劇情的層層推進(jìn)，又有知識內(nèi)容的螺旋上升，形成明暗兩條主線鏈條的有機(jī)融合。

● 活動環(huán)節(jié)1：體溫測量

本環(huán)節(jié)讓學(xué)生通過編程模擬解決實(shí)際生活中的一個場景問題，了解分支結(jié)構(gòu)在日常學(xué)習(xí)生活中應(yīng)用的普遍性和廣泛性。當(dāng)今的智能設(shè)備，極大地方便了我們的生活，其智能最直觀初淺的理解就在“如果…就…”的簡單邏輯里，智能機(jī)器需要按預(yù)設(shè)的程序?qū)Ω鞣N情況做出判斷，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。例如智能空調(diào)，如果室內(nèi)溫度高于32度，就自動打開空調(diào)。又如，使用無人機(jī)空中偵察古城尋寶路線，如果無人機(jī)接收到指令，就會做出相應(yīng)的動作?？梢钥闯鰲l件判斷非常重要。理解并掌握Python語言的if分支語句的格式與應(yīng)用，這是整個項(xiàng)目活動完成后需要達(dá)成的最低學(xué)習(xí)要求，在此過程中，還需要了解與條件密不可分的關(guān)系運(yùn)算、關(guān)系表達(dá)式。同時，進(jìn)一步領(lǐng)會體悟Python語言的書寫特點(diǎn)、基礎(chǔ)知識、集成開發(fā)環(huán)境及調(diào)試流程等。

知識要點(diǎn)：if語句及應(yīng)用、關(guān)系運(yùn)算。

活動要求：在新冠疫情防控常態(tài)化背景下，我們進(jìn)入公共場所，如車站、商場、電影院、景點(diǎn)等，都需要出示健康碼，并接受現(xiàn)場測量體溫等，體溫正常者（不高于37.3攝氏度），才被允許入內(nèi)，體溫異常者，將被拒絕。請同學(xué)們利用Python編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)功能：①輸入一個體溫數(shù)據(jù)。②對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷，如果小于或等于37.2，輸出“體溫正?！保駝t，輸出“體溫異?！?。③結(jié)束。

知識連接：

（1）if語句，其書寫格式如下：

if 條件：

語句組1

else：

語句組2

語句組3

Python用縮進(jìn)來標(biāo)明成塊的代碼，體現(xiàn)語句之間的上下級關(guān)系，對縮進(jìn)有很嚴(yán)格的要求，同級別的程序行要縮進(jìn)并對齊。例如，以上程序中if與else要對齊，“語句組1”到“語句組2”要縮進(jìn)并對齊。條件后面的冒號也是if語句的組成部分，不可或缺。

分支結(jié)構(gòu)程序的功能是：

①如果條件表達(dá)式成立（值是真True），那么執(zhí)行“語句組1”的程序段。②否則（值是假False），就執(zhí)行“語句組2”。③不論條件成立與否，判斷完成后都繼續(xù)執(zhí)行“語句組3”。因?yàn)椤罢Z句組3”與else對齊。

（2）關(guān)系運(yùn)算。

分支語句中的條件（條件表達(dá)式），一般稱為關(guān)系表達(dá)式。關(guān)系表達(dá)式是用關(guān)系運(yùn)算符連接起來的式子。常用的關(guān)系運(yùn)算符：==、！=、>、<、≥、≤。當(dāng)關(guān)系表達(dá)式成立時，值為真（True）;當(dāng)關(guān)系表達(dá)式不成立時，值為假（False）。邏輯型數(shù)據(jù)有且僅有“真”和“假”兩個值，關(guān)系運(yùn)算的結(jié)果一定是邏輯型。

● 活動環(huán)節(jié)2：通關(guān)密碼

該活動不管是故事情節(jié)方面還是知識內(nèi)容方面，都是在“活動環(huán)節(jié)1”基礎(chǔ)上的自然演進(jìn)，設(shè)計(jì)合理，將條件判斷從單一增加到兩個，從而引入邏輯運(yùn)算的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生對用戶名和密碼問題有濃厚的興趣，可以快速激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性和主動性，用戶名和密碼也是人們互聯(lián)網(wǎng)生活方式必不可少的，如學(xué)生進(jìn)入“安全平臺”“綜合素質(zhì)信息管理平臺”等都需要正確的用戶名和密碼。本活動進(jìn)一步通過問題引領(lǐng)，大膽猜測，小心驗(yàn)證，初步構(gòu)建從生活實(shí)例中提煉形成程序設(shè)計(jì)語言能接受處理的算法模型，并做到實(shí)踐操作、編程實(shí)現(xiàn)。

知識技能：邏輯運(yùn)算。

活動要求：通過第一關(guān)的體溫測量后，現(xiàn)在我們來到了古城門，進(jìn)入第二關(guān)，需要輸入通關(guān)密碼，即輸入用戶名和密碼。請同學(xué)們利用Python編寫程序，實(shí)現(xiàn)功能：①輸入用戶名。②輸入密碼。③對輸入的用戶名和密碼與預(yù)先設(shè)定的值（每個同學(xué)用自己的姓名作為用戶名，用“202011+座號”作為密碼）進(jìn)行比較，當(dāng)二者同時正確時，輸出“歡迎來到古城！”，否則，輸出“對不起，輸入有誤，無法進(jìn)入！”。④結(jié)束。

知識連接：邏輯運(yùn)算——and、or、not。

邏輯運(yùn)算符一般和關(guān)系運(yùn)算符結(jié)合使用，如10>6 and 15.6>20，10>6是成立的，結(jié)果為True（真），15.6>20不成立，結(jié)果為False（假），所以整個表達(dá)式的結(jié)果為False，即不成立?？匆粋€生活實(shí)例：手機(jī)要上網(wǎng)，最起碼需要滿足兩個條件，一是保證手機(jī)電量充足，二是要有網(wǎng)絡(luò)信號。兩個條件必須同時具備，這種情況就是邏輯與運(yùn)算。再如中考體育的球類項(xiàng)目，大家可以在籃球、足球和排球中三選一，這就是邏輯或運(yùn)算。

