高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)研究

摘 要：隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，編程教育日益受到師生廣泛關(guān)注。Python作為簡(jiǎn)單易學(xué)，功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力有重要作用。現(xiàn)從高中信息技術(shù)Python編程包括的學(xué)習(xí)內(nèi)容分析入手，探索應(yīng)用模塊學(xué)習(xí)模式，提高Python編程課堂教學(xué)效果，促進(jìn)高中信息技術(shù)課程教學(xué)改革工作順利落實(shí)的有效對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高中；信息技術(shù)；Python編程；模塊學(xué)習(xí)

基礎(chǔ)教育階段很多學(xué)生接觸的是圖形化編程，所以在Python編程學(xué)習(xí)時(shí)很多學(xué)生會(huì)因?yàn)镻ython編程內(nèi)容較多，對(duì)算法不理解而出現(xiàn)記憶困難、學(xué)習(xí)退縮等問(wèn)題。為了更好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)意識(shí)，在學(xué)生初學(xué)Python編程時(shí)，教師可探索模塊學(xué)習(xí)，讓學(xué)生創(chuàng)建獨(dú)立、可重復(fù)使用的組件，提升代碼的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，讓Python編程學(xué)習(xí)過(guò)程更加靈活高效。

一、高中信息技術(shù)Python編程的內(nèi)容分析

高中階段Python編程涉及的內(nèi)容豐富多元，學(xué)生首先需要掌握Python基礎(chǔ)語(yǔ)法、函數(shù)與模塊、數(shù)據(jù)與算法等多元內(nèi)容，并開(kāi)展有效的編程實(shí)踐，才能為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。Python編程的內(nèi)容可概述為以下幾方面：

（一）Python基礎(chǔ)語(yǔ)法

1.變量與數(shù)據(jù)類(lèi)型

變量部分需學(xué)生理解變量的概念，學(xué)會(huì)聲明和使用變量。數(shù)據(jù)類(lèi)型部分學(xué)生需掌握Python中的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串、布爾值等，并了解它們之間的轉(zhuǎn)換。

2.運(yùn)算符

（1）算術(shù)運(yùn)算符：如加（+）、減（-）、

乘（*）、除（/）、取余（%）等。

（2）比較運(yùn)算符：如等于（==）、不等于（！=）、大于（gt;）、小于（lt;）等。

（3）邏輯運(yùn)算符：如與（and）、或（or）、非（not）等。

3.控制結(jié)構(gòu)

（1）順序結(jié)構(gòu)：按照代碼的順序逐行執(zhí)行。

（2）選擇結(jié)構(gòu)：使用if、elif、else語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)條件判斷。

（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)：掌握f(shuō)or循環(huán)和while循環(huán)的使用，以及循環(huán)中的break和continue語(yǔ)句。

（二）函數(shù)與模塊

1.函數(shù)

（1）定義函數(shù)：使用def關(guān)鍵字定義函數(shù)，并指定函數(shù)名和參數(shù)。

（2）調(diào)用函數(shù)：通過(guò)函數(shù)名調(diào)用函數(shù)，并傳遞必要的參數(shù)。

（3）返回值：了解函數(shù)的返回值概念，并學(xué)會(huì)使用return語(yǔ)句返回結(jié)果。

2.模塊與包

（1）模塊：理解模塊的概念，學(xué)會(huì)導(dǎo)入和使用模塊中的函數(shù)和類(lèi)。

（2）包：了解包的概念，以及如何將多個(gè)模塊組織成一個(gè)包。

（三）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

（1）列表：掌握列表的創(chuàng)建、訪問(wèn)、修改和刪除操作。

（2）元組：了解元組的概念和特性，學(xué)會(huì)使用元組存儲(chǔ)不可變的數(shù)據(jù)。

（3）字典：掌握字典的創(chuàng)建、訪問(wèn)、修改和刪除操作，了解字典的鍵和值。

（4）集合：了解集合的概念和特性，學(xué)會(huì)操作去重和交集、并集等。

2.算法

（1）排序算法：如冒泡排序、選擇排序、插入排序等。

（2）查找算法：掌握線性查找和二分查找等基本的查找算法。

（四）項(xiàng)目實(shí)踐

通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)生可理解編程知識(shí)應(yīng)用價(jià)值，提高實(shí)踐能力。學(xué)生可根據(jù)自己興趣和所學(xué)知識(shí)，選擇合適的項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐，如計(jì)算器、網(wǎng)頁(yè)爬蟲(chóng)、數(shù)據(jù)分析等，以提高自己的編程能力和創(chuàng)新能力。

二、高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)

