高中信息技術python模擬程序的編寫及應用

于雁

摘要：Python程序設計語言具有開源性、語言結構和形式簡潔、擴展性強等特點，是目前計算機編程領域中主流編輯語言。由于其簡單易懂容易上手和人門的優勢，目前已經在國內外很多高中學習中開設課程。因此，研究高中信息技術python模擬程序的編寫及應用具有重要意義。介紹了Python程序設計語言的優勢，從Python語言程序設計的教學層次和具體實施方案兩個維度介紹了Python模擬程序在高中信息技術教學中的應用思路。設計了包括基本數據類型、基本數據類型、復合數據類型、函數與模塊等課程理論教學內容。

關鍵詞：高中信息技術;python;模擬程序;編寫;應用

中圖分類號：x799 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）30-0224-02

1概述

隨著信息社會的發展以及計算機技術日益進步，新時代初高中學生除了要掌握基礎的計算機操作和應用外，還需要具備一定的編程能力。計算機程序設計是高中信息技術的核心課程，是實現程序編寫的高級語言，介紹了程序設計的基本思維，是學生后續計算機課程學習的理論基礎。傳統的編程語言，如C語言，Java等為了功能的全面性往往采用了復雜的語言結構，在編程語言的學習中，學生往往需要掌握大量語法細節，學習量和學習任務較重，限制了編程語言在其他領域的應用。Py-thon程序設計語言以其開源性、語言結構和形式簡潔、擴展性強等優勢已經逐漸成為計算機編程領域中主流編輯語言。因此，研究高中信息技術python模擬程序的編寫及應用具有重要意義。

2Python語言的優勢

Python程序設計語言起源于1989年，由荷蘭計算機數學家吉多·范羅蘇姆設計。自Python程序設計語言問世以來便在教育界和計算機領域引起了廣泛的關注，國外一些學校和研究院從很早便發覺了Python程序設計語言在教學領域的潛在價值，并開展了相關教學實踐。在國外一些發達國家中，排名前百的高中和大學超過6成均開設了Python以及相關課程編程語言的課程，其中部分學校已經將計算機專業課程設計中的第一編程語言從java改成了Python，逐漸淘汰了早期包括c語言在內的一些計算機編程語言。相比于國外，國內計算機教育相對保守和滯后，目前開設Python程序設計語言課程的學校不多，北京一些高中在近幾年開設了Python程序設計語言課程，并且得到了較好的教學反饋，學生在計算機編程專業的成績也有所提高。隨著python編程語言的發展，將在校園信息技術教學中占據越來越重要的位置。

Python程序設計語言的語法結構相對簡單，程序語言形式簡潔，對于語法要求相對較低，風格上非常解決英語，對于高中學生及編程基礎少的初學者來說容易人門和上手。Python程序設計語言注重計算編程問題的解值，作為利用計算機解決問題的工具語言之一，Python語言是公認的、最接近自然語言的編程語言。

Python程序設計語言是一種開源軟件，擁有開放的編程語言交流社區，能夠為全世界范圍內的編程愛好者提供學習和交流的互動平臺。Python語言還具有較強的移植擴展性，由于Python程序設計語言的設計思想及語言風格代表了近幾年計算機編程技術的發展，與其他語言的兼容性較強，可以用C語言進行編寫，另外Python程序設計語言作為一個腳本，擁有程序運行的所必須的源代碼，因而可實現跨平臺的交流，為物聯網、人工智能以及大數據云計算提供了語言基礎。Python語言具有豐富的數據資源庫，涵蓋了數據分析領域中的web開發、數據庫接口以及科學計算等功能，為學生進一步的擴展學習提供了途徑。

3Python模擬程序在高中信息技術教學中的應用思路

3.1Python語言程序設計的教學層次

由于Python程序設計語言具有很強的開源性和可讀性，因而可以將Python語言的設計內容分為Pvthon基礎和Python生態圈兩大部分。Python基礎是標準意義上的程序語言設計，主要解決程序設計方法問題，梳理問題的提出到解決過程中的思路。Python生態圈主要指第三方函數數據庫的應用，Python生態圈也是Pvthon程序語言有別于其他編程語言的關鍵功能。針對與不同的部分，Python語言設計教學可分為兩個不同的層次，第一種就是計算機基礎程序設計，一般在高中計算機課程中開設，作為非專業的入門公共課程;另一種是專業編程課程，一般為有一定專業知識基礎的人群開設。

