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在STEAM教育背景下初中Python编程教学实践研究

2022-04-12 10:10:55初中范文 53人已围观

在 STEAM 教育背景下初中 Python 编程教学实践研究【摘要】伴随着课程改革的深化与人工智能时代的到来,探索 STEAM 教育背景下学校人工智能教育必将成为未来教育的方向,作为未来人工智能教育基础的 计算机编程教育在提升学生计算思维、实践创新等核心素养方面具有重要的作用。在 STEAM 教育背景下如何有效推进学校编程教育的发展,文中作者作为一名初中信息教育一线的教师,多年来一直在学校开展对编程教育的实践研究,在本文中 作者从选择 Python 编程教育的优势、多种编辑器选择所体现的因材施教、与数学学科的有效整合、与 STEAM 理念的高度融合以及初高中教育的课程有效衔接等方面对初中信息技术学科开展 Python 编程教育发展的进行初步的研究。【关键词】信息技术 STEAM 教育 Python 编程随着教育改革的深化,倡导多学科融合教育已成为教育的共识,STEAM 教育已成为教育发展的一个主流发展方向。STEAM 教育是集科学、技术、工程、艺术和数学多学科融合的教育,它具有综合性、探究性、实践性、导向性的理念特征。在倡导 STEAM 教育理念的背景下,教什么,怎么教,才能有效推进初中以信息技术学科编程教育发展,通过本人多年来的编程教育实践与研究,笔者认为在初中信息技术编程教育开展 Python 编程教育,能够在坚持 STEAM 理念拓宽学科教学的范畴,激活学习者的学习思维,促进学生主动投入到学科实践活动等方面具有明显的优势。下面笔者将从以下几个方面发表自己的一些看法与思考。一、编程语言简单易学,是初中信息技术选择 Python 编程的重要前提众所周知,人类即将迈入未来人工智能时代已经成为人们的共识,2017 年 7 月份,国务院印发《新一代人工智能发展规划》(国发〔2017〕35 号),要求要完善人工智能教育体系,加强人才储备和梯队建设。作为未来人工智能时代的基础,编程教育正是培养人工智能时代的创新型人才必不可缺的工具,在中小学信息技术学科实施编程教育已成为必然,初中信息技术教育特别是编程教育的重要性不言而喻,而 Python 编程目前已成为当前中学阶段信息技术学科编程教育的一个热门选择。Python 属于一种高级编程语言,它的诞生与发展,可以说是带有偶然的必然性。Python 编程体现出“简单”“清晰”“优雅”的特点,整个Python 程序符合人们理解的生活习惯,更适合初学者学上手,再通过学习深入编写各种需求的深层次程序。作为一种编程语言,没有最好的,只有最合适的。编程语言犹如厨房里面的勺子,样式不同,各有特色,满足不同需求,类似于油画的各类笔刷,不同艺术效果需选用不同的笔刷。可以说,从底层的机器语言到汇编语言再到高级语言, 每种语言都有他们的特色。比如,C 语言:操作系统底层;Java:跨平台面向对象语言;Python:人工智能时代的首选语言。笔者尝试将原浙教版信息技术九年级课程中将 VB 编程教学内容替换为 Python 编程,通过笔者在教学实践中的对比观察,发现 Python 编程教学内容编程不仅对初学者简单易学,更注重生活问题解决引起学生的兴趣,从而实现学科培养目标,提升学生的核心素养。因此,在STEAM 教育理念背景下,在初中信息技术编程教学中选择 Python 语言,能够切实符合学生核心素养发展的实际,具有选择的必然性。二、编辑器选择的多样性,让 Python 编程具有有效解决因材施教的基础一直以来,如何对学生实施有效因材施教一直困扰着我们,在传统信息技术教学中,编程语言环境往往比较单一,学生没有选择的权利,不同层次的学生都是要在统一的环境中进行学习编程,学生没有自主选择的权力。而在 Python 编程教学中,目前可以使用多种不同的编辑器进行 Python 编程,解决了以往编程语言编程环境单一的困境,为不同水平层次的学生实施差异化学习提供了选择可能,从而真正实现因材施教。在我们的教学中,我们可以允许不同的学生选择不同的编辑器,比如对于大多数编程能力一般的学生可以使用 Python 软件的 idle 模式 Python Shell 编译环境;而那些层次水平理解水平稍微欠佳的学生可以从众多的 Python 编程环境平台中,选择了一款即有图形化编辑功能又有代码编辑功能,还能进行人工智能教学的海龟编辑器,图形化编程平台其积木模式与代码模式并存的环境,能够帮助这些学生迅速理解语句,学生通过学习,能够编制出许多奇妙的项目、软件、动画、游戏等,从而全方位提升计算思维、逻辑推理、创造力等核心素养;而对于有更多要求,开发更深的高水平学生来说,Python 还可以很方便的使用第三方模块,使用方式与标准库差不多。它们的功能齐全,覆盖数据挖掘(分析)、科学计算、数据架构、Web 开发、数据库接口、机器学习、图形系统多个领域, 为学生的高阶思维开发提供了广阔的渠道。由此可见,Python 编程能够采用不同的编辑器,满足不同层次的学生学习问题,有效解决因材施教的问题。Python Shell 界面海龟编辑器三、与数学的完美结合的内容,Python 编程有效提升学生的计算思维在传统教学中,我们往往是单学科教学,单学科知识更多强调概念的掌握和知识的积累,单学科知识在碰到真实的生活情景问题时有点束手无策。在 STEAM 背景下,我们倡导多学科的融合教育,在初中信息技术 Python 编程教学中,学生不仅仅学习了编程的知识,更多的融合了其他学科的知识,能够较好的实现学科整合,提升教学效果。在教学实践中笔者发现 Python 与数学完美结合,通过 Python 编程在解决数学问题的同时,不仅让学生学习了编程知识更促进对数学
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