（一）代碼可重復(fù)使用

Python編程模塊學(xué)習(xí)的落實(shí)，允許程序開(kāi)發(fā)者將一些常用功能或者高頻應(yīng)用組件捆綁為獨(dú)立的模塊。這些模塊可以在同一項(xiàng)目的不同部分或不同項(xiàng)目中重復(fù)使用，從而避免開(kāi)發(fā)者進(jìn)行程序編輯的重復(fù)性勞動(dòng)。通過(guò)模塊學(xué)習(xí)，學(xué)生構(gòu)建新程序的難度大大降低，重復(fù)輸入的工作量降低，所以學(xué)生程序開(kāi)發(fā)的時(shí)間成本也隨之減少。這樣整個(gè)Python編程結(jié)構(gòu)變得更加清晰，而且每個(gè)模塊的職責(zé)明確，功能集中，非常便于程序開(kāi)發(fā)人員打理和維護(hù)。一些相關(guān)模塊需要修整或更新代碼時(shí)，只需要集中于一個(gè)獨(dú)立的模塊來(lái)調(diào)試，不會(huì)對(duì)程序的其他部分產(chǎn)生影響。代碼可重復(fù)使用，使得Python編程整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，程序維護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

（二）程序功能可拓展

Python編程模塊學(xué)習(xí)的開(kāi)展，使得程序本身的可擴(kuò)展性大大提升，開(kāi)發(fā)者可以快速建立新的模塊，并將其集成到現(xiàn)有模塊中，實(shí)現(xiàn)輕松更新原有代碼，讓新功能得以更好地實(shí)現(xiàn)與適應(yīng)。結(jié)合運(yùn)行的需要，Python編程模塊還可以持續(xù)地植入新功能。通過(guò)每一個(gè)模塊負(fù)責(zé)一個(gè)功能單元，清晰地進(jìn)行接口的交互，這樣就能通過(guò)局部變量來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，模塊編程的測(cè)試與錯(cuò)誤處理更加高效[2]。Python編程模塊學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)程序功能可拓展，優(yōu)化了代碼重構(gòu)環(huán)節(jié)，一些程序冗余結(jié)構(gòu)可以便捷優(yōu)化。通過(guò)代碼的自動(dòng)化構(gòu)建、測(cè)試、部署，可以讓新代碼快速安全地集成到系統(tǒng)中，系統(tǒng)維護(hù)更新周期大大縮短，而且每個(gè)模塊都有明確的職責(zé)。開(kāi)發(fā)者還可以對(duì)代碼進(jìn)行單元測(cè)試與綜合測(cè)試，提升整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，在程序開(kāi)發(fā)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)一些問(wèn)題的早發(fā)現(xiàn)早修復(fù)。

（三）程序支持多人并行開(kāi)發(fā)

高中信息技術(shù)Python編程教學(xué)引入模塊學(xué)習(xí)方式，允許學(xué)生以小組合作的方式共同在不同模塊上進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。每個(gè)學(xué)生只需要專(zhuān)注于自己的模塊進(jìn)行代碼的輸入，這樣并行開(kāi)發(fā)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式可以大大提高編程效率，還能幫助學(xué)生明確自身職責(zé)，開(kāi)發(fā)更容易理解和使用的代碼。單獨(dú)一個(gè)模塊一個(gè)模塊地開(kāi)發(fā)與維護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)并行開(kāi)發(fā)，避免了因一個(gè)錯(cuò)誤漏洞出現(xiàn)影響整個(gè)程序運(yùn)行的弊端，可很好地提高程序整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。模塊學(xué)習(xí)還可以隱藏一些算法實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只暴露必要接口。這對(duì)提高開(kāi)發(fā)效率，降低維護(hù)成本，促進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化，保障程序穩(wěn)定運(yùn)行有良好助力。

三、高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)策略

高中階段學(xué)生任務(wù)執(zhí)行能力顯著提升，高中信息技術(shù)Python編程課程模塊學(xué)習(xí)要重視理實(shí)結(jié)合、全面育人，關(guān)注編程理論知識(shí)的教學(xué)，更要基于編程實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，幫助學(xué)生有效地掌握Python編程技能，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。

（一）樹(shù)立明確的模塊學(xué)習(xí)目標(biāo)

