核心素養(yǎng)視角下高中信息技術(shù)大單元教學實踐研究
——以Python處理體能測試表格教學為例

仵子俊 安徽省阜陽市紅旗中學

● 項目背景

為了貫徹落實健康第一的指導思想，完成《國家學生體質(zhì)健康標準》測試，促進學生積極參加體育鍛煉，養(yǎng)成良好的鍛煉習慣，筆者所在學校對全體高中學生進行了體質(zhì)數(shù)據(jù)測試，測試項目包括身高、體重、肺活量、立定跳遠、坐位體前屈、800米跑（1000米跑）、一分鐘仰臥起坐、引體向上、左右眼視力等。在測試過程中，由于人員的安排問題，產(chǎn)生了兩張數(shù)據(jù)表格，現(xiàn)在需要用一張表格中的數(shù)據(jù)替換掉另一張表格中的數(shù)據(jù)。在本項目中，筆者利用大單元教學，把學科知識貫徹在項目分解后的具體教學任務(wù)中，使學生在完成任務(wù)的同時學習到知識，同時提高了他們分析問題、解決問題的綜合能力。

● 大單元教學項目規(guī)劃

本項目中的兩張數(shù)據(jù)表，一張是全部學生的測試數(shù)據(jù)all.xls（大概有近4000條記錄），另一張是部分學生的測試數(shù)據(jù)bufen.xls（大概有300多條記錄）。現(xiàn)在要用部分學生的數(shù)據(jù)覆蓋掉全部學生表里面的部分學生的數(shù)據(jù)。如果直接復制過去，就會產(chǎn)生400多條姓名和學籍號相同的記錄，這是不被允許的，而如果手工操作從bufen.xls復制過去，覆蓋掉相同姓名和學籍號的學生的測試數(shù)據(jù)，又太浪費時間，大概要幾個小時，還容易出錯。那么如何快速、準確地處理這些數(shù)據(jù)呢？其實本項目就是一個解決辦公自動化的問題，為了讓學生掌握利用Python處理Excel表格的技能，學習設(shè)計采用層層遞進的方法，首先學習如何讀取Excel表格信息，然后學習如何把數(shù)據(jù)寫入Excel表格，最后學習如何利用好雙層循環(huán)替換處理Excel表格數(shù)據(jù)。讓學生一步步跟隨項目完成的腳步，學會利用Python處理Excel表格的技能并增強學習能力，提升信息素養(yǎng)。

● 大單元教學項目目標

①學會使用xlrd庫讀取Excel數(shù)據(jù)。②學會使用xlwt庫把數(shù)據(jù)寫入Excel文件。③修改庫xlutils的使用方法。④for循環(huán)的理解及應(yīng)用。⑤會使用Range()函數(shù)。⑥理解并會使用循環(huán)的嵌套。

● 大單元教學項目實施

1.情境導入：觀看體質(zhì)測試的照片和視頻

師：同學們，近幾天大家都在在操場上進行體質(zhì)數(shù)據(jù)測試，是不是有些同學測試了兩次呢？這是由于第一次測試全部數(shù)據(jù)部分不準確，第二次測試的部分數(shù)據(jù)比較準確，現(xiàn)在我們需要用第二次的數(shù)據(jù)替換掉第一次測試的數(shù)據(jù)，怎么操作呢？

教師展示“體測全部數(shù)據(jù).xls”和“部分數(shù)據(jù).xls”兩張Excel表格（如圖1）。

圖1 待處理工作表的結(jié)構(gòu)

師：這兩張表格數(shù)據(jù)就是真實的要處理的數(shù)據(jù)。“工欲善其事，必先利其器”，為了完成這個任務(wù)，需要先完成下面幾個小任務(wù)，讓我們來解決問題吧！

2.任務(wù)一：學會使用xlrd庫讀取Excel數(shù)據(jù)（如圖2）

圖2

師：請同學觀看導學內(nèi)容，掌握Python xlrd讀取Excel數(shù)據(jù)的具體操作。

導學內(nèi)容：xlrd庫的安裝——pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple xlrd。從清華這邊的鏡像去安裝xlrd庫(直接安裝太慢了)；讀取工作簿、工作表、單元格信息。

3.任務(wù)二：使用xlwt庫，創(chuàng)建工作簿、工作表并將數(shù)據(jù)寫入單元格（選學內(nèi)容）（如圖3）

師：通過上面的學習，我們會讀取Excel文件中的數(shù)據(jù)了，但是如何寫入數(shù)據(jù)呢？下面請同學觀看導學內(nèi)容：xlwt庫的安裝（參考xlrd的安裝）；xlrd庫只能讀取Excel文件中的數(shù)據(jù)。如果要向Excel文件中寫入數(shù)據(jù)，需要使用xlwt庫，同時具備創(chuàng)建工作簿、工作表，以及將數(shù)據(jù)寫入單元格的功能。

