Python与地理学科融合的项目式教学模式探究-高一-信息技术-论文

Python与地理学科融合的项目式教学模式探究马玉红奇台县第一中学摘要：培养学生核心素养，在Python编程教学中探究将程序结构的知识融入地理学科的项目式教学模式，基于“山地温度与农作物种植分析”教学项目，建立跨学科的教学项目实施路径，培养学生的科学思维、地理实践力以及信息意识；为开展学科融合教学提供了新的思路。关键词：核心素养；Python编程；条件循环；项目式学习；跨学科教学研究背景与意义随着信息化社会快速的发展，在未来人才竞争中数字化水平是社会要求的基本素养之一，学生们长大了要面对的世界，到处都是数字化的挑战。如何提高学生数字化素养已经成为现代教育必须解决的问题。可传统编程课天天讲“if-else”“for循环”语句，像背英语语法一样枯燥，本文选取Python编程语言下的控制结构(选择结构及循环结构)为例，针对传统编程课程将语法规则作为重点，忽略程序功能的做法，在信息技术中融入地理学科知识，采用项目式学习方式，在培养学生编程能力的同时，锻炼学生的科学思维、地理实践力、信息素养，开拓编程教育的新思路。基于核心素养的教学目标体系2.1核心能力培养目标通过综合跨学科的项目实践，发展学生的科学思维，建立数学模型，进行逻辑推理和数据分析；立足地理学科核心素养中地理实践能力的相关标准，根据地理学科教学大纲的要求设置综合性活动的点；培育学生的信息技术素养，运用Python工具解决真实问题。2.2知识技能培养目标确保学生掌握Python编程中分支结构和循环结构的语法规则，具备将地理学科问题转化为程序逻辑的能力，学会把地理问题“翻译”成代码逻辑，实现跨学科知识的整合应用。跨学科教学方案设计与实践3.1教学重点与难点解析教学重点包括：温度数据的迭代计算、农作物生长适宜性的条件评估以及大气环境质量数据的处理技术。教学难点则体现在地理概念向程序逻辑的转换过程以及多层条件判断结构的灵活运用，比如“垂直自然带”是啥意思？怎么用代码表示“海拔越高，温度越低”的规律？比如程序里怎么写多个“如果”。3.2项目化教学设计方案项目：山地气候与农业布局分析研究以区域性山地垂直自然带为依托，分析海拔高低影响到的温度分布和影响到适合种植的作物种类。利用公式T=5.5-(H-650)÷100×0.5计算海拔高低对应的气温值，采用循环结构实现温度计算功能，通过条件判断结构来判断适合种植哪些作物如小麦、大麦、豌豆等，用这个公式算温度时，学生得琢磨：为啥海拔高温度低？能不能用代码把这个规律“翻译”出来？在教学中建立起地理参数与程序逻辑间的对应关系，并以此为基础组织学生开展编程实践。多元化教学评价机制4.1过程性评估上课时，看学生编程序认真不认真，遇到问题怎么解决，回答问题积不积极，小组合作表现好不好，团队意识强不强，配合好不好，代码分块让每个同学负责一部分。把这些情况都记下来，及时告诉学生哪里学得好，哪里需要改进。4.2成果性评估看学生编出来的程序质量好不好，主要从四个方面判断：一是程序代码写得规不规范，有没有乱，比如Python用缩进表示代码块，缩进错了程序就崩了；二是程序功能全不全，该有的功能是不是都有，有没有漏掉某个条件；三是程序设计有没有新意，是不是和别人的不一样，比如加了“可视化”功能，用图表画出海拔-作物分布图，比纯文字酷多了；四是程序运行结果准不准确，能不能正确完成任务。4.3核心素养评估想知道学生的思维能力、实践能力和信息能力怎么样，就让学生写项目报告，讲清楚自己编程的想法和遇到的困难。还要让学生现场展示程序，回答老师的问题，从这些表现来判断学生的综合能力。五、教学实施成效与改进方向通过实际的教学结果发现，采用项目式教学法极大地提升了学生的学习积极性，有84%的学生能够自己完成基本的编程工作，71%的学生具备了模型优化拓展的能力，学生的跨学科学习能力得到了很大的提升。但是在教学中也出现了以下问题：一是忽略了学生间的能力差异，一部分基础知识比较薄弱的学生对复杂的逻辑学习上有一定的难度，而能力强一点的同学由于任务挑战性不大，导致这些学生不能继续深造；二是教学时间分配不合理，由于编程实践操作用时过长，造成了成果展示、总结等时间偏少的问题；三是教学资源的开发利用不够充分，教学所用的地形图和数据案例等的教学资源发挥的空间还不够大。未来教学改进方向包括：扩大项目种类，增添真实场景；强化计算思维、创新能力培养；完善评价体系，建立科学素养发展评估模型；未来还能试试Python+数学、Python+生物、Python+历史等，架起编程与学科融合的桥梁；不光教编程，还得练思维：比如教学生“怎么把复杂问题拆成小步骤”，这比背代码语法更重要。六、研究结论基于核心素养培养理念构建的Python编程跨学科项目式教学模式，有效实现了编程技能与现实问题的有机结合，显著提升了学生的编程能力和综合素养，为学科融合教学提供了可推广的实施路径。参考文献中华人民共和国教育部。普通高中信息技术课程标准(2017年版20