高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)的開(kāi)展，需要逐個(gè)擊破，循序推進(jìn)，所以在教學(xué)過(guò)程中教師要起好引導(dǎo)作用，為學(xué)生每個(gè)模塊設(shè)定清晰、具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，全面覆蓋基礎(chǔ)知識(shí)、技能提升和實(shí)際應(yīng)用。例如，對(duì)于“Python基礎(chǔ)語(yǔ)法”這一模塊，學(xué)生需要掌握的核心內(nèi)容包括變量的定義、不同數(shù)據(jù)類(lèi)型、條件判斷語(yǔ)句和循環(huán)結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)。當(dāng)學(xué)習(xí)進(jìn)入“函數(shù)與模塊”模塊時(shí)，重點(diǎn)轉(zhuǎn)向更高級(jí)的技能，如函數(shù)的定義、如何調(diào)用函數(shù)、參數(shù)的傳遞以及如何導(dǎo)入和使用模塊。最后，在“實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目”模塊中，學(xué)生需要將之前學(xué)到的知識(shí)和技能結(jié)合起來(lái)，解決真實(shí)世界中的問(wèn)題[3]。在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中教師要為學(xué)生提供明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，將復(fù)雜的編程任務(wù)分解為多個(gè)小模塊，讓學(xué)生集中精力進(jìn)行難點(diǎn)攻克。對(duì)于每一個(gè)模塊的具體功能和使用方法，可以讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)，通過(guò)不斷地調(diào)試，促進(jìn)學(xué)生對(duì)整個(gè)編程系統(tǒng)的理解。當(dāng)學(xué)生掌握了一個(gè)模塊的特定功能后，教師可以再引導(dǎo)學(xué)生靈活地添加或修改模塊，實(shí)現(xiàn)功能完善。這樣避免了整個(gè)程序的重構(gòu)，可以讓編程學(xué)習(xí)更加簡(jiǎn)便，避免了一開(kāi)始就面對(duì)過(guò)于龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)而產(chǎn)生畏難情緒。學(xué)生也能夠更好地對(duì)接口文檔進(jìn)行編寫(xiě)，還有編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熟悉，從而提升學(xué)生對(duì)Python編程技術(shù)的綜合掌握。

（二）層次分明的學(xué)習(xí)創(chuàng)建和使用函數(shù)

高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)開(kāi)展，可以將整體化內(nèi)容分解，但是也需要考慮學(xué)生的認(rèn)知水平。對(duì)于拆分后的每一個(gè)模塊，同樣需要遵循科學(xué)教學(xué)方式，精心設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，才能確保學(xué)生層次分明地掌握編程邏輯，循序漸進(jìn)來(lái)學(xué)習(xí)。教師應(yīng)樹(shù)立緩步引導(dǎo)意識(shí)，關(guān)注學(xué)生基礎(chǔ)技能培養(yǎng)，層次分明地引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)建和使用函數(shù)，逐步教授學(xué)生如何編寫(xiě)簡(jiǎn)單的函數(shù)、調(diào)用函數(shù)，以及利用函數(shù)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。在學(xué)生理解了函數(shù)的概念后，教師可以再引導(dǎo)學(xué)生編寫(xiě)參數(shù)化的函數(shù)、嵌套使用函數(shù)，通過(guò)高級(jí)知識(shí)嵌入幫助學(xué)生建立起扎實(shí)的函數(shù)編程基礎(chǔ)。

通過(guò)創(chuàng)建和使用函數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生將Python編程各個(gè)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，形成完整的知識(shí)體系，充分考慮模塊之間的邏輯關(guān)系，確保前一個(gè)模塊能為后一個(gè)模塊的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教師還可以設(shè)置一些跨模塊的練習(xí)題或項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比學(xué)習(xí)，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生自身編程能力和解決問(wèn)題的能力。教師還可以利用學(xué)生感興趣的游戲、動(dòng)漫等話題，設(shè)計(jì)一些有趣的編程練習(xí)項(xiàng)目，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)Python編程。例如，教師可以讓學(xué)生試著創(chuàng)建一個(gè)與數(shù)學(xué)相關(guān)的函數(shù)，首先讓學(xué)生嘗試用def關(guān)鍵字定義一個(gè)函數(shù)，接著引導(dǎo)學(xué)生在函數(shù)體中編寫(xiě)代碼以實(shí)現(xiàn)所需功能，再引導(dǎo)學(xué)生使用return語(yǔ)句返回函數(shù)的結(jié)果。對(duì)于函數(shù)返回值，按照需要可將其存儲(chǔ)在變量中或直接使用。掌握了這個(gè)函數(shù)的編程方法后，還可以讓學(xué)生嘗試調(diào)用函數(shù)，編輯一個(gè)身高體重指數(shù)（BMI）計(jì)算的簡(jiǎn)單程序，這類(lèi)程序編寫(xiě)不麻煩，還可以讓學(xué)生輸入自己的身高體重進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，可有效增強(qiáng)課堂趣味性。