4.任務(wù)三：修改庫xlutils的使用方法（如圖4）

圖4

師：xlrd是讀取Excel數(shù)據(jù)，xlwt是把數(shù)據(jù)寫入Excel，如何修改Excel數(shù)據(jù)呢？我們可以使用xlutils庫，注意這里的“修改”和實際意義的修改有什么不同？下面請同學們學習導學內(nèi)容：xlutils庫的安裝參考xlrd庫的安裝（先安裝xlrd和xlwt，再安裝xlutils，不然會出錯）；修改庫xlutils，對當前已經(jīng)存在的工作簿進行復制，對復制的工作簿進行操作，不是直接修改原工作簿，最后在保存時，如果保存文件相同，就相當于把原來的工作簿替換了而已。

xlrd庫只能用于讀取已經(jīng)存在的Excel文件相關(guān)信息，xlwt庫只能新建工作簿、工作表，寫入內(nèi)容，沒有辦法對現(xiàn)有的工作表進行修改，要實現(xiàn)修改功能，需要安裝xlutils庫，相當于在xlrd和xlwt之間建立起一座橋梁。xlutils庫可以對現(xiàn)有工作簿進行復制，工作簿進行讀取、新建，以及將數(shù)據(jù)寫入單元格，最后保存導學內(nèi)容。

5.任務(wù)四：for循環(huán)與range()函數(shù)

師：如果和列表中的每一個同學打招呼，展示5個同學的姓名，打印出“你好啊，***，很高興見到你”，同學們會想到哪5個print()語句？（教師提示：如果要和我們班每個同學說出姓名，打下招呼呢？）

導學內(nèi)容如下：

在Python中，for語句的格式：

for <變量> in <序列>:

<循環(huán)體>

for語句通過遍歷序列中的元素實現(xiàn)循環(huán)，并通過序列的元素數(shù)量來控制循環(huán)次數(shù)，即循環(huán)過程，序列中的每個元素都會依次被賦值給變量，并分別執(zhí)行一次循環(huán)體。

for語句的例子。現(xiàn)在有一個列表hobby = ["籃球", "羽毛球", "看書", "旅行", "音樂"]，將hobby中的所有元素輸出到屏幕上（一行一個元素），可通過下面的語句來實現(xiàn)：

hobby=["籃球","羽毛球","看書","旅行","音樂"]

for x in hobby:

print(x)

該語句執(zhí)行后，輸出的結(jié)果是：

籃球

羽毛球

看書

旅行

音樂

range函數(shù)的用法。內(nèi)建函數(shù)range(起始值，終值，步長值)由三個參數(shù)來決定序列中元素的個數(shù)和范圍。range(0,10,1)生成0～9這10個整數(shù)序列，若起始值缺省，則默認值為0；步長值是序列中的每個元素之間的差，若缺省，則默認值為1；一個參數(shù)range(n)產(chǎn)生的范圍[0,n)，二個參數(shù)range(n,m)（n＜m）產(chǎn)生的范圍[n,m)，三個參數(shù)range（n,m,step）產(chǎn)生從n開始(包括n)，步長是step，到m結(jié)束。

range函數(shù)的例子。編程實現(xiàn)輸出1～10偶數(shù)序列。可通過下面的語句來實現(xiàn)：

for num in range(2,11,2):

print(num,end=' ')

該語句執(zhí)行后，輸出的結(jié)果是：

2 4 6 7 10

倒序輸出1～10之間的奇數(shù)：

for num in range(9,0,-2):

print(num,end=' ')

該語句執(zhí)行后，輸出的結(jié)果是：

9 7 5 3 1

6.任務(wù)五：循環(huán)的嵌套

師：單獨使用for循環(huán)，往往無法解決復雜的問題。如需要解決類似“工作要做很多遍，而每一遍都是需要重復做一些事情”的問題，就要用到多重循環(huán)，即“循環(huán)嵌套”。如果某一種循環(huán)語句中包含著自身或其他循環(huán)語句，就稱為循環(huán)的“嵌套”。for循環(huán)之間可以相互嵌套。

導學內(nèi)容包含用for循環(huán)嵌套語句，輸出以下數(shù)字排列圖形（如圖5）及代碼（如圖6）。

i負責輸入的行數(shù)，j負責每行輸出的內(nèi)容。

打印99乘法表（如圖7）。

圖7

外層循環(huán)i從1到9控制打印的行數(shù)，內(nèi)層循環(huán)控制打印的列數(shù)，代碼如下頁圖8所示。

圖8

7.任務(wù)六：完成大單元項目

師：當完成了上面的5個任務(wù)后，完成本項目就不是什么難事了，我們要用“部分數(shù)據(jù).xls”中的數(shù)據(jù)內(nèi)容替換掉“體測全部數(shù)據(jù).xls”中的內(nèi)容。因為每個同學的“學籍號”都不一樣，具有唯一性，所以“學籍號”所在的E列就是第五列，通過判斷學籍號是否相等來進行查處。

外層循環(huán)就是“部分數(shù)據(jù).xls”第二行（第一行為列名）到最后一行的數(shù)據(jù)，內(nèi)層循環(huán)就是“體測全部數(shù)據(jù).xls”第二行到最后一行的數(shù)據(jù)，依此從“部分數(shù)據(jù).xls”取一行，遍歷“體測全部數(shù)據(jù).xls”的所有行，如果兩張表格的cell(i,4).value相等，說明找到了。然后用“部分數(shù)據(jù).xls”覆蓋“體測全部數(shù)據(jù).xls”對應(yīng)的行就可以了。代碼如圖9所示。

圖9

● 項目教學反思