高中信息技術Python教學工具介紹

宣 茹

隨著《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的頒布，高中信息技術教學更加注重學生信息素養的培養。高中信息技術教學內容大都圍繞Python編程實現，而編程的實現脫離不了編程工具的輔助。在新課程教學探索初期，可供選擇的軟件非常豐富，幾款目前教師常用的Python教學工具分析如下。

一、“元老”級別——IDLE

IDLE作為Python官方軟件自帶的集成開發環境，是Python語言開發后最早與之配套的開發環境，被稱為Python“元老級”軟件。

（一）軟件特點

安裝：IDLE的安裝比較簡單，在官網下載Python后默認安裝IDLE集成開發環境。需要注意的是，不同Python版本都有其專用的IDLE，在電腦允許多個Python版本共存的情況下，使用時要注意選擇自己需要的IDLE版本。

界面：IDLE的操作界面有兩個，分別為交互式界面和文件式界面，默認打開的為交互式界面。有需要時可以通過交互式界面新建文件式界面，文件式界面會以新的窗口打開。在不安裝其他擴展功能的情況下，軟件本身為全英文的操作界面，英文薄弱的學生需要花時間了解軟件的基本操作后才能簡單使用，對軟件進行個性化設置或是掌握更多功能則有一定難度。

編寫與運行：IDLE每一行代碼前沒有行數提示，只有在選中代碼的情況下才會在右下角顯示該行代碼所在行數（如圖1所示）。這種情況下，學生在對代碼進行糾錯和講解時很難快速定位到對應行數；IDLE沒有代碼自動補全功能，所有代碼都需要完整地輸入，且沒有提示文字。對于新手來說，可以鍛煉他們對代碼中保留字和書寫規范的記憶，讓他們更好地熟悉Python編程。然而，對于培養編程思維和更強調編程速度的學生來說，自動補全功能可以大大提高編程效率。此外，文件模式下運行代碼和結果界面不在同一個窗口中，學生在對代碼進行測試時需要在兩個窗口不停切換。

圖1 IDLE運行界面

（二）使用情況

這款“元老”級別的Python編程集成環境是目前使用率較高的一款，主要出于以下三方面的考慮：第一，教科版高中信息技術教材中部分提到Python編程的截圖和操作都針對IDLE，教學中使用IDLE演示畫面更便于配合教材；第二，IDLE是Python官方網站下載后自動安裝完成，無須教師另外下載軟件安裝；第三，部分教師第一次接觸Python編程，不會進行過多個性化軟件的選擇。

二、小巧實用——Thonny

Thonny是由塔爾圖大學開發的一款適合初學者的集成開發環境。它的調試器專為學習和教學編程而設計，對電腦配置要求不高，小巧實用，非常符合目前高中的學情。［1］

（一）軟件特點

安裝：Thonny安裝步驟簡單，且內置Python3，在未安裝Python的情況下，能一步到位。在安裝時可對語言進行選擇，安裝難度不大。

界面：Thonny界面簡潔，采用直觀的UI模式，與學生熟悉的辦公軟件界面非常相似；提供全中文模式，學生易上手，不需要教師講解太多關于軟件的操作；交互模式和文件模式都處在同一個界面下（如下頁圖2所示），學生不需要切換窗口，畫面簡潔；自帶趣味性較強的turtle，且可直接引用，不需要安裝turtle第三方庫，其繪制圖形窗口可自由調節，支持邊調試邊繪制（如下頁圖3所示）。

圖2 Thonny操作界面

圖3 Thonny運行界面

編寫與運行：每行代碼前都有行標，利于學生閱讀和糾錯；具有代碼Tab鍵自動補全功能，能幫助學生快速、準確地編寫代碼；運行代碼圖標形象突出，操作方便；支持一鍵調試腳本和同時打開多個文件，方便學生對比學習。

（二）使用情況

Thonny除了小巧、安裝方便、易于操作等主要特點外，還支持一鍵調試腳本。特別是在講解遞歸相關知識時，IDLE中需要調入調試器并填寫相關代碼，而Thonny的一鍵調試腳本功能就能直接使用，輕松且清晰地把每一層遞歸講解清楚。［2］

三、界面清新——海龜編輯器

海龜編輯器是編程貓品牌旗下的一款編程軟件，面向少兒而開發，界面與背景明快、清新。基于其強大的產業鏈，目前市面上很多培訓機構和書籍都以該軟件為基礎進行編寫，與一般編程軟件相比，功能不遜色，且操作便捷。［3］

（一）軟件特點

安裝：海龜編輯器支持網頁編程和軟件下載安裝編程兩種使用方式，編程界面完全相同，方便學生在不同外部環境下無縫銜接使用。同時，它支持用戶發布自己的編程作品，能有效增強學生的成就感。

界面：海龜編輯器的定位為少兒編程，其操作界面在UI的基礎上做了很多獨特的設計。軟件的默認字體比一般的軟件設計更大，且經過加粗，有利于保護學生的視力。整個界面顏色鮮艷，不同模塊之間采用不同顏色，更便于初學者操作。海龜編輯器同時有積木模式和代碼模式（如圖4所示），兩個模式可以同時左右分屏顯示，也可以單獨顯示。積木模式下，可以和現在小學生所學習的Scratch編程相結合，學生能夠較快上手，即使沒有相關軟件的使用經驗也可以通過積木拖拽的形式快速完成代碼編寫，能夠有效打開學生解決問題的思路。當學生具備一定的Python編程經驗后，也可以轉成Python編程模式。

