Python在中小学教学中的应用

赵福生 刘力

摘要：在中小学信息技术课程标准中，都有“算法和编程”的模块，它既是信息技术的核心，也是难点，信息技术教师应该把这部分放在培养学生兴趣的位置，既不是走走形式，也不是培养他们成为程序员，我们教孩子学习编程的目的不是鼓励孩子学习计算机专业，而是借助这样一种工具锻炼孩子的逻辑思维，增强信息技术意识，培养他们处理数据的能力。那么选择什么样的语言比较合适成为话题，很多省市选择了Python语言，该文结合Pythton的功能分析它的优势有哪些，中小学教师如何发挥它的优势展开教学，如何克服初学者学习编程的障碍，突破语言难点，增加学生兴趣，达到课程标准。

关键词：Python；课程标准；信息素养

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0190-02

最近Python语言已经进入山东省小学教材，浙江省信息技术教材也将启用Python，这意味着可能成为高考内容之一，北京市也确定把Python编程基础纳入信息技术课程和高考的内容体系。那么Python成为很受欢迎的语言，它的独特优势在哪儿，中小学生能够容易接受吗，它能培养学生的编程思维或提高数据处理的能力吗？

解答上述问题，首先要明确我們的目标是培养中小学生的信息素养，简单点儿说是数据处理能力，进而逐步培养计算思维（信息技术课程的核心素养之一），而不是培养所有学生都成为程序员，或是以后选择计算机专业。当前，编程能力正在与阅读、写作、算术成为学生从小具备的能力之一，就是说，我们希望找到一种语言，能够简单明了、高效直接地表达算法，越接近自然语言越好，这样学生可以将注意力集中在算法本身，尽量少的去思考存储空间，内存等计算机系统方面的知识，因为那样会有很多课程如《数据结构》、《计算机系统》需要额外学习，这显然不符合实际。还有我们希望它能有广泛的用途，比较长的生命周期，于是Python成为了首选，现在笔者结合中小学生初学编程的需求，课程标准的要求，给出如何利用Python的优势在教学中培养学生的信息素养、计算思维等一些建议。

在义务教育阶段，尚没有国家正式颁布的《信息技术课程标准》，可以参考中国教育技术协会信息技术教育专业委员会2012年修订的《基础教育信息技术课程标准》1，在小学部分的课程模块“结构与算法”里有3点要求：（1） 结合生活中的具体问题，能够用自然语言及手工画流程图的方式描写解决问题的过程；能读懂流程图；与使用自然语言相比较，体验使用流程图方式的优点；（2） 熟悉一种积木式程序设计工具的图形化编程环境；（3） 结合实例使用积木式程序设计工具，体验程序设计作为一种特殊的信息加工处理方式的特点和优势。其中第（2）点用Scratch软件即可实现，第（3）点教师们普遍感到无从下手，因为没有一种足够“弱类型”的语言，让学生不用过多关注语言本身，而是作为一种信息加工处理方式去体验程序的必要性和优势。现在Python语言可以解决这个问题，它的特点就是“弱类型”，我们用对比的方式进行说明。众所周知的C语言就是强类型，要处理字符型的数据，一定要声明字符数组或字符串，并要包含字符串头文件，#include，数值型的一定要区分整型，长整型，双精度型等等，因为这意味着在内存中开辟什么类型的空间，这对程序员是有好处的，为写底层程序打下坚实基础，但同时也超出了小学生的接受能力。而Python可以有效屏蔽一些语言障碍，用类似于“伪代码”的格式体现最核心的部分。如可以不用类型声明，直接把值赋给变量x，x='I love study！'，print（x*4），就能输出4遍I love study！2，这种表达让学生把注意力放在算法与程序的思想上，体验程序的优美，领悟计算机处理数据的方式。

在初中阶段，《基础教育信息技术课程标准》里提出了“了解高级程序设计语言的概念，熟悉一种可视化程序开发工具的编程环境，借助实例理解控件、对象、属性等基本概念，掌握程序的编辑、编译、运行的方法”等11点要求。Python语言即是实现这些标准是最佳选择，举一个“面向对象”的例子3：

这是一个“找完全平均数”的小程序，第1行是导入数学库，意味着要用到数学相关的运算，第3行用对象的引用符“.”，所以称它结合了面向对象语言的优点。

笔者建议义务教育阶段的教师在技术上不用讲解太深，只需用一本“Python语言基础教程”方面的教材，根据课程标准，结合学生特点，重点是演示程序的工作方式，介绍算法的原理，教学中多列举一些数字计算的例子，因为小学高年级和初中生已经具备了一定的数学基础，快速的数字计算是人类的弱项，恰好是计算机和程序的强项，先让学生们用纸笔计算，应用建构主义理论，再拿出一段程序去演示，对比的教学方式一定会让学生们被计算机和程序的神奇所吸引，产生极大的兴趣。Python在语言规则方面障碍低，功能强，能否利用好它的特点，不拘泥于某种语言，是教师培养学生信息素养的最佳途径。

在高中阶段，2017年国家正式颁布了《普通高中信息技术课程标准》4，在课程结构设计上，加入了当前热门的模块四-人工智能，这部分对于一般语言来说切入难度较大，但是Python的“类库”十分丰富，包含了人工智能部分，“类库”即功能模块，越丰富，完成的功能越多，效率越高，被形象地称作“内置电池”，而且还有大量的第三方库，可拿过来直接使用。高中阶段的教师对“选择性必修”模块应根据学生的接受能力主要从质性角度去讲解，从性质、特点、功能的介绍调动学生的兴趣，如“数据结构”的“树”型结构，它的主要应用是“棋类”搜索，并启发学生是否还有其他用途，“图”型结构主要用于“交通类”程序等等，如果把功夫用在内部细节上，课时肯定不够用，与“课标组”的初衷背道而驰，还扼杀了学生对课程的兴趣。

Python语言还要其他很多优点：不考虑内存，动态加载，胶水语言等等5，就像其他语言一样，它也有缺点，但这不影响Python的普及，每种语言都有它自己的用途。还是那句话，我们教孩子写程序的目的不是要培养“程序猿”，而是帮助孩子表达自我和组织观点的新途径，锻炼孩子的逻辑思维，培养孩子的科学素养。

参考文献：

[1] 基础教育信息技术课程标准（2012版） [EB/OL].[2012-05].https：//wenku.baidu.com/view/ 51e9513331b765ce04081447.

[2] David Beazley & Brian Jones. Python Cookbook[M].北京：人民邮电出版社，2015：16-17.

[3] Mark Summerfield. Python编程实战[M].北京：机械工业出版社，26-29.

[4] 普通高中信息技术课程标准（2017版）[EB/OL].[2017].https：//wenku.baidu.com/view/ 5681a5752379168884868762c aaedd3383c4b594.html.

[5] 你都用Python做什么？[EB/OL].[2015-10-28]. https：//www.zhihu.com/question/.