信息技术教学*********************
随着新课标《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的实施，Python编程已成为高中信息技术课的重要内容。虽然编程学习过程中需要掌握一定的基础知识，但不应该只关注编程知识的记忆，而应该注重培养学生用编程来解决问题的能力。因此，围绕问题解决开展编程教学，既可让学生实践其编程技能，又可发挥学生在学习中的主体性，发展其高阶思维能力。所以，以Python编程为工具，设计问题驱动的教学具有较强的实用性和可行性。本文将以“帕斯卡概率游戏”为例，介绍此种教学的主要活动和流程。
● 抛出问题，创设情境
问题驱动的教学离不开一个好的探究问题，探究问题应当具备真实性、复杂性、趣味性等特点。真实性是指探究问题应该源于真实的生活实践，而不是胡编乱造，脱离实际。复杂性是指探究问题的答案不能是一目了然的，而是需要一定的探索和分析，最好是人工解决起来较为困难的类型。趣味性是指探究问题不能过于抽象化和学术化，要能够让学生有探究的兴趣。
本文所选的“帕斯卡概率游
戏”源于法国科学家、数学家帕斯
卡与数学家费马之间的故事。故事
发生在17世纪，在一位热衷于赌博
的朋友影响下，帕斯卡和费马开始
研究掷骰子的游戏。他们通过邮件
讨论相关问题，并因此诞生了理论
概率论。在教学中，笔者选取了其中
一个游戏，让学生进行探究。游戏
规则为：连续掷一个骰子4次，如果
有1次出现6点，那么帕斯卡赢；如果
没有出现6点，那么帕斯卡输。这里
生发的探究问题是：如果玩这个游
戏N次，最后谁胜率更高？这是一
个源于真实情境的问题，而玩N次
游戏很难人工完成，答案也并非一
目了然。最重要的是，该问题本质上
与数学的概率论相关，但是以游戏
的形式呈现，能够激发学生探究的
兴趣。
● 分析问题，引出编程
“帕斯卡概率游戏”虽然规则
简单，但是理解其所隐含的概率问
题并不简单。在教学实践中，笔者购
买了骰子，让学生两两一组玩这个
游戏，并提供数据记录表让学生记
录游戏结果。因为时间有限，只让
学生玩20次游戏，并报告帕斯卡和
费马的胜率。在汇报游戏结果的同
时，每个小组需要对探究问题（N次
游戏后谁胜率更高）给出自己的结
论，并做出猜想或者解释。让学生
动手实践掷骰子游戏的过程，是为
了让其能更加真实地感知问题情
境，并在不断掷骰子的过程中熟悉
游戏规则，为后面分析与解决问题
奠定基础。通过这一环节，学生还
会对探究问题形成一个初步的解
释，这个解释并不是教师的灌输，而
是他们自主探究得出的。
在学生充分理解问题之后，教
师需要从程序设计的角度带领学
生进一步分析问题，首先，对探究
问题进行抽象和分解，形成可编程
的子问题。在本例中，对N次游戏进
行模拟是解决问题的关键。当N很
小时，可以通过真实的游戏实现，
但其结果很难接近真实的概率；当
N很大时（如100万），其结果会接近
理论概率，而计算机模拟正适合这
一情境。在这个环节，探究问题可
以分解为三个子问题：①如何用代
码模拟掷骰子过程？②如何模拟一
问题驱动的Python编程教学
——以“帕斯卡概率游戏”为例
韦胜洪  江苏省天一中学
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random python
中国信息技术教育
个回合的游戏（掷骰子4次）并判定胜负？③如何模拟N回合的游戏并呈现游戏结果？其次，让学生分析和讨论程序代码的核心模块，也就是对程序代码进行规划。本例中，学生需要用Python编程语言来进行这一“翻译”过程。例如，第一个子问题可以使用Python随机函数包（random）实现。第二、第三个子
问题需要使用循环语句、判断语句等基本语句实现。此时学生不需要完成代码的所有细节，而是要对程序有一个完整的规划。
● 解决问题，测试代码
在学生完成了初步的代码规划之后，编程环节可以正式实施。课堂组织形式仍然可以是两人一组，共同完成代码编写任务，该模式可以减少编程过程中的错误，提升编程效率。设计这一环节时，教师需要回答一个核心问题：是否给学生提供程序模板？如果学生的编程能力较好，可以让学生自己完成完整的程序，教师只提供适当的帮助。如果学生的编程能力较弱，教师可以根据学生的具体情况提供相应的“半成品”模板程序，为学生提供学习支架。上图为“帕斯卡概率游戏”的参考代码。其中7～11行代码是模拟一次游戏过程的函数，是整个程序的难点。教师可以在此增加注释、描述等文字，然后删除其中某一行，让学生填写缺少的代码。
在程序完成之后，需要让学生对代码进行测试，并根据结果来回答探究问题。在本例中，运行程序
之后学生会发现：①随着游戏次数
增加，帕斯卡的胜率越来越稳定；
②当进行100万次后，帕斯卡的胜率
大约为51.8%。这也就到了探究
问题的答案：如果玩这个游戏N次，
最后帕斯卡的胜率更高。然而，这
只是用实验模拟的方法解决了问
题，并没有从数学概率的理论角度
阐释原因。此时，教师可以结合中
学数学的概率知识，从理论上来
解释程序结果。但这似乎超出了
信息技术教师的能力范围。因此，
在进行问题驱动的编程教学设计
时，信息技术教师可以和学科教
师组成备课团队，结合学科知识
和编程内容，共同完成教学设计。
这样，教学设计既能在信息技术课
中实施，也可以在学科教学中应用，
一举多得。
● 拓展问题，迁移学习
与传统的讲授式教学相比，问
题驱动的教学能够实现有意义的
学习，有利于学习的迁移。在学生
利用编程解决探究问题之后，教师
应该进一步抛出拓展性问题，让学
生进行自主探究。这一环节一方面
可以检验教学的效果，另一方面可
以促使学生迁移应用已掌握的知
识和技能。以“帕斯卡概率游戏”为
例，探究问题为：如果玩这个游戏N
次，最后谁胜率更高？这个探究问
题虽然比先前的问题复杂度有所
提升，但是有了先前的经验，学生能
够自主探究完成。
在选择拓展问题时，其跨度和
难度变化不能过大。首先，拓展问
题应当与先前的探究问题是同一
类型的问题。本例中，笔者采用的都
是基于“帕斯卡概率游戏”的概率
问题，而如果拓展问题变为“草原
生态平衡”模拟问题，跨度则过大，
不利于学习的迁移。其次，拓展问
题的难度应该略高于原先的探究
问题。如果问题难度提升过高，学
生可能没有足够的能力去完成自主
探究。良好的拓展问题设计应该符
合学生的最近发展区，也就是学生
“跳一跳能够到”的范围。
● 小结
Python语言的易用性使其非
常适合编程教学，而其强大的可扩
展性又非常适合问题解决的教学
情境。希望未来有更多教师尝试问
题驱动的教学方法，并分享更精彩
的案例。

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