高中信息技术Python教学工具介绍

宣 茹

随着《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》的颁布，高中信息技术教学更加注重学生信息素养的培养。高中信息技术教学内容大都围绕Python编程实现，而编程的实现脱离不了编程工具的辅助。在新课程教学探索初期，可供选择的软件非常丰富，几款目前教师常用的Python教学工具分析如下。

一、“元老”级别——IDLE

IDLE作为Python官方软件自带的集成开发环境，是Python语言开发后最早与之配套的开发环境，被称为Python“元老级”软件。

（一）软件特点

安装：IDLE的安装比较简单，在官网下载Python后默认安装IDLE集成开发环境。需要注意的是，不同Python版本都有其专用的IDLE，在电脑允许多个Python版本共存的情况下，使用时要注意选择自己需要的IDLE版本。

界面：IDLE的操作界面有两个，分别为交互式界面和文件式界面，默认打开的为交互式界面。有需要时可以通过交互式界面新建文件式界面，文件式界面会以新的窗口打开。在不安装其他扩展功能的情况下，软件本身为全英文的操作界面，英文薄弱的学生需要花时间了解软件的基本操作后才能简单使用，对软件进行个性化设置或是掌握更多功能则有一定难度。

编写与运行：IDLE每一行代码前没有行数提示，只有在选中代码的情况下才会在右下角显示该行代码所在行数（如图1所示）。这种情况下，学生在对代码进行纠错和讲解时很难快速定位到对应行数；IDLE没有代码自动补全功能，所有代码都需要完整地输入，且没有提示文字。对于新手来说，可以锻炼他们对代码中保留字和书写规范的记忆，让他们更好地熟悉Python编程。然而，对于培养编程思维和更强调编程速度的学生来说，自动补全功能可以大大提高编程效率。此外，文件模式下运行代码和结果界面不在同一个窗口中，学生在对代码进行测试时需要在两个窗口不停切换。

图1 IDLE运行界面

（二）使用情况

这款“元老”级别的Python编程集成环境是目前使用率较高的一款，主要出于以下三方面的考虑：第一，教科版高中信息技术教材中部分提到Python编程的截图和操作都针对IDLE，教学中使用IDLE演示画面更便于配合教材；第二，IDLE是Python官方网站下载后自动安装完成，无须教师另外下载软件安装；第三，部分教师第一次接触Python编程，不会进行过多个性化软件的选择。

二、小巧实用——Thonny

Thonny是由塔尔图大学开发的一款适合初学者的集成开发环境。它的调试器专为学习和教学编程而设计，对电脑配置要求不高，小巧实用，非常符合目前高中的学情。［1］

（一）软件特点

安装：Thonny安装步骤简单，且内置Python3，在未安装Python的情况下，能一步到位。在安装时可对语言进行选择，安装难度不大。

界面：Thonny界面简洁，采用直观的UI模式，与学生熟悉的办公软件界面非常相似；提供全中文模式，学生易上手，不需要教师讲解太多关于软件的操作；交互模式和文件模式都处在同一个界面下（如下页图2所示），学生不需要切换窗口，画面简洁；自带趣味性较强的turtle，且可直接引用，不需要安装turtle第三方库，其绘制图形窗口可自由调节，支持边调试边绘制（如下页图3所示）。

图2 Thonny操作界面

图3 Thonny运行界面

编写与运行：每行代码前都有行标，利于学生阅读和纠错；具有代码Tab键自动补全功能，能帮助学生快速、准确地编写代码；运行代码图标形象突出，操作方便；支持一键调试脚本和同时打开多个文件，方便学生对比学习。

（二）使用情况

Thonny除了小巧、安装方便、易于操作等主要特点外，还支持一键调试脚本。特别是在讲解递归相关知识时，IDLE中需要调入调试器并填写相关代码，而Thonny的一键调试脚本功能就能直接使用，轻松且清晰地把每一层递归讲解清楚。［2］

三、界面清新——海龟编辑器

海龟编辑器是编程猫品牌旗下的一款编程软件，面向少儿而开发，界面与背景明快、清新。基于其强大的产业链，目前市面上很多培训机构和书籍都以该软件为基础进行编写，与一般编程软件相比，功能不逊色，且操作便捷。［3］

（一）软件特点

安装：海龟编辑器支持网页编程和软件下载安装编程两种使用方式，编程界面完全相同，方便学生在不同外部环境下无缝衔接使用。同时，它支持用户发布自己的编程作品，能有效增强学生的成就感。

界面：海龟编辑器的定位为少儿编程，其操作界面在UI的基础上做了很多独特的设计。软件的默认字体比一般的软件设计更大，且经过加粗，有利于保护学生的视力。整个界面颜色鲜艳，不同模块之间采用不同颜色，更便于初学者操作。海龟编辑器同时有积木模式和代码模式（如图4所示），两个模式可以同时左右分屏显示，也可以单独显示。积木模式下，可以和现在小学生所学习的Scratch编程相结合，学生能够较快上手，即使没有相关软件的使用经验也可以通过积木拖拽的形式快速完成代码编写，能够有效打开学生解决问题的思路。当学生具备一定的Python编程经验后，也可以转成Python编程模式。

