Python课程教学大纲（11-15岁少年）

理论基础与设计框架

本大纲以皮亚杰形式运算阶段认知发展理论（抽象逻辑思维培养）、维果茨基最近发展区理论（分层任务设计）、自我决定理论（内在动机激发）为教育心理学支撑，结合STEAM教育跨学科整合理念（科学、技术、工程、艺术、数学融合），通过“感知-实践-创造”三阶递进，实现“编程工具→思维方法→创新应用”的能力跃迁。

课程总目标

1. 知识技能：掌握Python核心语法（变量、函数、模块等），能独立完成中小型项目开发；
2. 思维发展：培养计算思维（分解、抽象、算法设计）、空间推理（如坐标建模）、跨学科问题解决能力；
3. 情感态度：通过STEAM项目体验编程的实用性与创造性，形成“试错-优化”的成长型思维。

分阶段教学安排

第一阶段：感知与入门 —— 建立编程直觉，融合基础STEAM元素

核心目标

通过可视化工具（turtle库）与生活化项目，理解编程基本逻辑，关联数学（坐标、几何）与艺术（图形创作），激发兴趣。

课时	主题	核心内容	教育心理学策略	STEAM融合点	学生产出
1-2	编程是什么？	认识Python，用print()输出个性化签名；通过“AI代码助手”生成首段代码	用学生姓名/兴趣点设计案例（关联自我认同）	技术（工具认知）、艺术（文字排版）	带emoji的个性化签名代码
3-4	变量与数学表达	变量定义（数字/字符串），实现“身高体重计算器”（weight = height - 105）	用真实数据（班级同学身高）建立意义联结	数学（公式应用）、科学（健康指标）	能计算并输出3位同学的标准体重
5-7	坐标与图形艺术	turtle库绘图：直线→正方形→组合图形（如花朵、房屋），理解x/y轴坐标	从“实物图形”到“代码参数”的具象-抽象转换	数学（几何图形）、艺术（色彩搭配）	用代码绘制“我的梦想家园”简笔画
8-10	条件判断与决策	if-else语句，实现“成绩评级器”（90分以上为A，60分以下为D）	设置分层任务（基础：固定分数；进阶：输入分数）	数学（区间判断）、科学（数据分类）	能自动评级的成绩判断程序
11-13	循环与规律创作	for循环绘制重复图案（如同心圆、网格），计算图形周长/面积	通过“找规律”游戏（如瓷砖铺贴）引入循环逻辑	数学（规律计算）、工程（重复结构）	带数学标注的循环图案代码（如“10个半径递增的圆”）
14-15	阶段项目：几何画册	小组合作，用循环+条件组合绘制主题画册（如“四季”），添加颜色参数	小组互评机制（满足归属需求）	艺术（主题创作）、工程（分工协作）	含5个以上图形的小组画册及代码说明

第二阶段：实践与进阶 —— 深化逻辑思维，整合多学科问题解决

核心目标

掌握函数、列表、模块等进阶语法，通过数据处理、小游戏开发等项目，融合科学（数据观察）、工程（系统设计）、数学（统计/概率）。

课时	主题	核心内容	教育心理学策略	STEAM融合点	学生产出
16-17	函数与模块化思维	定义函数（如draw_star(size)），实现“图形工具库”（复用代码绘制多种图形）	用“乐高积木”类比函数（降低抽象难度）	工程（模块化设计）、数学（参数化控制）	包含3个以上图形函数的工具库代码
18-20	列表与数据管理	列表存储数据（如班级成绩、植物生长高度），用循环计算平均分/最大值	结合科学课实验数据（如豆芽生长记录）	科学（数据收集）、数学（统计分析）	能计算并可视化的“植物生长分析表”
21-23	随机数与概率游戏	random库实现“猜数字”游戏（1-100之间猜3次），计算猜中概率	通过游戏胜负反馈强化成就动机	数学（概率计算）、技术（随机算法）	带概率提示的猜数字游戏代码
24-26	数据可视化入门	matplotlib绘制折线图/柱状图（如“一周气温变化”“不同班级分数对比”）	从“表格数据”到“图形规律”的直观认知	科学（趋势分析）、数学（图表解读）	含分析结论的气温变化可视化报告
27-28	字符串与文本处理	字符串切割/替换，实现“密码加密器”（如字母后移3位：A→D）	设计“秘密信件”情境（满足好奇心动机）	技术（加密逻辑）、语言（字符规律）	能加密/解密的文本处理工具
29-30	阶段项目：科学小助手	小组开发“实验数据处理工具”（输入实验数据→自动计算均值→生成趋势图）	模拟科学家工作场景（增强任务真实性）	科学（实验分析）、工程（工具迭代）	可复用的实验数据处理程序及使用说明

