信息技术（第2版）（拓展模块）拓展模块1程序设计

10/11课题名称模块1程序设计基础授课类型理实一体授课对象授课课时所授课程授课地点所授教材一、学情分析本课程授课对象为高职各专业大一学生，课程开设在大一第一学期，学生情况在知识储备、学习特点和信息素养的情况如下。1.知识储备学生在高职或高中已经学习了信息技术课程，具备了基础的信息技术知识和技能。2.学习特点授课对象都是零零后的学生，在学习方面表现出如下特点。（1）喜欢实践动手操作，厌烦枯燥乏味的理论讲解；（2）喜欢任务式引导，情境设定，参与其中，厌烦平淡无极的说教；（3）乐于接受可视化教学资源，反感静态纸质学习材料；（4）偏爱颗粒化、模块化的学习过程，排斥时间冗长的教学过程；（5）对挑战性的题目感兴趣，对基础性题目求知欲偏低；（6）喜好电脑与互联网的应用，线上操作所见即所得可以引发学习兴趣。3.信息素养学生通过高职或高中信息技术课程的学习，具备了基础的信息技术学科素养，但是在数字化学习与创新方面仍需加强二、教学内容1.知识目标2.能力目标3.素养目标1.教学重点八、教学环节教学环节教学内容教学活动策略与意图环节一单元导入(10分钟)【问题导入】程序设计概述当程序设计是设计和构建可执行的程序以完成特定计算结果的过程，是软件构造活动的重要组成部分，一般包含分析、设计、编码、调试、测试等阶段。问题：你在学习和生活中哪些用到了程序设计？手机APP、自动售货机、网占等。【学习目标】理解程序设计的基本概念；了解程序设计的发展历程和未来趋势；掌握典型程序设计的基本思路与流程；了解主流程序设计语言的特点和适用场景。【知识图谱】教师活动1.介绍本单元的学习任学生活动2.明确本单元的学习任务3.思考记录1.问题教学法，问题导入课程，激发学生对程序设计的好奇心与学习愿望。2.讲授教学法，介绍程序设计概述、单元学习目标和单元知识图谱，使学生了解单元教学内容的全貌教学环节教学内容教学活动策略与意图环节二了解程序设计基础知识(10分钟)计算机指令就是指挥机器工作的指示和命令，一条指令通常是一条语句或代码。比如，让显示器输出“中国”是一条指令，让计算机执行“3+5=？”也是一条指令。程序是程序员写好的一系列指令，用来指挥计算机处理事务。比如，当我们在超市购物时，将商品条形码放到超市扫描仪下，程序会让计算机屏幕显示商品信息，单击结账后，计算机又会将购买商品的账单及金额显示在屏幕上。问题：你身边的程序设计？【学习任务】通过本节内容的学习，完成下列学习任务：

1.在学习过程中认真复习，梳理记录好学习笔记；2.了解指令、程序、程序设计概念；3.了解程序设计与程序之间的关系；4.了解程序设计的典型应用，能够举例说出程序设计在产业应用的实例；6.感受程序设计的魅力，激发对程序设计的浓厚兴趣，拓展视野和思维；7.通过小组学习，培养与人沟通、协同工作、口才表达等能力；8.完成单元考核评价中的相关任务。教师活动1.介绍在程序的基本概念。2.通过设问，讨论程序设计对于当前人生活的影响。3.介绍了程序设计基础小节的学习任学生活动2.积极思考，回答问题。3.明确本单元的学习任务4.思考记录1.问题教学法，问题导入课程，激发学生对程序设计的好奇心与学习愿望。2.讲授教学法，介绍程序设计概念、小节学习目标，使学生了解本小节教学内容的全貌教学环节教学内容教学活动策略与意图环节三程序设计语言的发展历史和未来趋势(15分钟)1.程序设计语言的发展历史及其特点（1）第一代程序设计语言第一代程序设计语言称为机器语言，是通过二进制代码让计算机直接识别并执行的指令集合，指令集只包含1和0，分别代表电路“开”和“关”。机器语言具有直接执行的特点，编程人员必须熟记0和1组成的指令代码，因此机器语言难记、难懂、难编且极易出错。（2）第二代程序设计语言为了克服机器语言的缺陷，人们使用与代码含义相近的英文缩写、字母、数字等符号来取代机器语言0和1的指令集，这就是汇编语言。