（三）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

Python編程作為一門(mén)以實(shí)踐性為特色的學(xué)科，不僅要求學(xué)生理解編程的基礎(chǔ)概念和語(yǔ)法，更需要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際操作中靈活運(yùn)用編輯知識(shí)以解決具體問(wèn)題。這需要學(xué)生對(duì)編程模塊充分熟悉，也需要通過(guò)不斷實(shí)踐來(lái)深化理解，更需要堅(jiān)持通過(guò)實(shí)踐摸索以提升學(xué)生思維靈活性，所以在Python編程的模塊學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)著重加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的針對(duì)性設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生技能的提升。首先，結(jié)合課內(nèi)所學(xué)，教師要及時(shí)為學(xué)生布置編程作業(yè)。圍繞模塊中的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)成具有挑戰(zhàn)性和實(shí)際意義的編程任務(wù)，讓學(xué)生完成作業(yè)，鍛煉編程實(shí)踐能力，這是最為直接有效的實(shí)踐方式。其次，教師可以組織學(xué)生通過(guò)競(jìng)賽的方式挑戰(zhàn)自我，與同學(xué)們切磋，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，這也是激發(fā)學(xué)生潛能的有效方式。此外，開(kāi)展項(xiàng)目合作也是實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分。教師可以引導(dǎo)學(xué)生組成小組，共同承擔(dān)一個(gè)完整的編程項(xiàng)目。在項(xiàng)目合作過(guò)程中，學(xué)生分工協(xié)作，共同解決問(wèn)題，也能實(shí)現(xiàn)編程技術(shù)的針對(duì)性應(yīng)用[4]。除了上述方式外，教師還可以充分利用在線編程平臺(tái)、虛擬實(shí)驗(yàn)室等現(xiàn)代技術(shù)手段，為學(xué)生提供更多樣化的實(shí)踐機(jī)會(huì)。在線編程平臺(tái)通常提供了豐富的編程題目和即時(shí)反饋機(jī)制，方便學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行編程練習(xí)和自我檢測(cè)。譬如教師可以要求學(xué)生使用Python編寫(xiě)一個(gè)命令執(zhí)行計(jì)算器程序，該程序能夠執(zhí)行基本的加、減、乘、除運(yùn)算。學(xué)生需要設(shè)計(jì)用戶(hù)交互界面，讓用戶(hù)能夠輸入兩個(gè)數(shù)字和運(yùn)算符，然后程序會(huì)輸出正確的計(jì)算結(jié)果。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室模擬真實(shí)的編程環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬空間中自由探索和反復(fù)實(shí)踐，可極大降低實(shí)踐成本，提高實(shí)踐效果。

（四）建立有效的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制

高中信息技術(shù)Python編程教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果，還要將“教、學(xué)、評(píng)”一體化育人貫穿始終，建立一套科學(xué)、合理的評(píng)價(jià)機(jī)制。教學(xué)評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展，首先要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，如學(xué)生課堂參與度、小組合作成果、問(wèn)題修正能力、創(chuàng)新性思維、作業(yè)完成情況等，對(duì)于學(xué)生身上出現(xiàn)的問(wèn)題要做到及時(shí)修正。教師還可以通過(guò)考試、項(xiàng)目展示等方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行終結(jié)性評(píng)價(jià)，給予學(xué)生有效的分?jǐn)?shù)量化，激發(fā)學(xué)生進(jìn)取意識(shí)，同時(shí)還可以通過(guò)線上評(píng)價(jià)，引入一些實(shí)踐性編程項(xiàng)目，讓學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)完成，從而對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及時(shí)反饋，高效測(cè)評(píng)。通過(guò)線下線上評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，教師可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，與學(xué)生及時(shí)進(jìn)行溝通，為學(xué)生持續(xù)進(jìn)步提供有效助力。

（五）培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

傳統(tǒng)思維影響下，很多教師注重提升學(xué)生的應(yīng)試能力，對(duì)編程知識(shí)機(jī)械“填鴨”，極易影響學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。教育信息化背景下，學(xué)生Python編程學(xué)習(xí)的渠道被極大地拓寬，學(xué)生自身能力水平也在不斷實(shí)踐中得到了持續(xù)提升，這時(shí)候?qū)W生迫切渴望學(xué)習(xí)更多新內(nèi)容，進(jìn)行一些趣味嘗試，所以在高中信息技術(shù)Python編程教學(xué)中教師要樹(shù)立素質(zhì)教育育人理念，除了在課堂面向大多數(shù)學(xué)生設(shè)計(jì)課程外，教師要重視以生為本，挖掘?qū)W生Python編程潛能，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間積極提升自我。以微課、導(dǎo)學(xué)案、課件、視頻等資源為輔助，學(xué)生可以在Python編程模塊學(xué)習(xí)中，自主查閱資料、解決問(wèn)題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。教師也可以為學(xué)生設(shè)置一些自學(xué)任務(wù)，幫助學(xué)生逐漸形成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

結(jié)束語(yǔ)

總之，以核心素養(yǎng)育人為目標(biāo)，高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)，應(yīng)圍繞明確學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，完善評(píng)價(jià)機(jī)制，有計(jì)劃地培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生真正掌握Python編程技能，為學(xué)生未來(lái)學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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