高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)研究

摘要：隨著時代的不斷發(fā)展，編程教育日益受到師生廣泛關(guān)注。Python作為簡單易學(xué)，功能強大的編程語言，對培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力有重要作用?，F(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，促進高中信息技術(shù)課程教學(xué)改革工作順利落實的有效對策。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)時很多學(xué)生會因為Python編程內(nèi)容較多，對算法不理解而出現(xiàn)記憶困難、學(xué)習(xí)退縮等問題。為了更好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)意識，在學(xué)生初學(xué)Python編程時，教師可探索模塊學(xué)習(xí)，讓學(xué)生創(chuàng)建獨立、可重復(fù)使用的組件，提升代碼的可讀性、可維護性和可擴展性，讓Python編程學(xué)習(xí)過程更加靈活高效。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)語法、函數(shù)與模塊、數(shù)據(jù)與算法等多元內(nèi)容，并開展有效的編程實踐，才能為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅實基礎(chǔ)[1]。Python編程的內(nèi)容可概述為以下幾方面：（一）Python基礎(chǔ)語法1.變量與數(shù)據(jù)類型變量部分需學(xué)生理解變量的概念，學(xué)會聲明和使用變量。數(shù)據(jù)類型部分學(xué)生需掌握Python中的基本數(shù)據(jù)類型，包括整數(shù)、浮點數(shù)、字符串、布爾值等，并了解它們之間的轉(zhuǎn)換。2.運算符（1）算術(shù)運算符：如加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）、取余（%）等。（2）比較運算符：如等于（==）、不等于（！=）、大于（gt;）、小于（lt;）等。（3）邏輯運算符：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語句實現(xiàn)條件判斷。（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)：掌握for循環(huán)和while循環(huán)的使用，以及循環(huán)中的break和continue語句。（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)會使用return語句返回結(jié)果。2.模塊與包（1）模塊：理解模塊的概念，學(xué)會導(dǎo)入和使用模塊中的函數(shù)和類。（2）包：了解包的概念，以及如何將多個模塊組織成一個包。（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、修改和刪除操作。（2）元組：了解元組的概念和特性，學(xué)會使用元組存儲不可變的數(shù)據(jù)。（3）字典：掌握字典的創(chuàng)建、訪問、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）項目實踐通過項目實踐，學(xué)生可理解編程知識應(yīng)用價值，提高實踐能力。學(xué)生可根據(jù)自己興趣和所學(xué)知識，選擇合適的項目進行實踐，如計算器、網(wǎng)頁爬蟲、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（一）代碼可重復(fù)使用Python編程模塊學(xué)習(xí)的落實，允許程序開發(fā)者將一些常用功能或者高頻應(yīng)用組件捆綁為獨立的模塊。這些模塊可以在同一項目的不同部分或不同項目中重復(fù)使用，從而避免開發(fā)者進行程序編輯的重復(fù)性勞動。通過模塊學(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)生程序開發(fā)的時間成本也隨之減少。這樣整個Python編程結(jié)構(gòu)變得更加清晰，而且每個模塊的職責(zé)明確，功能集中，非常便于程序開發(fā)人員打理和維護。一些相關(guān)模塊需要修整或更新代碼時，只需要集中于一個獨立的模塊來調(diào)試，不會對程序的其他部分產(chǎn)生影響。代碼可重復(fù)使用，使得Python編程整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定，程序維護的風(fēng)險大大降低。（二）程序功能可拓展Python編程模塊學(xué)習(xí)的開展，使得程序本身的可擴展性大大提升，開發(fā)者可以快速建立新的模塊，并將其集成到現(xiàn)有模塊中，實現(xiàn)輕松更新原有代碼，讓新功能得以更好地實現(xiàn)與適應(yīng)。結(jié)合運行的需要，Python編程模塊還可以持續(xù)地植入新功能。