面向中小學信息技術教師的Python快速入門培養策略

【摘 要】Python程序設計是中小學信息技術的一門重要課程，對中小學信息技術教師有效開展相關培養是一項迫切的工作。本文設計了實施Python快速培養的四個步驟，精選涵蓋多個知識點的實踐案例，通過演示講解、練習、提升的步驟強化教師對Python編程技能的掌握。

【關鍵詞】師資培養;Python程序設計;案例設計

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）010-040-02

筆者近年來組織或者作為主講專家參與了廣東省多個面向中小學信息技術教師的人工智能技術相關培訓，發現中小學信息技術教師存在著計算機技術基礎參差不齊、編程能力薄弱、教學資源設計思路欠缺等問題。針對這些問題，在師資培訓中提出了有效幫助中小學信息技術教師快速入門Python的有關教學策略。

中小學信息技術教師情況分析

Python程序設計在近幾年才走進課堂，現有的中小學信息技術教師大多數在之前并沒有接受過專業的Python編程訓練，他們主要是靠自學或者參加短期的師資培訓班來獲得Python編程技能，相當部分教師還沒有熟練掌握Python。

由于中小學配置的信息技術教師數量相對較少，甚至有一些教師是從其他專業轉崗過來。部分教師身兼多職，不但承擔全校的信息技術課程，還參與學校的其他公共事務，如電腦維修、網站維護、機房管理等，這影響到了他們對信息技術學科的專注力。

相對語文、數學、英語等其他學科，中小學對信息技術學科的重視程度相對較低，這在一定程度上使得部分信息技術教師在學校感覺到被邊緣化，缺乏職業上的沖勁，對新一代信息技術在教學中的應用缺乏探索精神。

Python程序設計特點分析

目前Python成為人工智能技術的一門重要編程語言。據TIOBE的最新統計，Python在2022年6月超過C和Java成為世界上使用最廣泛的編程語言。Python具有如下特點。

①易學性：Python語法簡單明了，易于理解與編寫，適合各種層次人員使用，特別是沒有信息技術背景的人員。

②功能性：Python語句功能強大，與Java、C#等語言相比，整體代碼量較少，往往一條Python語句的功能相當于其他編程語言的多條語句組合。

③適用性：Python可用于人工智能應用、數據分析與處理、網絡爬蟲、Web應用、游戲等多個領域。

④擴展性：Python能方便地調用各種第三方庫，大大擴展了解決復雜問題的能力。

中小學信息技術教師的Python快速入門培養策略

針對中小學信息技術教師情況和Python程序設計的特點，設計幫助教師快速掌握Python程序設計的培養策略，將有助于提高中小學信息技術課程的教學質量。實施策略的主要核心是精心挑選與設計有代表性的案例，以實踐強化操作為主。由培訓主講專家首先講解項目案例，參加培訓的教師模仿完成項目案例，并完成改進的練習項目，最后培訓主講專家講解練習參考答案，該過程通過由淺到深的遞進項目實踐來加深學員對技能的掌握。

1.第一步：對Python技術生態圈有初步了解

概括性地對Python語言的特點、發展歷程、優缺點進行介紹，并推薦有關學習資料網站，具體培訓內容如下。

①Python概述：Python由荷蘭程序員于1989年底發明，是一種可以運行在Windows、Mac OS、Unix、Linux等多個平臺上的跨平臺語言。采用編譯+解析的方式運行，因此Python程序的運行速度一般要比C語言程序慢。

②Python的版本發展歷程：Python語言的版本仍在積極發展中。Python3.x系列比Python2.x改進較多，建議采用最新的Python3.x版本進行學習。

③Python開發的優缺點：Python擅長在后臺批量自動獲取、處理和分析數據，但不擅長開發美觀、復雜的界面。

④Python的有關學習資料網站：Python官方的第三方庫（https：//pypi.org/）、菜鳥教程（https：//www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html）、GitHub典型Python資源（https：//github.com/）、國家精品課程（https：//www.icourse163.org/）、Kaggle（https：//www.kaggle.com/）等。

2.第二步：學會建立Python開發環境

使用業界常用的Anconda和Pycharm兩個工具來建立Python開發環境，將能夠有效提高Python的開發效率。其中Anaconda包括軟件包管理工具Conda、較新版本的Python以及大量的第三方工具包。使用Anaconda的優勢一方面在于其已經包含了Python常用的第三方工具包，不需要另外單獨去下載;另一方面可以方便地維護不同版本的軟件包及其依賴，避免因包版本不一致帶來的運行錯誤。PyCharm則是由捷克JetBrains公司開發的Python集成開發環境，該公司推出的IntelliJ、WebStorm、PhpStorm、GoLand等集成開發環境均獲得程序員的認可。下面為安裝步驟。

①到https：//www.anaconda.com/products/individual下載 Anaconda個人版，并進行安裝。安裝完畢后，將Anaconda安裝目錄下的Scripts目錄添加到Windows環境變量的path路徑中。

②到https：//www.jetbrains.com/pycharm/下載PyCharm社區版，并進行安裝。注意PyCharm專業版為收費，不建議下載。

③在PyCharm的Python Interpreter中使用第①步配置好的Anaconda所在路徑的Python.exe。

3.第三步：通過簡單典型的例子覆蓋Python編程的主要語法

打開PyCharm，新建一個Python項目，然后新建一個Python文件（見表1中的兩個案例）。

4.第四步：通過典型專題應用擴展Python技術的技能（見表2中的兩個案例）

表2 Python專題應用案例

在現實的應用場景中，Python通常是通過調用一個或者多個第三方庫的函數來實現特定功能的應用。以中文分詞、數據分析、圖像視頻應用作為三個典型專題，介紹常見庫的使用，從而擴展學員使用Python解決實際問題的能力。

注：本文系廣州市哲學社會科學發展“十四五”規劃2022年度課題“‘雙減’背景下的青少年人工智能素養協同培養探索”（項目編號：2022GZGJ171）研究成果

作者單位：廣東廣州商學院信息技術與工程學院 廣東廣州市信息技術職業學校 華南師范大學附屬中學