兩種層次的教學目標有所不同。作為公共基礎課，Pymon語言教學側重Python基礎，Python生態圈僅提供一定的方向指導，具體課程內容偏重基礎算法講解。以排列組合問題為例，在介紹列表sort方法和內置函數外，還應介紹選擇排序、插入排序等基本排序算法。作為專業應用課程，Python語言教學側重第三方函數庫的應用，重點介紹了利用Python語言解決學科領域相關問題的方法，不需要在講解基礎的邏輯和算法。

3.2Python高中信息技術教學中的具體實施方案

（1）課程理論教學內容。Python教學內容應以問題為導向，按照問題一算法一程序的思維邏輯進行問題求解。具體設計內容框架見圖1。

基本數據類型主要包括Python編程語言中各類數據對象的表示方法、常用函數及表達式、基本運算規則和表達形式等內容。

基本數據類型主要指順序、循環和選擇三種控制結構。其中，順序結構包括語句賦值、數據輸入和數據輸出等，選擇結構包括運算條件的描述、選擇結構的實現和條件運算等，循環結構主要包括了while循環結構、for循環結構、各類循環控制和循環嵌套語句等。

復合數據類型主要是字符串的處理、列表與元組的應用、字典與集合的應用。字符串處理具體指字符串的檢索、編碼、分片等字符串相關操作。列表與元組具體指針對序列的通用操作、針對列表的特有操作和列表與元組的相互轉化。字典與集合的應用則是指與字典、集合相關的操作。

函數與模塊主要包括了相關函數的定義和函數的調用，具體還包括了函數的參數設置、函數嵌套以及遞歸調用等。

其余課程內容設置相對簡單，文件操作主要指文件的打開、關閉操作，二進制文件的處理等。圖形繪制主要涉及Tkint-er圖形數據庫、圖形事件處理及應用。圖形用戶界面主要對常用控件進行布局，設置調整對話框參數等。第三方模塊庫主要指函數數據庫的應用，包括Python語言在其他專業學科和領域中的應用。

（2）課程實踐內容設置。學生在學習過Python編程語言基礎課程內容后需要進一步學習實踐內容，實踐課程要求學生能夠獨立完成具有一定復雜度的設計項目，在完成項目設計的過程中，需要綜合利用Python編程語言基礎知識分析和解決實際問題。在運用Python編程語言的過程中，通過分析問題、編輯算法、編寫程序、調試程序后，學生的基本計算機能力會有大幅度提高，在分析問題、解決問題能力上會有質的提升。

典型的課程設計內容主要包括以下幾點：繪制各類型曲線和特殊圖形、設計相關程序、設計用戶圖形界面、求解線性方程等科學計算問題、處理和轉義自然語言等。這設計課程內容時，要求學生首先根據要分析的問題建立相關數學模型，設計和編輯最優的算法，在對程序進行設計和調試后，根據結果進行評估和分析。一般來講，在問題求解方式上通常有基本算法、Python標準庫求解、第三方庫代碼復用三種主流算法。這其中的重點是第三方庫的正確使用，如矩陣算法中NumPy模塊的使用，SciPy模塊的科學計算，Matplotlib模塊的數據可視化管理。由于高中學生Python編程課時相對較短，前期專業知識基礎缺乏，一些相對專業的高級應用暫時無法開展，如網絡爬蟲技術和數據挖掘技術等。

4結束語

高中信息技術課程是一門對技術條件、師資力量、實踐性等內容要求較高的計算機課程。由于Python是開源語言，擁有很多第三方動態庫，在高中信息技術課程教學中對于Python內容和庫的選擇尚且缺乏標準。另外，Python語言進人高中信息技術課程內容的時間相對較短，缺少完善的教學體系和師資隊伍。從目前高中信息技術課程發展情況來說，python模擬程序的編寫及應用是高中信息技術課程發展過程中的關鍵環節。