图4 海龟编辑器操作界面

编写与运行：海龟编辑器的运行按钮是单独的且位置明显；运行结果界面与主界面在同一窗口下，界面之间不需要切换。其他特点与Thonny类似，突出的优势是它比其他软件更方便安装第三方库，只要点击菜单栏中的“库管理”按钮，在出现的列表里选择自己需要安装的第三方库，直接点击对应库的“安装”按钮即可，不需要像其他软件一样进入后台安装。

（二）使用情况

对于部分在小学阶段学过Scratch编程的学生来说，使用海龟编辑器基本可以实现轻松操作。而对于高中才接触编程的学生来说，和专业软件相比，海龟编辑器这种图形化编程软件更易于接受，所以这款软件也是很多教师的首选。在教学中，教师可以从积木拖拽慢慢转变到Python编程，让学生了解代码的编辑原理后，再进行代码的学习，循序渐进。另外，编程猫品牌旗下有一系列配套练习编程的素材和书籍可供学有余力的学生进行拓展学习。

四、直观流程——画程

画程软件是一款用画图的方式进行编程的软件，以流程图的方式表示算法。该软件能自动把流程图转成需要的编程语言，使编程语言的展示更加直观。［4］

（一）软件特点

安装：画程软件安装比较简单，用户下载软件后双击即可自动安装完成。需要注意的是，在选择安装文件包时，有一些画程软件可能携带病毒，安装完成后需要做相应的安全检查，以防电脑中毒。

界面：画程软件的界面和海龟编辑器有一定的相似之处，都采用图形拖拽的编程方式，但其本质不同，海龟编辑器采用的是积木模式，画程软件则是流程图转换方式，通过起止框、输入框、输出框、处理框、判断框等流程图符号进行算法展示。另外，编程工具栏中的相关功能按钮以图形化方式表示（如图5所示），更利于学生的理解。

图5 画程软件操作界面

编写与运行：画程软件的编写方式是单向的，只能通过编译流程图后输出代码，不能通过代码反向输出流程图。画程软件本身不支持代码编写，其运行方式与Thonny类似，功能也相差不大。

（二）使用情况

在高中信息技术教科书中有很多章节提到了流程图的相关概念，很多代码的实现也是先通过展示算法流程图后再编写代码。教师在对相关知识点进行讲解时，就会用到画程这个软件。画程软件在Python编程学习中算是一个比较特殊的编程工具，刚接触相关知识点时，为了让学生更直观地了解流程图，教师会使用画程软件来展示，但等学生熟悉流程图后，使用频率就很少。直接原因还是很多流程图转换的代码并不能直接编译使用，大部分教师偏向于以图片的形式展示流程图后再根据流程图编写代码。

五、线上编程——氦星人

氦星人是由社会组织针对高中信息技术教学开发的免费在线编程平台，教师直接申请就能免费试用。

（一）软件特点

安装：氦星人这种在线编程平台最大的优势就在于不需要安装，直接在浏览器中打开相应网址就能使用。与编程猫的在线编程方式不同，它主要针对题目进行解答式编程，更像是一个个通关小游戏。

界面：整个平台的界面干净简洁，学生通过用户名密码登录后就可以进行编程。选好学习的课程和对应练习题后，编程题目中会有题目描述、输入格式、输出格式、数据范围与提示、样例等，学生可以根据题目要求来完成对应代码的编写。氦星人平台的编写界面内嵌在网页中，题目和编程框在同一个页面里，学生不需要再打开其他软件，且网页上编程界面和普通编程软件基本相同。为了与学生的界面相区分，平台还提供了教师管理界面，方便教师对课程进行建设和管理学生，了解学生对于知识点的掌握情况。

编写与运行：氦星人平台在编写代码时也提供高亮和自动补全功能，运行结果可通过弹出新的对话框进行展示。此外，该平台可以根据学生代码的运行结果与预设结果进行匹配，实现自动批改作业，大大减轻教师检查代码的压力。

（二）使用情况

氦星人平台建成初期的使用人数较少，但随着平台功能的不断完善，使用该平台的教师越来越多，特别是在进行信息技术线上教学时，该平台为教师提供了很多方便。氦星人平台能同时适用于电脑和手机，学生不需要安装软件，只要在浏览器中输入相关网址即可完成编程作业，教师在线上能及时了解学生的掌握情况。教师还可以通过该平台对学生进行测试，平台能即时反馈学生成绩，让教师更及时地了解学生的学习情况。

六、总结与建议

综上，在具体使用过程中，考虑到诸多方面的情况，加之在正式的江苏信息学测中只提供IDLE，IDLE是教师必选的一个软件。Thonny和海龟编辑器实现的功能差不多，Thonny对电脑硬件的要求较低，老版电脑也能顺畅运行；海龟编辑器内容丰富，可以做很多实用新奇的拓展代码练习，但对电脑配置有一定要求。根据实际情况选其一就完全能满足日常教学要求。画程软件可以用于讲解流程图的初期教学和后期绘制。氦星人平台比较适合于线上教学和对学生进行知识点测试。总之，辅助教学的工具很多，选择一款适合的才是最好的。