信息技术必修1 数据与计算3.2 Python语言程序设计公开课教案

课程标准

和

教学目标

语言基础和顺序结构

教材内容：本课包含教材3.2.1Python语言基础（不包括关系运算符、逻辑运算符）与3.2.2顺序结构的程序实现

适应的课程标准：

1.7掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。

教学目标：

●掌握使用IDLE编写程序和运行程序的方法。

●掌握Python常见的数据类型（整型、实型、字符型、布尔型）

●掌握Python算术运算符

●掌握Python中的变量及其赋值

●掌握Python的基本数据结构（字符串、列表、字典）

●学会利用Python语言编写顺序结构的程序解决问题。

指向的核心素养：

●计算思维：在信息活动中，能够采用计算机科学领域的思想和方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。针对给定的任务进行需求分析，明确解决问题的关键问题。运用基本算法设计解决问题的方案，能使用编程语言或其他数字化工具实现这一方案。

学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，需要安装Python编程环境。

建议课时：1课时

教学活动设计

教学环节

教学过程

设计意图

情境导入

问题：Python是一种计算机程序设计语言。是一种面向对象的动态类型语言，最初被设计用于编写自动化脚本(shell)，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，越来越多被用于独立的、大型项目的开发。请通过互联网搜索回答如下问题：Python程序语言的优点？为什么Python如今如此流行？

参考答案：

Python语言的优点：可读性好，简单；有强大的社区支持，使用的人多，任何问题在社区中几分钟之类就能得到解决；有很多的框架和模块，使应用程序开发变得非常容易；在很多领域都有广泛的应用。

Python为什么如此流行：Python是数据科学、机器学习和人工智能的首选语言，除了这些领域Python在桌面开发、web开发这些方面也是不错的选择。Python的开发人员的薪酬较高。

通过解答问题让学生了解Python语言的优点、Python流行的原因，激发学生学习Python语言的兴趣。

新课教学

●知识讲解—IDLE运行程序

教师演示IDLE运行程序的两种方式：

①通过IDLE的Shell运行

演示在Shell中输入“1+1”按回车计算表达式运算结果，python的shell中能够直接计算出表达式的结果。

②通过IDLE运行文件

a.通过IDLE的菜单“File”—“New File”命令新建一个全新的Python程序文件。

b.在这个文件中输入如下的代码：

print(“你好，世界！”)

c.保存文件，通过IDLE的菜单“Run”—“Run Moudle”运行该程序文件。

print是一个函数，作用是在屏幕上打印出传递给它的参数，这里的参数是文本“你好，世界！”。

●学生活动—使用IDLE运行程序

①尝试在IDLE的Shell中运行如下的代码：

a.4 + 13  b. "hello，" + "python！"

②尝试在IDLE中新建一个文件，并输入如下代码

print("hello，" + "python！")

查看运行结果。

●知识讲解—数据类型与算术表达式

观察前面完成的学生活动中尝试的代码，4、3没有用双引号，"hello，"与"python！"使用了双引号，这是因为它们是不同的数据类型。Python编程语言在按照数据本身的特点将数据分为了若干种不同的类型：

整型：数学中的整数。

实型：数学中的实数。

字符串型：用单引号或者双引号包裹，表示一段文本。

布尔型：只有True和False两个值，代表成立（真）与不成立（假）。

而4 + 3中的“+”是我们数学中的算数运算符，在4 + 3这个算数表达式中，它的功能是计算4和3的和。数学中的基本算术运算符在Python中都有对应的符号。

运算符 表达式 描述 优先级

** x**y 求x的y次幂 1

* x*y 求x和y的乘积 2

/ x/y x除以y的实数值 2

// x//y x除以y的取整数 2

% x%y x除以y的余数 2

+ x+y x和y的和 3

- x-y x和y的差 3

Python中的算术运算符存在优先级，优先级程度最高级别为1，级别数字越小，优先级越高。

在前面的学生活动中尝试的代码有一点需要注意！4 + 3中的4和3是整型，这里的“+”是计算4和3的和；而"hello，" + "python！"中的“hello，”和“python！”是字符串，“+”的作用是连接两个字符串成为一个新的字符串“hello，python！”。

●学生活动—算术表达式计算

①请列举生活中整型、实型、字符串型数据的例子。

参考答案：

整型：16亿人中的16亿；实型：价格3.50元中的3.50；字符串：书上的一段文字。

②计算如下算术表达式的结果，并在IDLE的shell运行运行算术表达式，查看结果是否与计算的一致。

a.2**10 b.3*4–5*6 c.123-123//100*100 d. "Who " + "Am " + "I ?"