通過每一個模塊負責(zé)一個功能單元，清晰地進行接口的交互，這樣就能通過局部變量來實現(xiàn)參數(shù)傳遞，模塊編程的測試與錯誤處理更加高效[2]。Python編程模塊學(xué)習(xí)實現(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。通過代碼的自動化構(gòu)建、測試、部署，可以讓新代碼快速安全地集成到系統(tǒng)中，系統(tǒng)維護更新周期大大縮短，而且每個模塊都有明確的職責(zé)。開發(fā)者還可以對代碼進行單元測試與綜合測試，提升整個系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性，在程序開發(fā)運行過程中，實現(xiàn)一些問題的早發(fā)現(xiàn)早修復(fù)。（三）程序支持多人并行開發(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行程序的開發(fā)和維護。每個學(xué)生只需要專注于自己的模塊進行代碼的輸入，這樣并行開發(fā)、團隊協(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)，開發(fā)更容易理解和使用的代碼。單獨一個模塊一個模塊地開發(fā)與維護，可以實現(xiàn)并行開發(fā)，避免了因一個錯誤漏洞出現(xiàn)影響整個程序運行的弊端，可很好地提高程序整體運行的穩(wěn)定性。模塊學(xué)習(xí)還可以隱藏一些算法實現(xiàn)細節(jié)，只暴露必要接口。這對提高開發(fā)效率，降低維護成本，促進系統(tǒng)優(yōu)化，保障程序穩(wěn)定運行有良好助力。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)要重視理實結(jié)合、全面育人，關(guān)注編程理論知識的教學(xué)，更要基于編程實踐促進學(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，實現(xiàn)學(xué)以致用。（一）樹立明確的模塊學(xué)習(xí)目標高中信息技術(shù)Python編程模塊學(xué)習(xí)的開展，需要逐個擊破，循序推進，所以在教學(xué)過程中教師要起好引導(dǎo)作用，為學(xué)生每個模塊設(shè)定清晰、具體的學(xué)習(xí)目標，全面覆蓋基礎(chǔ)知識、技能提升和實際應(yīng)用。例如，對于“Python基礎(chǔ)語法”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)類型、條件判斷語句和循環(huán)結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識。當(dāng)學(xué)習(xí)進入“函數(shù)與模塊”模塊時，重點轉(zhuǎn)向更高級的技能，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“實戰(zhàn)項目”模塊中，學(xué)生需要將之前學(xué)到的知識和技能結(jié)合起來，解決真實世界中的問題[3]。在整個學(xué)習(xí)過程中教師要為學(xué)生提供明確的學(xué)習(xí)目標，將復(fù)雜的編程任務(wù)分解為多個小模塊，讓學(xué)生集中精力進行難點攻克。對于每一個模塊的具體功能和使用方法，可以讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)，通過不斷地調(diào)試，促進學(xué)生對整個編程系統(tǒng)的理解。當(dāng)學(xué)生掌握了一個模塊的特定功能后，教師可以再引導(dǎo)學(xué)生靈活地添加或修改模塊，實現(xiàn)功能完善。這樣避免了整個程序的重構(gòu)，可以讓編程學(xué)習(xí)更加簡便，避免了一開始就面對過于龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)而產(chǎn)生畏難情緒。學(xué)生也能夠更好地對接口文檔進行編寫，還有編碼標準進行熟悉，從而提升學(xué)生對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)開展，可以將整體化內(nèi)容分解，但是也需要考慮學(xué)生的認知水平。對于拆分后的每一個模塊，同樣需要遵循科學(xué)教學(xué)方式，精心設(shè)計教學(xué)活動，才能確保學(xué)生層次分明地掌握編程邏輯，循序漸進來學(xué)習(xí)。教師應(yīng)樹立緩步引導(dǎo)意識，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)生如何編寫簡單的函數(shù)、調(diào)用函數(shù)，以及利用函數(shù)來解決實際問題。在學(xué)生理解了函數(shù)的概念后，教師可以再引導(dǎo)學(xué)生編寫參數(shù)化的函數(shù)、嵌套使用函數(shù)，通過高級知識嵌入幫助學(xué)生建立起扎實的函數(shù)編程基礎(chǔ)。通過創(chuàng)建和使用函數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生將Python編程各個知識點串聯(lián)起來，形成完整的知識體系，充分考慮模塊之間的邏輯關(guān)系，確保前一個模塊能為后一個模塊的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。