汇编语言也称为符号语言，相较于机器语言编码要方便些，但是编写指令依旧烦琐，程序通用性差。（3）第三代程序设计语言机器语言与汇编语言依赖于硬件体系，所以编程人员要对硬件结构与工作原理非常熟悉。因此人们发明了与人类语言相近，可读性更高的语言，这就是计算机高级语言。1954年，世界上第一个计算机高级语言Fortran诞生了。1972年，程序语言的里程碑，C语言诞生了，C语言同时具有汇编语言和高级语言两种语言的特点。（4）第四代程序设计语言第四代程序语言通常包括面向对象程序设计语言、脚本语言、人工智能语言等。1995年由Sun公司推出的Java语言，是最具代表性的第四代程序设计语言。第四代程序设计语言提供了功能强大的非过程化问题定义手段，编程人员不需要说明工作步骤，只需告诉系统要做什么即可，这就大大提高了软件开发效率。2.程序设计语言的未来趋势未来程序设计语言应具备以下特性：简单性：提供一系列方法来完成指定任务，程序开发人员只需要掌握基本概念，即可编写各种需求的应用程序。安全性：在网络、分布环境下保证安全性。跨平台性：可以使程序方便地被移植到不同的机器与平台。教师活动1.讲授程序设计语言发展历史。2.通过设问，每一代程序设计语言的缺陷，深刻理解程序语言发展历程。3.通过案例讨论，这些程序设计语言使用在哪学生活动明确本小节的学习任务2.3.积极思考，回答问题。4.参与互动讨论，程序设计语言未来的趋势。5.思考记录1.讲授教学法，介绍程序设计语言的发展历史及其特点。2.问题教学法，通过对程序设计语言不足之处，促进学生对程序语言发展趋势的理解。3.案例分析法，通过不同程序设计语言的应用。教学环节教学内容教学活动策略与意图环节四主流程序语言的特点和适用场景(15分钟)1.C++语言特点和适用场景C++是一门以C为基础发展而来的一门面向对象的高级程序设计语言，在1983年创造于贝尔实验室，C++经过了多次标准化改造，其功能相对于初期更加丰富。C++是一门集面向过程、面向对象、函数式、泛型和元编程等多种编程范式的复杂编程语言，正是具有这种特性，C++的应用领域非常广泛，适用于应用软件、设备驱动程序、嵌入式软件、服务器与客户端应用软件开发。2.Java语言特点和适用场景Java语言自1995年出现以来备受广大程序员青睐。它是一门面向对象的编程语言，封装、继承、多态这些面向对象特性使得Java语言适用于大型软件系统的研发。由于Java语言有虚拟机的支持，编写的代码可以无缝运行在任何操作系统中，无需重新编译。为了弥补C语言内存泄漏问题，Java虚拟机会自动回收不再使用的内存空间。同时，Java拥有数量众多的第三方类库，很多事情不需要自己做，只要把别人编写的程序组装起来即可。Java目前有三大开发体系：JavaME(J2ME)、JavaSE(J2SE)、JavaEE(J2EE)。Java应用于各种各样的领域包括：企业应用领域、Web应用领域、移动开发领域等。3.Python语言特点和适用场景Python语言诞生于1990年，是一种面向对象的解释型编译语言，其语法简洁而清晰，结构简单。Python具有可移植性，可以在任何操作平台上运行。Python拥有丰富且强大的库，比如数据分析，文件解析等。Python也被称为胶水语言，程序员可以在用Python编程时，使用C++、Java等一些其他语言写好的东西，这样可以充分利用其他语言的优势。也正是Python语言的特点，Python语言可以进行Web开发、网络软件开发（例如网络爬虫）、数据分析、人工智能等场景。教师活动1.讲授主流程序语言的特点和适用场景。学生活动2.积极思考，回答问题。3.了解主流语言的适用场景。4.思考记录。1.讲授教学法，讲解主流程序语言的特点和适用场景2.案例分析法，对各主流语言程序适用场景进行分析。