Python趣味編程教學實踐

近幾年間，Python 的火熱有目共睹，在IEEE Spectrum 2020 編程語言 Top 10排行榜中，Python位居第一。這是因為Python 與人工智能、機器學習、數據分析與處理等領域的需求緊密相關。時下，Python 成為許多初中信息技術課的教學編程語言。

我認為在初中階段開展 Python教學的首要問題，是如何激發學生學習的興趣，其次是探索行之有效的教學方法。我在七年級開展了信息技術趣味編程課，下面以三個趣味項目為例，把如何用趣味項目促進 Python教學的感悟分享給大家。

項目一：體驗Python的強大功能——用Python統計《三國演義》小說中的高頻詞

教師引導學生分析《三國演義》小說高頻詞1.0版本的程序運行結果，會發現其中“諸葛亮”、“孔明”在小說中其實指向同一人物，“關羽”、“關公”、“云長”也是同一人物，“劉備”、“玄德”、“玄德曰”也是指向同一人物，及“曹操”、“孟德”、“丞相”也是多個詞語指向同一人物。學生發現編程解決問題不是一蹴而就的，我們需要根據程序運行結果，圍繞問題需求，不斷修改方案、改進算法、優化程序、完善功能，以實現問題的最終有效解決。此時，需要修改算法，利用選擇結構將這些詞語進行合并處理，由此形成2.0版本的程序。

教師運行2.0版本的程序，查找到的20個高頻詞中，包含有“卻說”“二人”“不能”等與人名無關的詞語。如果要找出小說中出場次數最多的10位人物。就要繼續修改2.0版本的《三國演義》小說高頻詞查找程序，才能實現功能，由此生成3.0版本的程序。

統計小說中的高頻詞，不僅可以幫助我們了解其中的主要人物，還可以用來分析人物的主要活動地點及人物間的關系等。教師給學生提供《西游記》、《紅樓夢》、《水滸傳》電子書，引導學生試著修改代碼，分析自己感興趣的一本書。

項目二：體驗Python的強大功能——用十行代碼檢測圖片中的人臉

OpenCV的全稱是 Open SourceComputer Vision Library, 它是一個功能強大的跨平臺開源計算機視覺庫，可應用于人機互動、物體識別、圖像分割、人臉識別、動作識別、運動 跟蹤、機器人、運動分析、機器視覺、結構分析、汽車安全駕駛等諸多領域。這節課，我們站在巨人的肩膀上編程。
老師們可以通過有趣的編程實例激發學生的興趣，讓學生了解人工智能的概念，通過學習體驗OpenCV編程項目，體驗人工智能技術的應用，感受人工智能的魅力，幫助學生消除人工智能技術的神秘感。

教師展示講解代碼，只需要導入opencv,全程使用opencv自帶的函數功能，我們并不需要自己動手實現那些復雜的計算機圖形學和人臉檢測的機器學習算法。用十行代碼，就可以讓同學動手嘗試把人臉圖像檢測出來，接著，教師用思維導圖幫學生梳理檢測人臉的過程。

項目三:體驗Python的強大功能——臨摹冰雹猜想

這節課前，先帶同學們來做個游戲。請同學們隨便想一個正整數。如果你想的是偶數，請除以2；如果你想的是奇數，請乘以3再加1。對于得到的數字，依次不停地進行計算。最后會得到幾？

學生回答：1

教師讓學生再多試幾個數字

學生發現：無論起始數字如何選擇，最后總能得到1。

這時學生會問：是所有正整數經過這樣的變換最后都能得到1嗎？

教師讓學生臨摹驗證冰雹猜想程序代碼。在學習繪畫、書法等技能時，可以使用臨摹法。照著作品一絲不茍地畫下來，逐步掌握作品的構圖布局、色彩運用等基本技法。七年級的學生是學習Python編程的初學者，他們也可以采用臨摹法學習編程。通過這種方式，學生能夠逐步找到用鍵盤敲代碼的感覺，漸漸熟悉使用海龜編輯器的基本操作。學生在臨摹代碼的過程中，如果代碼錄入錯誤導致程序無法運行，就要認真對照“樣本”程序檢查自己的代碼，讓每一行和“樣本”程序一致。當程序能夠正確運行之后，讓學生運行代碼，驗證冰雹猜想，了解這10行程序代碼的作用。

學生提問：為什么這個數學問題的名字叫做“冰雹猜想”？

為了體驗“冰雹”的劇烈變化，教師讓學生用冰雹猜想程序驗證數字27。學生發現：27需要111步才能變換到1。

教師以數字27的計算過程為例，解釋數值的劇烈變化，因為27除以2數字會縮小，乘以3再加1數字會變大，所以在計算過程中數字可能忽大忽小，變化不定，但無論這個過程中的數值如何龐大，最終還是會像冰雹一樣迅速墜落，縮小成1。就像夏天高空云團中的冰粒，受氣流影響忽上忽下，起伏不定，但最終都會化作冰雹，砸向大地。最后變成4-2-1這三個數不停地循環，像跌入黑洞一樣。有同學會疑問：有沒有某個數是不符合冰雹猜想？

教師讓學生用冰雹猜想程序驗證數字700000000000，發現也符合這個規律。學生從中體驗到Python具有強大迅速的計算功能，也學會了算術運算符的用法。

趣味項目不僅能增加學生編程的樂趣，還能提高學生的編程技能。讓我們的學生盡早體會到編程有趣、有用，不但能鍛煉計算思維，還能為將來打下堅實的基礎。

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總結

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