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高中信息技术Python语言教学的思考

发表时间：2021/7/23 来源：《中小学教育》2021年9月1期作者：叶晓洁

[导读] Python语言在高中信息技术教材中成为描述算法和解决问题的计算机语言，满足了新课标对程序设计语言的要求。在学习中通过解决实际问题，来体验程序设计过程、感受算法效率、掌握程序调试与运行的基本方法。

叶晓洁温州市第五十八中学 325000
【摘要】Python语言在高中信息技术教材中成为描述算法和解决问题的计算机语言，满足了新课标对程序设计语言的要求。在学习中通过解决实际问题，来体验程序设计过程、感受算法效率、掌握程序调试与运行的基本方法。
关键词：高中信息技术；Python语言；教学
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2021）9-102-01

        在教学Python过程中，应尽快让学生使用功能强大的开发环境，在前段教学中引导学生使用命令行、Shell、IDLE等进行语法测试，提高学生评估并选用Python资源与工具、有效地管理学习过程与资源、创造性解决问题的能力。在教学“函数与模块”的“实践与体验”内容之前，让学生开始使用Pycharm，学生能方便地在Pycharm中管理模块，调试和运行程序。
        一、开始Python教学前的三个步骤
        第一步，在命令行进入Python环境后，先讲range（）函数，因为range（）函数的变量具有Python语言语法普遍的特征，通过反复改变参数和对运行结果的观察，形成初步对程序调试的体验。
        第二步，进入Shell进行程序调试，教材中计算和输出字符串的样例可以满足学生的自主学习，因为Shell的界面与命令行中的Python环境类似，学生不会觉得学习困难。
        最后一步，通过IDLE学习Python语言的编辑状态下的调试过程，再在IDLE环境下完成前两步的程序，巩固Python语言的语法规则（大小写敏感、冒号用法、语句块、缩进等）。这一部分内容比较多，也有很多技巧，可以鼓励学生小组合作学习，相互启发和提示，最后总结和自己积累。
        二、清晰地讲解Python特殊的用法
        在Python中，变量无须声明，值和类型可以改变。教师通过演示和讲解，让学生理解变量的值和类型转换的过程和最终结果。
        三、教材中重点例题的教学建议
        （一）“问题与讨论”
        讨论的问题是甄别语句体（语句块）的语法格式和逻辑的正确性，教学时，可让学生分别完成“代码一”和“代码二”，结合输出的结果进行讨论。得出结论：“代码一”运行结果最后总是会输出“超速”，也就是最后一行“print（“超速”）”没有进行缩进；“代码二”的分支结构清晰，当条件成立时执行“print（“正常”）”，否则执行“print（“平均车速”，round（v，1））”和“print（“超速”）”两条语句。
        （二）“猜数游戏”
        本题是一道比较完整的例题，教材提供的资料也非常丰富，教学中可引导学生合作学习或自学。首先，引导学生自己分析任务，建立初步的模型后进行完善；然后，尝试（仔细分析）画出流程图，理清框图含义和程序运行的顺序，明确编程流程；最后，在完成程序调试的基础上，鼓励学生进行学习评价，总结解题步骤“抽象与建模”“设计算法”“编写程序”“调试运行”。
        本题中的“while”循环结构和“布尔”逻辑关系是非常重要的知识点，正是构造了“死循环”，程序才能实现输出“正确”反馈，以及“偏小”和“偏大”的提示。

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        （三）利用海伦公式求面积
        可以先让学生查找资料，了解“海伦公式”，再引出用“用典型的例题和数学思想解释一般问题”的思想。
        通过自定义Area函数来“求解分割的4个三角形面积之和”求得正多边形面积，推理出用函数和“海伦公式”求面积的误差，理解函数的应用过程：“将输入经过一定的变换和处理后得到预定的输出，函数就是一个盒子，可将反复执行的代码封装为函数”，再适时地讲解“形参和实参，直接修改形参的值不会影响实参”。
        在学习完本题后，可以补充“验证.py文件可以通过模块来导入，说明Python源文件是模块”的内容。接下来，再教学“模块的导入及应用”就非常容易了，Python的教学内容补充非常重要，要考虑到补充内容的适时性和实用性，也要实现对后面知识点教学的铺垫。
        （四）“实践与体验”
        本题是一个综合的例题，教材提供了“实践与体验”步骤的详细资料，帮助学生合作或独立完成。在教学中可以通过微课，安装“Pycharm”，并独立完成教材“绘制六边形的过程”试题或“思考与练习第6题”试题，熟悉Pycharm编程环境。
        学生输入程序后，可指导学生用file->settings->projectinterpreter，双击“pip”，搜索“pillow”，点击“pillow”，用左下角“install”来安装，或直接在库（模块）的提示上加载库（模块）。当库（模块）都加载成功后，再通过修改“RBG”参数调试程序。
        这一类数字图像处理综合例题，能够实现用项目来检验和再学习。让学生知道“用Python程序设计语言可编写具有图像处理功能的应用程序，如图像的大小和颜色调整、图像的合成、图像的滤镜添加等”。教师要关注学生核心素养的培养，通过解决综合性较强的复杂问题，让学生自觉主动地分析问题背景，从纷繁复杂的线索中提取有效信息，明确已知条件和求解的问题；通过小组讨论方式，在合作解决问题的过程中，培养学生团队协作，共享信息的意识。
        （五）“项目挑战例题”
        本题是应用Python语言实现对数据进行管理和统计的项目挑战例题，学生会使用相关数字化工具（Excel和Python）通过对生活中事物关联进行调查和数据整理，形成数据表，最终抽象和统计出数据背后的规律。教学时，建议创设一个真实的情境（可选用“寻找关联次数最多的商品”这个项目），学生统计并填写一个数据表，也可以用虚拟软件生成数据表，旨在分析数据之间的关联。
        程序在编写过程中常常会遇到困难，可以通过小组合作，查找相关资料的方法应对，教师也要进行细致的指导和项目实施方向的把控。编程输出结果后，可根据程序结果分析和讨论一下数据关联的实际意义，发掘出对新观念和新事物的积极学习态度、预测、理性判断和负责任的应对策略，在信息社会中有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，既能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全；关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题。
        高中阶段的学生已经形成了一定的思维习惯，在教学Python时，应以解决实际问题的项目式学习为基础，在程序设计时形成“随用随取”的编程方法，避免枯燥的语句和语法讲解，关注学习过程的知识积累和评价，通过自主学习与合作学习突破学习难点，鼓励资料查找和新工具的使用，形成独立使用Python建立抽象模型、构建算法、编写和调试程序的创新能力。
参考文献
[1]董国付，应根球.Python编程基础与案例集锦[M].北京：电子工业出版社，2019:126-127.
[2] 闫寒冰.信息技术教材（必修1）：数据与计算[M].杭州：浙江教育出版社，2019:87.
[3] 中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准[M].北京：人民教育出版社，2017.