教学环节教学内容教学活动策略与意图环节五典型程序设计的基本思路与流程(30分钟)1.程序设计的基本思路与流程计算机是不会自己解决问题的，只有通过程序才可以让它帮助人们解决问题，所以，对于程序设计很多人的理解就是使用编程语言来写代码，代码写完，程序设计也就完成了。程序设计编写步骤按图所示。（1）分析问题进行程序设计首先要明确需要解决的问题和已知的条件，因为，明确了需要解决的问题，就是明确了设计的程序需要完成的任务是什么。明确了已知条件，就是了解从哪里获得所需要的数据及在程序设计过程中的限制。这阶段主要任务是将问题转化成计算机可以处理的内容，需要抽象出对象与对象的关系，并建立合适的模型。（2）设计算法当模型建立完成后，就要确定程序该如何做，即为程序寻找合适的算法。算法是求解问题的一系列计算步骤，它保证了程序的精准性、确定性、有限性。算法包含了完成程序设计的精准步骤。（3）编写程序编写程序就是使用一种合适的编程语言来描述求解问题的算法，在编写程序之前，要选定一个合适的编程语言。因为，不同语言适用场景与规模不同，合适的语言可以使程序结构清晰、简洁。（4）调试测试程序程序编写完毕后，需要进行程序的检查和调试，程序调试主要内容包括程序的语法调试和逻辑检查。调试过程中测试数据除采用正常数据外，还应该编造一些异常数据和错误数据，用来考验程序的正确性和可靠性。根据测试时所发现的错误，进一步诊断，找出原因和具体的位置进行修正，调试测试是保证程序正确性的必不可少的步骤。2.程序流程图通过学习我们了解到，程序设计中，最重要的内容不是写代码，而是设计程序。就像建筑、机械等行业的要画施工图、设计图，程序设计的思路也需要用图的形式画出来。将程序运行步骤和顺序呈现出来的图称之为数据流程图，它是直观表达程序设计思想和程序设计步骤的工具。程序流程图由统一规定的符号和图形来表示的，方便程序员进行程序设计，也便于程序员之间探讨交流，常见流程图标准符号如图所示教师活动1.讲授程序设计基本思路。2.讲授程序设计基本流程。3.讲授程序流程图。学生活动2.积极思考，回答问题。3.理解程序设计的基本思路与流程。4.思考记录1.讲授教学法，通过程序设计的基本思路与流程，使学生了解解决问题的思路和流程2.案例分析法，讲述流程图的绘制过程。教学环节教学内容教学活动策略与意图环节六考核评价与教师小结(10分钟)1.通过学习通课程平台，完成本小节的考核评价测试试题。2.通过学习通课程平台教师端，汇总分析考核评价的总体情况教学环节教学内容教学活动策略与意图环节七复习并导入新知识(10分钟)【问题复习】程序设计语言的发展历史和未来趋势典型程序设计的基本思路与流程【学习任务】本模块选择Python语言进行程序设计。通过本节内容的学习，完成下列学习任务：1.在学习过程中认真复习，梳理记录好学习笔记；2.了解Python开发环境；3.掌握Python语言基础；4.通过编程，感受程序设计的魅力，激发对程序设计的浓厚兴趣，拓展视野和思维；5.通过小组学习，培养与人沟通、协同工作、口才表达等能力；6.完成单元考核评价中的相关任务。【学习目标】了解Python开发环境；掌握Python语言基础。教师活动1.介绍了Pyhton语言基础知识小节的学习任务。学生活动1.认真听取教师讲授内容。2.明确本单元的学习任务3.思考记录1.讲授教学法，介绍Python语言基础知识，使学生了解单元教学内容的全貌教学环节教学内容教学活动策略与意图环节八Python开发环境(10分钟)1.Python下载与安装①在浏览器输入网址/，访问Python官网，单击导航栏“Downloads”按钮，可显示Python下载菜单网站会自动检测用户的操作系统，单击“Python3.9.7”按钮即可下载安装。②下载完成后，双击安装包就会启动安装程序，选择“InstallNow”则采用默认安装方式，选择“Customizeinstallation”则可自定义安装路径。