Python程序设计在高中信息技术教学中的应用探究

Python程序设计在高中信息技术教学中的应用探究

赖诗有

福建省德化第一中学

摘要：Python程序设计语言具有开源性、语言结构和形式简洁、扩展性强等特点，是目前计算机编程领域中主流编辑语言。由于其简单易懂容易上手和人门的优势，目前已经在国内外很多高中学习中开设课程。因此，研究高中信息技术python模拟程序的编写及应用具有重要意义。介绍了Python程序设计语言的优势，从Python语言程序设计的教学层次和具体实施方案两个维度介绍了Python模拟程序在高中信息技术教学中的应用思路。设计了包括基本数据类型、基本数据类型、复合数据类型、函数与模块等课程理论教学内容。

关键词：高中信息技术；python；模拟程序；编写；应用

1概述

随着信息社会的发展以及计算机技术日益进步，新时代初高中学生除了要掌握基础的计算机操作和应用外，还需要具备一定的编程能力。计算机程序设计是高中信息技术的核心课程，是实现程序编写的高级语言，介绍了程序设计的基本思维，是学生后续计算机课程学习的理论基础。传统的编程语言，如C语言，Java等为了功能的全面性往往采用了复杂的语言结构，在编程语言的学习中，学生往往需要掌握大量语法细节，学习量和学习任务较重，限制了编程语言在其他领域的应用。Py-thon程序设计语言以其开源性、语言结构和形式简洁、扩展性强等优势已经逐渐成为计算机编程领域中主流编辑语言。因此，研究高中信息技术python模拟程序的编写及应用具有重要意义。

2Python语言的优势

Python程序设计语言起源于1989年，由荷兰计算机数学家吉多·范罗苏姆设计。自Python程序设计语言问世以来便在教育界和计算机领域引起了广泛的关注，国外一些学校和研究院从很早便发觉了Python程序设计语言在教学领域的潜在价值，并开展了相关教学实践。在国外一些发达国家中，排名前百的高中和大学超过6成均开设了Python以及相关课程编程语言的课程，其中部分学校已经将计算机专业课程设计中的第一编程语言从java改成了Python，逐渐淘汰了早期包括c语言在内的一些计算机编程语言。相比于国外，国内计算机教育相对保守和滞后，目前开设Python程序设计语言课程的学校不多，北京一些高中在近几年开设了Python程序设计语言课程，并且得到了较好的教学反馈，学生在计算机编程专业的成绩也有所提高。随着python编程语言的发展，将在校园信息技术教学中占据越来越重要的位置。

Python程序设计语言的语法结构相对简单，程序语言形式简洁，对于语法要求相对较低，风格上非常解决英语，对于高中学生及编程基础少的初学者来说容易人门和上手。Python程序设计语言注重计算编程问题的解值，作为利用计算机解决问题的工具语言之一，Python语言是公认的、最接近自然语言的编程语言。

Python程序设计语言是一种开源软件，拥有开放的编程语言交流社区，能够为全世界范围内的编程爱好者提供学习和交流的互动平台。Python语言还具有较强的移植扩展性，由于Python程序设计语言的设计思想及语言风格代表了近几年计算机编程技术的发展，与其他语言的兼容性较强，可以用C语言进行编写，另外Python程序设计语言作为一个脚本，拥有程序运行的所必须的源代码，因而可实现跨平台的交流，为物联网、人工智能以及大数据云计算提供了语言基础。Python语言具有丰富的数据资源库，涵盖了数据分析领域中的web开发、数据库接口以及科学计算等功能，为学生进一步的扩展学习提供了途径。