●知识讲解—变量和赋值语句

程序设计时，有些数据是未知或者可变的，为了更灵活地使用这些数据，可以使用变量来存储。要将数据存储到变量中可以采用如下语法的代码：

chars = "hello"

price_1 = 123

其中的“=”符号称为赋值语句，能够把“=”右边的数据赋值给“=”左边的变量。变量名必须以字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。

●学生活动—赋值语句的语法糖

已知变量number  = 1 ，分别执行如下语句：

number += 2

number -= 1

number *= 3

number /= 2

每次执行观察number变量的值，分析“+=”、“-=”、“*=”、“/=”这些赋值语句的作用。

参考答案：

x += y  x = x + y

x -= y  x = x - y

x *= y  x = x * y

x /= y  x = x / y

●知识讲解—基本的数据结构

在生活中有一些数据是无法用Python基本的数据类型来表示的，比如一个学生的信息，学生有姓名、学号、班级、是否团员等信息，姓名是字符串、学号是整型、班级是文本、是否团员是布尔型；再比如一篇文章的所有段落，每个段落是一个字符串，很多个字符串无法用单一的字符串类型来表示。类似这样的数据，需要将各种数据组合成具有一定结构的复合体。

①列表

列表是由一些数据元素共同组成的一个序列的整体。列表由0个或多个元素组成的序列，其中的元素的类型可以不同。列表用“[]”来表示，元素之间用逗号“，”分割。例如，某个商品的信息由“编号”、“名称”、“数量”这些数据项组成，数据项的值分别为：BH60018、苹果、50，可以表示为：

info = ["BH60018", "苹果", 50]

列表可以通过索引访问，形式如info[index]。info[0]得到第一个元素“BH60018”，info[1]得到第二个元素“苹果”,info[2]得到第三个元素“50”。若要访问多个元素，可以通过“开始元素：结束元素后一个元素”的方式来访问，称之为分割，代码如下：

info[0:2]

上面代码得到的结果是["BH60018", "苹果"]

字符串也支持索引和分割操作, s = "BH60018"，s[1]的值为“H”, s[2:4]的值为“60”。

②字典

字典由键值对组成，键和值之间用冒号“：”分割，用逗号“，”分割键值对，所有的键值对用“{}”包裹。键和值在字典中以成对的形式出现，并以如下方式标记：

d = {key1: value1, key2: value2, key3: value3, key4: value4}，

如：

dict = {'铅笔': 71, '钢笔': 59, '橡皮': 98, '尺子': 92}。

 在字典中键和值都可以是任意类型，每个键只能对应一个值。可以通过查找某个特定的键查找键对应的值。dict['铅笔']能找到对应的值71。

●学生活动—列表、字典和索引、分割实践

 ①构造一个列表lst，该列表包含[1,10]之间的整数，要取出其中第n个元素的代码如何写，取出第x到y的元素代码如何写？

 ②构造一个字典来代表学生，学生的姓名是“唐杰”，学号是“33”,性别为“男”，将该字典赋值变量stu，如果要访问stu的姓名、学号、性别应该如何做？

 参考答案：

 ①lst = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]。

 要取出其中的第n个元素：lst[n-1]。

 要取出第x到y个元素：lst[x-1:y]。

 ②stu = {'姓名': '唐杰', '学号': 33, '性别': '男'}。

 访问姓名：stu['姓名']，访问学号：stu['学号']，访问性别：stu['性别']。

●学生任务—交换两个变量的值

根据交换两个变量值的流程图，小组合作完成交换两个变量的Python程序。

提示：input(x)是Python的内置函数，y = input("请输入y的值：")会在屏幕上出现提示信息“请输入y的值”，然后把输入的文本作为字符串赋值给y。int(x)是Python的内置函数，它的作用是把字符串x转化为整数。比如：int("6")能得到结果6。

参考答案：

a = int(input("请输入整数a的值："))

b = int(input("请输入整数b的值："))

c = a

a = b

b = c

print("a:"+str(a))

print("b:"+str(b))

