高中信息技術課“Python”引入方式初探

譚杰文

【摘要】發展人工智能是國家對未來發展需要的思考，高中階段引入Python課程是國家未來發展人工智能學習和建立人工智能高地的重要途徑，嘗試用不同的方式在高中信息技術課中引入Python編程課程，總結出一些比較行之有效的教學方法，并形成常規的教學手段，提高高中階段Python編程課程的教學質量，提高高中學生的計算思維和利用程序解決問題能力，是教育現代化中發展人工智能學習一種革新的手段。

一、引言

新課標將計算機編程和算法學習放到了高一必修模塊，這凸顯了目前國家對于計算機編程和算法學習的重視。在2017年國家制定的《新一代人工智能發展規劃》中，要求逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，打造人工智能創新高地?！癙ython”作為當前和人工智能最親近的語言，理所當然成為開設人工智能科目課程的必然選擇。浙江省、北京市、山東省三地已經把”Python“納入中小學信息技術課程和高考內容體系，廣東省最新的信息技術教材《數據與計算》，也涉及大部分的Python知識內容。因此，中學開展“Python”課程學習，刻不容緩。

二、當前高中學生對編程知識認知的現狀分析

目前，從小學階段到高中階段，只有到了初中階段才開始開設有VB編程課內容，而其中內容的覆蓋面也比較少，只涉及到一些基本的語法基礎和理論，高中階段也并沒有開設難度更高、內容更多的編程課程，因此當前的高中學生對于編程知識方面的理解相對是比較陌生的，對于編程解決問題和人工智能等概念也相對籠統。

三、在高中班別中引入“Python”學習的幾種方式嘗試

1.照本宣科，直接講述引入方式：

直接向學生講述“Python”是一種解釋型語言、是一種高級編程語言，介紹這種語言功能強大，免費、開源;類庫極其豐富，不管是傳統的Web開發、軟件開發、數據分析、網絡爬蟲、機器學習等很多方面都能勝任。然后向學生介紹她的搭建環境、所使用的IDE軟件有哪些，如何編寫代碼及運行代碼。通過前面的基本介紹后，按照常規學習編程的方法，開始向學生講授”Python“的變量類型及運算符等知識。

2.提出問題用Python解決問題方式引入：

問題1：想知道自己的體重指數嗎？輸入體重和身高數據，通過計算輸出體重指數值。把輸出的體重指數和BMI表對比，查看不同人群的體重指數屬于“偏低”、“正?！?超重”、“ 肥胖”中的哪一種。

教師在學生面前用Python編寫程序代碼，用Input函數和Float函數完成數據輸入和轉換，然后通過體重指數計算公式計算出當前數據的體重指數數值，用Print函數輸出體重指數結果數值。程序編寫調試完成后，教師先讓幾個學生指定身高和體重數據，在教師電腦上運行程序得到輸出數值，將輸出的數值和BMI表進行比較，得到結果。然后教師把Python程序文件和BMI表文件發到學生電腦上，讓學生自己親身嘗試使用這個程序，讓他們尋找不同人群不同輸入數值會得到什么樣的測試結果。

問題2：猜數字游戲，輸入一個數，判斷輸入數是否和系統隨機生成數相等，如果不相等，輸出此輸入數是大于或者是小于隨機數，繼續重復輸入判斷，如果相等，則輸出祝賀語句和輸入總次數，程序結束。

教師在學生面前編寫程序代碼，利用Python的Random庫的Randint函數生成一個隨機整數，然后用Python while循環語句判斷輸入數和隨機數是否相等，輸出結果。程序編寫測試完成后，教師在電腦上運行程序，讓學生猜數字，直到正確猜到隨機為止;然后教師把程序文件發到學生電腦上，讓學生單獨體驗，最后，讓同學之間相互猜數字，看誰能最快猜到。

3.通過繪制圖形激發興趣引入：

通過Python中的Turtle庫，用這個庫繪制多種不同的圖形，教師向學生展示Python Turtle庫畫圖的能力，具體操作如下：

第一個實踐操作：教師首先打開Python自帶的IDLE，利用import 指令導入turtle庫，讓學生指定圓的半徑， 用circle函數畫圓、加入steps參數畫多邊形。然后讓學生打開Python的IDLE，輸入import turtle 指令后用circle函數畫圓、畫多邊形。

第二個實踐操作：教師在IDLE文件菜單中新建文件，編寫利用turtle庫畫圖代碼，并用input函數通過輸入參數指定圓的半徑和填充顏色，程序調試完成后保存，把程序文件發到學生電腦，讓學生打開并按F5運行，讓他們輸入自己喜歡的顏色和圓的半徑，查看運行效果。

第三個實踐操作：教師利用for循環語句編寫一個畫五角星的程序，并用input函數通過輸入參數指定五角星大小、坐標位置和填充顏色，程序調試完成后保存，把程序文件發到學生電腦，讓學生運行程序，輸入他們自己喜歡的顏色、五角星位置和大小。查看運行效果。

四、通過以上幾種不同方式引入Python課程后的小結

1.用第一種方式引入Python編程課，看到學生對編程語言有點難以理解，對編程學習積極性不大。繼續用這種方式上幾節課后，有些學生學習熱情低落，甚至個別出現厭倦情緒， 學習的效果比較差。

2.第二種方式引入Python編程課，能勾起學生的求知欲;編程只用短短幾行代碼就能解決問題，消除了他們對編程的敬畏感，提起了他們對學習編程的興趣，學習編程的積極性也大大提高，在之后幾節課用同樣的方式上課，他們學習編程的熱情很高，學習效果也不錯。

3.用第三種方式引入Python編程課，學生好奇、好玩的心理讓他們對Python編程產生濃厚的興趣，學習的積極性也很高，之后學習Python編程的課堂氛圍也很好。

五、總結

對于學生來說，學習編程的第一課非常重要，通過幾個班用不同的上課方式發現，只要開始的時候能夠學生的學習積極性調動起來，接下來的課程就會容易很多，學生學習編程的氛圍就會活躍起來，大家可以共同探討編程學習上遇到的問題，互相幫助。如果第一課沒有調動起學生的對編程學習的積極性，那么接下來課程學習中，有些學生會出現一點抗拒的情緒，興趣不高，課堂比較冷清。

最后，我們發現，對于學習Python編程，普通高中的學生只是被動的學習者，他們需要教師通過不的教學方式去激發他們自身對Python編程學習的興趣和積極性，從第一課的引入到后面基礎知識的學習，必須要調動他們對Python編程學習的積極性。另外，教師Python課中，有層次地、適當地向他們灌輸如何利用計算機解決問題的基本思想和方法，并用Python編程語言解決一些相應的實際應用問題，他們對編程語言的理解會更好，他們對問題的解決能力、計算思維、信息素養、編程能力都得到了很大提高。