專題：編程類科技教育活動案例

編程類科技教育活動案例

編程是一種通過輸入規(guī)范指令，實現(xiàn)人與計算體系之間交流的活動。人類將解決問題的思路、方法和手段等轉(zhuǎn)化為計算機能夠理解的形式，控制計算機根據(jù)指令一步一步完成某種特定的任務(wù)。校外培訓(xùn)機構(gòu)開展的編程活動是信息科技課程的拓展與補充，其主要教學(xué)目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，提升學(xué)生的編程能力。核心素養(yǎng)包括樹立正確價值觀，形成信息意識；初步具備解決問題的能力，發(fā)展計算思維；提高數(shù)字化合作與探究的能力，發(fā)揚創(chuàng)新精神；遵守信息社會法律法規(guī)，踐行信息社會責(zé)任。青少年編程的核心能力，可以概括歸納為以下幾個方面：理解算法，能實現(xiàn)簡單算法；理解數(shù)據(jù)存儲方式，靈活使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；理解過程與控制，掌握面向過程編程；程序設(shè)計：具備設(shè)計與模塊管理的思想；理解技術(shù)與人類的相互影響，正面積極地面對網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)。依據(jù)核心素養(yǎng)和編程能力的學(xué)段目標(biāo)，按照學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律，圍繞動畫制作、游戲制作、實用程序制作、數(shù)據(jù)分析、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和人工智能7個項目主題，按照算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、過程與控制、程序設(shè)計和技術(shù)價值觀5個能力面，設(shè)計課程內(nèi)容，體現(xiàn)循序漸進和螺旋式發(fā)展（見表1）。

活動案例

案例一、故宮電子繪本

關(guān)于故宮和故宮藏品的繪本，在長久以來一直都作為傳承故宮文化的重要形式，但傳統(tǒng)的紙張繪本也逐漸暴露出其承載內(nèi)容有限、不便于攜帶與分享的弊端。運用新的音視頻技術(shù)與用戶原創(chuàng)分享的概念，以電子繪本的形式，傾注自己對故宮文化的感受，并可以隨時與他人分享，故宮傳統(tǒng)文化得以在每個人的手中煥發(fā)新生。在本活動中，學(xué)生需要搜集故宮的文化資料，借助圖形化編程工具，發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，制作出故宮電子繪本。

活動目標(biāo)

本項目活動中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生間自主與合作結(jié)合，實現(xiàn)如下目標(biāo)：①學(xué)習(xí)故宮主要的歷史沿革、建筑布局，以及與文物價值相關(guān)的知識，培養(yǎng)學(xué)生對傳統(tǒng)文化的認同感。②學(xué)習(xí)了解音視頻多媒體的發(fā)展情況，了解數(shù)字媒體版權(quán)相關(guān)法律法規(guī)。③學(xué)會圖形化編程軟件的基本使用，掌握基礎(chǔ)代碼塊的使用，制作動態(tài)繪本作品，提升學(xué)生的設(shè)計思維、計算思維和動手能力。

實施過程

活動實施過程如表2所示。

活動評價

在資料搜集階段，判斷學(xué)生自主搜集的有關(guān)故宮和多媒體傳播的相關(guān)資料是否符合教學(xué)預(yù)期，評價學(xué)生的主流搜索工具使用和資料整合能力。在作品制作階段，判斷學(xué)生的圖形化語言基本命令的使用是否有較大錯誤或亮點，是否能夠與音視頻資料結(jié)合完成作品，評價學(xué)生的編程能力與自主學(xué)習(xí)能力。在作品優(yōu)化階段，判斷學(xué)生是否能夠跳出框架，在作品中融入自己的想法并成功實現(xiàn)，評價學(xué)生的發(fā)散思維能力與實踐能力。

活動展示

見圖1—圖5。

圖1 圖形化代碼界面

圖2 運行界面

圖3 文物展示1

圖4 建筑物展示

圖5 文物展示2

案例二、個性化搜索助手

利用Python爬蟲技術(shù)，在百度百科的詞條查詢功能基礎(chǔ)上，篩選最精煉的信息，做一個個性化的資料查詢GUI程序。

活動目標(biāo)

在本項目中，學(xué)生需要查看多個文檔，在了解基本的網(wǎng)頁基礎(chǔ)知識后，利用爬蟲程序?qū)Ω鱾€詞條對應(yīng)的網(wǎng)頁進行爬取和解析，并將整個程序整合成一個可以圖形化輸入輸出的GUI程序。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生間自主與合作結(jié)合，實現(xiàn)如下目標(biāo)：①提升文檔閱讀和執(zhí)行能力，提升學(xué)生獨立解決問題的能力。②了解網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的基本模式，了解網(wǎng)頁的結(jié)構(gòu)，理解爬蟲程序的原理，掌握用bs4對網(wǎng)頁信息進行解析的方法，掌握GUI程序制作的方法。③進一步鍛煉面向?qū)ο蟮木幊趟季S。④通過中型項目的開發(fā)，鍛煉多領(lǐng)域融合的思維，提升編程能力。

實施過程

活動實施過程如表3所示。

活動評價

在審視與確定搜索主題的階段，通過小組的活動過程和最終主題，評價學(xué)生的信息獲取能力和信息安全意識，引導(dǎo)學(xué)生充分尊重每個人的想法，對各種方案進行充分論證。在確定基本框架后，根據(jù)學(xué)生的拆分情況，可以引導(dǎo)組間互評，充分激發(fā)學(xué)生設(shè)計討論的熱情。在編寫代碼的過程中，根據(jù)學(xué)生的模型測試分數(shù)和實際代碼，綜合評價學(xué)生的代碼能力。在評估結(jié)果的過程中，組織組間互評，引導(dǎo)學(xué)生以正確的評價原則對其他組的結(jié)果進行評價。在代碼優(yōu)化階段，可以根據(jù)結(jié)果評價優(yōu)化方案和整體方案的實施情況。引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)，并進行自我評價，形成探究解決問題的方法?；顒诱故?br /> 見圖6—圖10。

圖6 部分項目代碼

圖7 詞條頁面

圖8 網(wǎng)頁分析

圖9 搜索引擎CLI界面

圖10 個性化搜索引擎GUI程序

原文刊載于《中國科技教育》2022年第9期專欄欄目，作者：王崇茂。中國青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會會員可點擊“閱讀原文”登錄雜志官網(wǎng)免費瀏覽全文。