圖4 海龜編輯器操作界面

編寫與運行：海龜編輯器的運行按鈕是單獨的且位置明顯；運行結果界面與主界面在同一窗口下，界面之間不需要切換。其他特點與Thonny類似，突出的優勢是它比其他軟件更方便安裝第三方庫，只要點擊菜單欄中的“庫管理”按鈕，在出現的列表里選擇自己需要安裝的第三方庫，直接點擊對應庫的“安裝”按鈕即可，不需要像其他軟件一樣進入后臺安裝。

（二）使用情況

對于部分在小學階段學過Scratch編程的學生來說，使用海龜編輯器基本可以實現輕松操作。而對于高中才接觸編程的學生來說，和專業軟件相比，海龜編輯器這種圖形化編程軟件更易于接受，所以這款軟件也是很多教師的首選。在教學中，教師可以從積木拖拽慢慢轉變到Python編程，讓學生了解代碼的編輯原理后，再進行代碼的學習，循序漸進。另外，編程貓品牌旗下有一系列配套練習編程的素材和書籍可供學有余力的學生進行拓展學習。

四、直觀流程——畫程

畫程軟件是一款用畫圖的方式進行編程的軟件，以流程圖的方式表示算法。該軟件能自動把流程圖轉成需要的編程語言，使編程語言的展示更加直觀。［4］

（一）軟件特點

安裝：畫程軟件安裝比較簡單，用戶下載軟件后雙擊即可自動安裝完成。需要注意的是，在選擇安裝文件包時，有一些畫程軟件可能攜帶病毒，安裝完成后需要做相應的安全檢查，以防電腦中毒。

界面：畫程軟件的界面和海龜編輯器有一定的相似之處，都采用圖形拖拽的編程方式，但其本質不同，海龜編輯器采用的是積木模式，畫程軟件則是流程圖轉換方式，通過起止框、輸入框、輸出框、處理框、判斷框等流程圖符號進行算法展示。另外，編程工具欄中的相關功能按鈕以圖形化方式表示（如圖5所示），更利于學生的理解。

圖5 畫程軟件操作界面

編寫與運行：畫程軟件的編寫方式是單向的，只能通過編譯流程圖后輸出代碼，不能通過代碼反向輸出流程圖。畫程軟件本身不支持代碼編寫，其運行方式與Thonny類似，功能也相差不大。

（二）使用情況

在高中信息技術教科書中有很多章節提到了流程圖的相關概念，很多代碼的實現也是先通過展示算法流程圖后再編寫代碼。教師在對相關知識點進行講解時，就會用到畫程這個軟件。畫程軟件在Python編程學習中算是一個比較特殊的編程工具，剛接觸相關知識點時，為了讓學生更直觀地了解流程圖，教師會使用畫程軟件來展示，但等學生熟悉流程圖后，使用頻率就很少。直接原因還是很多流程圖轉換的代碼并不能直接編譯使用，大部分教師偏向于以圖片的形式展示流程圖后再根據流程圖編寫代碼。

五、線上編程——氦星人

氦星人是由社會組織針對高中信息技術教學開發的免費在線編程平臺，教師直接申請就能免費試用。

（一）軟件特點

安裝：氦星人這種在線編程平臺最大的優勢就在于不需要安裝，直接在瀏覽器中打開相應網址就能使用。與編程貓的在線編程方式不同，它主要針對題目進行解答式編程，更像是一個個通關小游戲。

界面：整個平臺的界面干凈簡潔，學生通過用戶名密碼登錄后就可以進行編程。選好學習的課程和對應練習題后，編程題目中會有題目描述、輸入格式、輸出格式、數據范圍與提示、樣例等，學生可以根據題目要求來完成對應代碼的編寫。氦星人平臺的編寫界面內嵌在網頁中，題目和編程框在同一個頁面里，學生不需要再打開其他軟件，且網頁上編程界面和普通編程軟件基本相同。為了與學生的界面相區分，平臺還提供了教師管理界面，方便教師對課程進行建設和管理學生，了解學生對于知識點的掌握情況。

編寫與運行：氦星人平臺在編寫代碼時也提供高亮和自動補全功能，運行結果可通過彈出新的對話框進行展示。此外，該平臺可以根據學生代碼的運行結果與預設結果進行匹配，實現自動批改作業，大大減輕教師檢查代碼的壓力。

（二）使用情況

氦星人平臺建成初期的使用人數較少，但隨著平臺功能的不斷完善，使用該平臺的教師越來越多，特別是在進行信息技術線上教學時，該平臺為教師提供了很多方便。氦星人平臺能同時適用于電腦和手機，學生不需要安裝軟件，只要在瀏覽器中輸入相關網址即可完成編程作業，教師在線上能及時了解學生的掌握情況。教師還可以通過該平臺對學生進行測試，平臺能即時反饋學生成績，讓教師更及時地了解學生的學習情況。

六、總結與建議

綜上，在具體使用過程中，考慮到諸多方面的情況，加之在正式的江蘇信息學測中只提供IDLE，IDLE是教師必選的一個軟件。Thonny和海龜編輯器實現的功能差不多，Thonny對電腦硬件的要求較低，老版電腦也能順暢運行；海龜編輯器內容豐富，可以做很多實用新奇的拓展代碼練習，但對電腦配置有一定要求。根據實際情況選其一就完全能滿足日常教學要求。畫程軟件可以用于講解流程圖的初期教學和后期繪制。氦星人平臺比較適合于線上教學和對學生進行知識點測試。總之，輔助教學的工具很多，選擇一款適合的才是最好的。