● 活動環(huán)節(jié)3：探尋寶物

能夠從問題本身或業(yè)務(wù)邏輯提煉出解決方案，并且用代碼去實(shí)現(xiàn)，編程教育的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵是：現(xiàn)實(shí)世界的問題→抽象出解決方案/建?！幊陶Z言表達(dá)。編寫代碼只是最后一步，前面兩個步驟更考驗(yàn)學(xué)習(xí)者的底層思維能力。本活動是前面內(nèi)容的延伸，是整個“古城尋寶”項(xiàng)目活動的終極目標(biāo)。對應(yīng)的主要知識要點(diǎn)是隨機(jī)函數(shù)和多分支語句，難度中等。為了模擬現(xiàn)實(shí)世界中尋寶的隨機(jī)性、不確定性，這里需要導(dǎo)入random模塊來產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)，這也是編程教育繞不開的一個話題。例如，抽獎小程序、課堂叫號提問程序、義務(wù)教育入學(xué)電腦派位軟件等，其基本原理都離不開隨機(jī)數(shù)這個概念。

知識技能：導(dǎo)入模塊、隨機(jī)數(shù)和多分支結(jié)構(gòu)。

活動要求：進(jìn)入古城后，開始探尋寶物，寶物分別有寶劍、盔甲、金幣等，我們統(tǒng)一給每樣寶物做個編號并約定，1代表寶劍，2代表盔甲，3代表金幣，0代表空。請同學(xué)們利用Python編寫程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：①在0～3四個數(shù)字中隨機(jī)產(chǎn)生一個整數(shù)。②對獲得的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行比對，并輸出編號所代表的寶物名稱。如隨機(jī)數(shù)是1，則輸出“恭喜你！你尋到的寶物是：寶劍”。③結(jié)束。

知識連接：

（1）導(dǎo)入模塊。

Python提供了強(qiáng)大的模塊支持，不僅Python標(biāo)準(zhǔn)庫中包含了大量的模塊，還有大量的第三方模塊，通過模塊可以極大地提高開發(fā)效率。例如，導(dǎo)入random模塊，用于生成隨機(jī)數(shù)，可以寫成：import random。

（2）隨機(jī)模塊。

random模塊，用來利用系統(tǒng)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，應(yīng)用隨機(jī)函數(shù)是編程中的常見現(xiàn)象。

①random模塊的choice函數(shù)，作用是返回一個列表，元組或字符串的隨機(jī)項(xiàng)，如random.choice（[0，1，2，3]）#得到0～3這四個數(shù)字中的隨機(jī)一個數(shù)。

②random.random（）#生成0～1的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)，較常用，可以做變形處理。

（3）多分支結(jié)構(gòu)書寫格式。

if 條件1：

語句組1

elif 條件2：

語句組2

……

elif 條件n：

語句組n

else：

語句組n+1

故事化教學(xué)，甚至是角色扮演教學(xué)在文科學(xué)科的教學(xué)活動中較為常見，可以讓學(xué)生在較短的時間內(nèi)快速融入預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)情境?！肮懦菍殹表?xiàng)目活動通過巧妙構(gòu)思，用故事化設(shè)計(jì)編程教育，做到相關(guān)活動由易到難、由淺入深，環(huán)環(huán)相扣，一氣呵成。通過嘗試創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)方式，讓“以學(xué)生為中心”“追求理解的教學(xué)設(shè)計(jì)”等教學(xué)理念有效落地，生根發(fā)芽。

蒼山點(diǎn)題

程序設(shè)計(jì)教學(xué)首先要考慮趣味性，尤其是在學(xué)習(xí)的起始階段，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，同時也能降低算法理解的難度。因此，選題要盡可能聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，提高學(xué)生的認(rèn)同感。這也是近期選題我們的一大宗旨。

第一篇文章，把項(xiàng)目學(xué)習(xí)與趣味編程結(jié)合。在程序設(shè)計(jì)教學(xué)中允許學(xué)生“眼高手低”，主要在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維上下功夫，而不是在編寫代碼操作上多使力。在學(xué)習(xí)過程中建議學(xué)生在相關(guān)代碼上進(jìn)行修改，降低代碼編寫的難度，加快輸入速度，提高學(xué)習(xí)的成就感。受課時和上課周期等現(xiàn)實(shí)因素的制約，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時盡量選擇“短平快”的“微項(xiàng)目”開展教學(xué)活動，增加教學(xué)的靈活性，提高了課堂的實(shí)效。

第二篇文章，教師開始設(shè)計(jì)的是項(xiàng)目學(xué)習(xí)，因?yàn)楣适禄^于強(qiáng)大，相對弱化了項(xiàng)目的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、作品生成，所以我們建議其改成了故事化教學(xué)，讓故事情境、情節(jié)與學(xué)習(xí)活動環(huán)節(jié)相一致，更好地突出了教學(xué)設(shè)計(jì)的特色。

另外，隨著項(xiàng)目學(xué)習(xí)在課堂中的廣泛使用，我們要防止項(xiàng)目的泛濫，對項(xiàng)目學(xué)習(xí)的特征要不斷校準(zhǔn)，至少不能讓項(xiàng)目學(xué)習(xí)失去個性化的創(chuàng)意、規(guī)劃、設(shè)計(jì)及作品的生成與交流，即使作品是一個結(jié)論、觀點(diǎn)，也是有益的。