第三阶段：创造与整合 —— 综合应用与创新，实现STEAM项目落地

核心目标

运用模块化编程与第三方库（如pygame、简易AI工具），完成跨学科综合项目，培养系统设计与团队协作能力。

课时	主题	核心内容	教育心理学策略	STEAM融合点	学生产出
31-33	游戏开发基础	pygame库实现“迷宫小游戏”（角色移动、碰撞检测），设计关卡地图	分步骤拆解目标（从“能移动”到“通关逻辑”）	工程（游戏机制）、艺术（角色设计）	含2个关卡的迷宫游戏雏形
34-36	AI辅助工具开发	用简易AI接口（如豆包API）实现“学习问答助手”（输入问题→返回答案）	从“使用AI”到“理解AI逻辑”的认知升级	技术（AI应用）、科学（信息检索）	能回答数学/科学问题的对话工具
37-38	综合项目规划	分组选择主题（如“校园导航系统”“环保数据监测”“艺术创作机器人”），拆解任务模块	提供项目规划模板（目标-步骤-分工）	跨学科整合（根据主题融合多领域）	项目计划书（含模块设计与时间轴）
39	项目开发与调试	小组协作编写代码，解决bug（如导航系统的路径计算错误、监测工具的数据异常）	引导“试错日志”记录（培养成长型思维）	工程（问题排查）、协作（沟通解决）	可运行的项目初版及调试记录
40	项目展示与反思	各组展示成果，进行“技术亮点”“改进方向”互评；个人总结学习历程	多维度评价（过程+成果+创新）	综合（跨学科应用落地）	项目演示视频、个人学习反思报告

教学策略与评估体系

1. 差异化教学支持

• 基础层：提供代码模板（填充关键参数即可运行），如turtle绘图模板中预留颜色、边长参数；
• 进阶层：挑战任务（如“用函数嵌套实现3D效果图形”“优化游戏难度递增逻辑”）；
• 拓展层：推荐进阶资源（如pygame官方教程、AI接口文档），支持自主探索。

2. 动机激发设计

• 游戏化元素：每节课设置“编程勋章”（如“循环大师”“调试小能手”），累计勋章可兑换实践材料（如LED灯板用于硬件结合项目）；
• 真实情境：项目选题关联学生生活（如“校园导航”“班级事务管理”），增强任务意义感；
• 同伴学习：小组内“结对编程”（一人写代码，一人查逻辑），培养协作与责任意识。

3. 评估方式

• 过程性评估（60%）：课堂实践成果（代码运行截图）、小组贡献度（分工记录）、试错日志（错误原因与解决方法）；
• 终结性评估（40%）：阶段项目完成度（功能完整性）、创新点（如独特的交互设计）、展示表达（逻辑清晰度）。

配套资源

1. 工具包：Python 3.10+、turtle/matplotlib/pygame库、简易AI接口（教师预配置安全密钥）；
2. 素材库：分阶段代码模板、STEAM项目案例库（如“植物生长数据模板”“迷宫地图素材”）；
3. 安全保障：AI接口过滤敏感内容，代码运行环境限制文件操作权限，避免安全风险。

教学延伸建议

课程结束后可衔接“Python+硬件”实践（如结合micro:bit开发简易机器人），或“AI伦理讨论”（如数据隐私保护），进一步深化STEAM素养与社会责任感。