3Python模拟程序在高中信息技术教学中的应用思路

3.1Python语言程序设计的教学层次

由于Python程序设计语言具有很强的开源性和可读性，因而可以将Python语言的设计内容分为Python基础和Python生态圈两大部分。Python基础是标准意义上的程序语言设计，主要解决程序设计方法问题，梳理问题的提出到解决过程中的思路。Python生态圈主要指第三方函数数据库的应用，Python生态圈也是Python程序语言有别于其他编程语言的关键功能。针对与不同的部分，Python语言设计教学可分为两个不同的层次，第一种就是计算机基础程序设计，一般在高中计算机课程中开设，作为非专业的入门公共课程；另一种是专业编程课程，一般为有一定专业知识基础的人群开设。

两种层次的教学目标有所不同。作为公共基础课，Pymon语言教学侧重Python基础，Python生态圈仅提供一定的方向指导，具体课程内容偏重基础算法讲解。以排列组合問题为例，在介绍列表sort方法和内置函数外，还应介绍选择排序、插入排序等基本排序算法。作为专业应用课程，Python语言教学侧重第三方函数库的应用，重点介绍了利用Python语言解决学科领域相关问题的方法，不需要在讲解基础的逻辑和算法。

3.2Python高中信息技术教学中的具体实施方案

（1）课程理论教学内容。Python教学内容应以问题为导向，按照问题一算法一程序的思维逻辑进行问题求解。

基本数据类型主要包括Python编程语言中各类数据对象的表示方法、常用函数及表达式、基本运算规则和表达形式等内容。

基本数据类型主要指顺序、循环和选择三种控制结构。其中，顺序结构包括语句赋值、数据输入和数据输出等，选择结构包括运算条件的描述、选择结构的实现和条件运算等，循环结构主要包括了while循环结构、for循环结构、各类循环控制和循环嵌套语句等。

复合数据类型主要是字符串的处理、列表与元组的应用、字典与集合的应用。字符串处理具体指字符串的检索、编码、分片等字符串相关操作。列表与元组具体指针对序列的通用操作、针对列表的特有操作和列表与元组的相互转化。字典与集合的应用则是指与字典、集合相关的操作。

函数与模块主要包括了相关函数的定义和函数的调用，具体还包括了函数的参数设置、函数嵌套以及递归调用等。

其余课程内容设置相对简单，文件操作主要指文件的打开、关闭操作，二进制文件的处理等。图形绘制主要涉及Tkint-er图形数据库、图形事件处理及应用。图形用户界面主要对常用控件进行布局，设置调整对话框参数等。第三方模块库主要指函数数据库的应用，包括Python语言在其他专业学科和领域中的应用。

（2）课程实践内容设置。学生在学习过Python编程语言基础课程内容后需要进一步学习实践内容，实践课程要求学生能够独立完成具有一定复杂度的设计目，在完成项目设计的过程中，需要综合利用Python编程语言基础知识分析和解决实际问题。在运用Python编程语言的过程中，通过分析问题、编辑算法、编写程序、调试程序后，学生的基本计算机能力会有大幅度提高，在分析问题、解决问题能力上会有质的提升。

典型的课程设计内容主要包括以下几点：绘制各类型曲线和特殊图形、设计相关程序、设计用户图形界面、求解线性方程等科学计算问题、处理和转义自然语言等。这设计课程内容时，要求学生首先根据要分析的问题建立相关数学模型，设计和编辑最优的算法，在对程序进行设计和调试后，根据结果进行评估和分析。一般来讲，在问题求解方式上通常有基本算法、Python标准库求解、第三方库代码复用三种主流算法。由于高中学生Python编程课时相对较短，前期专业知识基础缺乏，一些相对专业的高级应用暂时无法开展，如网络爬虫技术和数据挖掘技术等。

4结束语

高中信息技术课程是一门对技术条件、师资力量、实践性等内容要求较高的计算机课程。由于Python是开源语言，拥有很多第三方动态库，在高中信息技术课程教学中对于Python内容和库的选择尚且缺乏标准。另外，Python语言进入高中信息技术课程内容的时间相对较短，缺少完善的教学体系和师资队伍。从目前高中信息技术课程发展情况来说，python模拟程序的编写及应用是高中信息技术课程发展过程中的关键环节。