特别注意：务必勾选界面最下方“AddPython3.9toPATH”选项，勾选此选项，安装完成后，Python将会被自动添加到环境变量中；未勾选，则在使用Python之前需要手动将Python添加到环境变量。③安装完成后，在“开始”菜单中选择“Python3.9”下的“Python3.9（64-bit）”，打开Python交互环境。2.使用Python编程工具（1）打开IDLE交互环境IDLE是Python自带的编程工具，包括交互环境与源代码编辑器。单击Windows开始菜单选择“Python3.9”中“IDLE（Python3.964-bit）”选项，启动IDLE。（2）新建Python源代码文件选择“File”→“NewFile”，打开Python源代码编辑器，新建Python源代码文件。（3）保存Python源代码文件选择“File”→“Save”，或者按“Ctrl+s”组合键，保存Python源代码文件。（4）运行Python源代码文件选择“Run”→“RunModule”，或者按“F5”，运行Python源代码文件，运行显示结果在IDLE交互环境中。教师活动1.演示Python下载与安装。2.通过设问，讨论没有设置环境变量的结果。3.介绍了如何使用IDLE新建代码、保存代码、运行代码学生活动2.积极思考，回答问题。3.熟练操作1.讲授教学法，Python下载与安装。2.问题教学法，了解环境设置变量意义。教学环节教学内容教学活动策略与意图环节九Python语言基础(40分钟)1.基本语法（1）行与缩进（2）变量与赋值（3）输入和输出2.数据类型（1）数字类型（2）布尔类型（3）字符串类型（4）列表和元组类型（5）字典类型3.流程控制在程序设计中，任何程序都可以只用顺序、选择、循环三种结构语句构造。（1）顺序结构（2）选择结构（3）循环结构3.函数（1）自定义函数（2）调用函数4.对象（1）对象的概念（2）面向对象与面向过程（3）创建类（4）创建对象5.模块（1）模块的使用（2）模块的安装6.文件操作（1）打开文件（2）读取文件（3）写文件（4）关闭文件7.异常处理（1）异常类型（2）异常捕获与处理教师活动1.讲授Python基本语法。2.通过设问讲解任何程序都能用三种结构语句构造。3.通过设问，讲解高级语言，何为面向对象语言，何为面向过程。4.通过案例讨论，分析两种方式的优缺点各是什么？学生活动1.2.积极思考，回答问题。3.参与互动讨论，更深入了解基础操作。4.思考记录1.讲授教学法，介绍Python基本语法。2.问题教学法，讲解三种结构。3.案例分析法，讲解高级语言和各自优缺点。教学环节教学内容教学活动策略与意图环节十完成简单程序(15分钟)随着生活水平的提高，人们对自己的身体健康越来越重视。目前国际常用BMI指数衡量人体胖瘦程度以及是否健康，BMI指数计算公式为：体质指数（BMI）=体重（kg）÷身高^2（m）。本小节编写BMI指数计算程序，计算BMI指数值，并根据数值，显示用户健康状况。1.实例分析并绘制流程图用户输入自己的体重与身高，程序将计算BMI指数，并根据指数值，显示用户的健康状况。BMI指数指标为：BMI小于18.5属于过轻；在18.5-24之间属于正常；在24-28之间属于过重；28以上属于肥胖。利用流程图来分析BMI指数计算程序的完整流程，如图所示。2.编写程序whileTrue:height=float(input("请输入您的身高(m):"))weight=float(input("请输入您的体重(kg):"))BMI=round(weight/(height**2),1)ifBMI>=28:print("您的BMI是",BMI,"体重肥胖")elif24<=BMI<28:print("您的BMI是",BMI,"体重超重")elif18.5<=BMI<24:pr