问题与讨论：如果调换上述程序中语句1、语句2或语句3的位置，程序的运行结果将会如何变化？

通过演示让学生初步掌握Python运行程序的两种方式，让学生理解print函数的作用与使用方法。

在学生动手实践的过程中让学生掌握使用IDLE运行程序的两种方式。实践的代码4 + 13与"hello，" + "python！"也是为了接下来讲解数据类型与算数表达式做铺垫。

让学生初步掌握Python中常见的数据类型和算术运算符。

通过列举生活中数据类型的例子进一步巩固Python中的数据类型；通过计算算术表达式进一步掌握Python中的算术运算符，在IDLE中运行算术表达式能够进一步的巩固IDLE运行程序的方法。

让学生初步掌握变量和赋值语句。

让学生掌握Python中赋值语句的快捷方式语法糖。

让学生初步掌握列表、字典，初步掌握列表和字符串的索引和分割。

让学生掌握列表、字典，掌握列表和字符串的索引和分割。

通过该任务让学生学会利用Python语言编写顺序结构的程序解决问题，完成本课难点教学。通过问题与讨论进一步理解每条语句的功能，并感受顺序结构的执行过程。

课堂小结

知识梳理：

1.使用IDLE编写程序和运行程序的方法。

2.掌握Python常见的数据类型（整型、实型、字符型、布尔型）

3.Python算术运算符

4.Python中的变量及其赋值

5.Python的基本数据结构（字符串、列表、字典）

6.学会利用Python语言编写顺序结构的程序解决问题。

通过回顾总结帮助学生巩固本节课的学习内容。

作业布置

基础作业（面向所有学生）：

本节配套课后作业

提升作业（面向学有余力学生）：

通过网络搜索学习列表自带的函数，能够实现向列表添加数据和删除数据。

基础作业主要是巩固本节课学习到的知识。提高作业给学有余力的同学完成，列表添加数据和删除数据的函数在真实的应用程序中使用频率较高，希望学生通过提高作业能够了解列表添加数据和删除数据的函数及使用方法。

教学设计思路

本节课是算法程序实现的第1课时。由于学生在刚开始接触编程时，往往从编写以顺序结构形式出现的简单程序语句起步，在程序语句的编写中又肯定会涉及到各种基本运算、基本数据类型等，因此，建议将Python语言的基础和顺序结构的程序实现两个方面的内容安排一起教学比较适宜。

Python语言的基础知识，如数据类型、表达式、变量、赋值语句以及数据结构等，是后续编程的基础，也是本课的重点。教学中可采用实例教学法，通过程序实例（如数值运算、字符操作等），让学生对编程基础知识先有个初步的了解。考虑到知识的相关性，建议把关系运算符和逻辑运算符的内容移到后续if语句的教学中。

顺序结构的程序实现，建议结合“交换两个变量a、b的值”实例，让学生熟练运用基础知识实现程序，并通过上机实践和“问题与讨论”，讨论“如果调换上述程序中语句1、语句2或语句3的位置，程序的运行结果将会如何变化？”，进一步理解每条语句的功能，并感受顺序结构的执行过程，完成本课的难点教学。

本节课中实例的数量与难易度要根据学生的实际情况来决定，并选取一些接近学生的学习与生活实际的例子，激发学生对程序设计的兴趣。

针对

核心素养培养的

设计考虑

本课落实课标内容“掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。”本课内容主要是Python语言基础（IDLE编写运行程序、常见数据类型、算术运算符、变量、赋值、基本数据结构）和顺序结构的程序实现，非常适合培养计算思维。

为了培养针对给定的任务进行需求分析，明确解决问题的关键问题的计算思维，在本课中我设计了“算术表达式计算”、“赋值语句的语法糖”、“列表、字典和索引、分割实践”这些学生活动和“交换两个变量的值”的学生任务，在完成学生活动和学生任务的过程中学生要解决问题就必须针对给定的任务进行需求分析，明确解决问题的关键问题，从而培养该计算思维。

本课的基本数据结构的内容非常有利于培养在信息活动中，能够采用计算机科学领域的思想和方法界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据的计算思维。我设计了“列表、字典和索引、分割实践”这个学生活动，在这个活动中学生需要通过构造列表和字典来表示真实世界中的数据，目的就是为了培养培养该计算思维。

为了培养通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案的计算思维和运用基本算法设计解决问题的方案，能使用编程语言或其他数字化工具实现这一方案的计算思维，我设计了“交换两个变量的值”这个学生任务，学生通过分析问题，设计解决方案，最终通过编制程序来解决该问题，在此过程中培养上述的两种计算思维。