教師還可以設(shè)置一些跨模塊的練習(xí)題或項目，引導(dǎo)學(xué)生對比學(xué)習(xí)，切實增強學(xué)生自身編程能力和解決問題的能力。教師還可以利用學(xué)生感興趣的游戲、動漫等話題，設(shè)計一些有趣的編程練習(xí)項目，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)鍵字定義一個函數(shù)，接著引導(dǎo)學(xué)生在函數(shù)體中編寫代碼以實現(xiàn)所需功能，再引導(dǎo)學(xué)生使用return語句返回函數(shù)的結(jié)果。對于函數(shù)返回值，按照需要可將其存儲在變量中或直接使用。掌握了這個函數(shù)的編程方法后，還可以讓學(xué)生嘗試調(diào)用函數(shù)，編輯一個身高體重指數(shù)（BMI）計算的簡單程序，這類程序編寫不麻煩，還可以讓學(xué)生輸入自己的身高體重進行數(shù)據(jù)計算，可有效增強課堂趣味性。（三）強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)Python編程作為一門以實踐性為特色的學(xué)科，不僅要求學(xué)生理解編程的基礎(chǔ)概念和語法，更需要引導(dǎo)學(xué)生在實際操作中靈活運用編輯知識以解決具體問題。這需要學(xué)生對編程模塊充分熟悉，也需要通過不斷實踐來深化理解，更需要堅持通過實踐摸索以提升學(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)著重加強實踐教學(xué)的針對性設(shè)計，促進學(xué)生技能的提升。首先，結(jié)合課內(nèi)所學(xué)，教師要及時為學(xué)生布置編程作業(yè)。圍繞模塊中的關(guān)鍵知識點，設(shè)計成具有挑戰(zhàn)性和實際意義的編程任務(wù)，讓學(xué)生完成作業(yè)，鍛煉編程實踐能力，這是最為直接有效的實踐方式。其次，教師可以組織學(xué)生通過競賽的方式挑戰(zhàn)自我，與同學(xué)們切磋，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神，這也是激發(fā)學(xué)生潛能的有效方式。此外，開展項目合作也是實踐教學(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)一個完整的編程項目。在項目合作過程中，學(xué)生分工協(xié)作，共同解決問題，也能實現(xiàn)編程技術(shù)的針對性應(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、虛擬實驗室等現(xiàn)代技術(shù)手段，為學(xué)生提供更多樣化的實踐機會。在線編程平臺通常提供了豐富的編程題目和即時反饋機制，方便學(xué)生隨時隨地進行編程練習(xí)和自我檢測。譬如教師可以要求學(xué)生使用Python編寫一個命令執(zhí)行計算器程序，該程序能夠執(zhí)行基本的加、減、乘、除運算。學(xué)生需要設(shè)計用戶交互界面，讓用戶能夠輸入兩個數(shù)字和運算符，然后程序會輸出正確的計算結(jié)果。通過虛擬實驗室模擬真實的編程環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬空間中自由探索和反復(fù)實踐，可極大降低實踐成本，提高實踐效果。（四）建立有效的學(xué)習(xí)評價機制高中信息技術(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”一體化育人貫穿始終，建立一套科學(xué)、合理的評價機制。教學(xué)評價工作的開展，首先要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，如學(xué)生課堂參與度、小組合作成果、問題修正能力、創(chuàng)新性思維、作業(yè)完成情況等，對于學(xué)生身上出現(xiàn)的問題要做到及時修正。教師還可以通過考試、項目展示等方式，對學(xué)生進行終結(jié)性評價，給予學(xué)生有效的分數(shù)量化，激發(fā)學(xué)生進取意識，同時還可以通過線上評價，引入一些實踐性編程項目，讓學(xué)生在限定時間內(nèi)完成，從而對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及時反饋，高效測評。通過線下線上評價方式相結(jié)合，教師可以全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，與學(xué)生及時進行溝通，為學(xué)生持續(xù)進步提供有效助力。（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，對編程知識機械“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踐中得到了持續(xù)提升，這時候?qū)W生迫切渴望學(xué)習(xí)更多新內(nèi)容，進行一些趣味嘗試，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)計課程外，教師