Python在小學數學應用中的可行性研究

駱梅

摘 要：人工智能掀起了下一輪互聯網變革浪潮的新引擎，人工智能技術已經滲透到各個行業，深刻改變了人們的日常生活。小學教育作為教育體系中的首要階段，實施人工智能相關教育就顯得尤為重要和迫切，而作為人工智能學習首選的編程語言Python就自然而然地走入我們的視野，從Python在小學數學教育中的應用研究出發，探討Python與小學數學教育結合的可行性，以推動小學數學教育的與時俱進。

關鍵詞：Python;小學;數學;教育;應用

一、可行性分析

很多人可能都會有疑問，小學生學習Python可以學懂嗎？其實小學5年級學生（11歲左右）都可以學習Python語言，這個年齡段的孩子思維模式和認知能力都已經可以接受Python語言課程。一些在IT行業的名人很多都是從小學習編程知識，比如：Uber創始人特拉維斯·卡蘭尼克6歲開始學習編程;Google人工智能AlphaGo的創始人德米什·哈薩比斯8歲開始學習編程;特斯拉、SpaceX火箭公司創始人埃隆·馬斯克9歲開始學習編程;扎克伯格11歲開始學習計算機編程，創辦Facebook;比爾·蓋茨13歲學習計算機編程，創辦微軟;李開復10歲開始學習編程，成為唯一一位在蘋果、微軟、谷歌三大公司擔任過高管的華人。讓小學生學習Python編程，并不只是要掌握編程的能力，更重要的是可以訓練其編程思維，并將其應用在具體問題解決上。

二、Python求解小學數學問題的可行性

小學生學習Python編程知識只是一個開始，如何將學習到的Python知識應用到某些問題的解決上才是最根本的，而在小學階段將Python編程知識應用到求解數學問題上是最直接有效的方式。下面我們將使用Python編程知識求解幾個典型的小學數學問題，以說明Python在求解小學數學問題上的可行性。

1.求解雞兔同籠問題

假設共有雞、兔30只，腳90只，求雞、兔各有多少只？

解題思路：使用窮舉法進行求解，雞兔一共30只，那么我們假設只有1只雞，那么兔29只，這種情況下雞兔的腿數為：1× ?2+29×4=118，不等于90，那么雞1只，兔29只不符合要求。假設雞2只，兔28只，這種情況下雞兔的腿數為：2×2+28×4=116不等于90，那么雞2只，兔28只不符合要求。以此類推，直到雞兔的腿數等于90時，就可得出雞兔的只數。Python代碼如下：

for chicken in range （0，30）：

rabbit = 30 - chicken

chickenLeg = 2 * chicken

rabbitLeg = 4 * rabbit

if chickenLeg + rabbitLeg == 90：

print（"雞{0}兔{1}".format（str（chicken），str（rabbit）））

2.求解猴子吃桃問題

猴子第1天摘下若干個桃子，當時就吃了一半，還不過癮，又多吃了一個。第2天早上又將剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一個。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半，另加一個。到第10天早上再吃的時候，就只剩下一個桃子了。求第1天共摘了多少個桃子。

解題思路：本題要逆向思維思考，第10天還沒吃，就剩1個，說明第9天吃完一半再吃1個還剩1個，假設第9天還沒吃之前有p個桃子，可得：p÷2×1=1，可得p=4。以此類推，即可算出第1天的桃子數。在代碼中，我們定義第10天還沒吃之前的桃子數量為p=1，之后從9至1循環9次，根據上述公式反推為p=（p×1）×2可得第1天還沒吃之前的桃子數量。for循環中的print（）語句是為了驗證推算過程而增加的。Python代碼如下：

p=1

print（"第10天吃之前就剩1個桃子"）

for i in range（9， 0， -1）：

? ?p=（p + 1）*2

? print（"第{0}天吃之前還有{1}個桃子".format（i，p））

print（"第1天共摘了{0}個桃子".format（p））

三、存在的困難

雖然將Python編程知識應用于解決小學數學問題是可行的，但是將其全面推廣還是存在一些困難的，具體如下所示：

1.基礎設施問題

地區差異性導致廣大農村地區的基礎設施跟不上，有些小學都沒有統一機房，導致Python教學無法正常進行，更不用說將其應用到具體數學問題的求解上。

2.師資問題

小學師資有限，尤其是農村地區，懂Python編程知識的老師少之又少，及時培訓老師學習Python編程知識也需要一定的時間。

3.教材編寫問題

畢竟在我國推行小學Python教學才剛剛起步，我們的教材不像國外那么豐富和成熟，還需要在具體教學中對教材內容進行修正和改進，以適應具體的教學要求，這也在一定程度上阻礙了其推廣。

學習Python不像學習音樂、美術那樣會有立竿見影的效果，學習Python以及將Python應用于數學問題的解決上有助于鍛煉學生的邏輯思維、數學能力、創造能力以及解決問題的能力，但這些都需要一個潛移默化、持續積累的過程，因此，推廣小學生學習Python，并將學習到的Python編程知識應用在數學問題的解決上只是一個開始，我們還需要很長的路要走。

參考文獻：

[1]芒努斯·利·海特蘭德.Python基礎教程（第3版）[M].人民郵電出版社，2018-02.

[2]胡宏彪.和孩子一起玩編程[M].人民郵電出版社，2018-01.

[3]薛金星.小學教材全解[M].北京師范大學出版社，2018（4）.

[4]喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆斯.翻轉課堂與混合式教學：互聯網+時代，教育變革的最佳解決方案[M].中國青年出版社，2018-01.

編輯 劉瑞彬