常用編程軟件在教學(xué)應(yīng)用中的對(duì)比與分析 論文

PAGEPAGE1常用編程軟件在教學(xué)應(yīng)用中的對(duì)比與分析Python在信息技術(shù)教學(xué)過(guò)程中發(fā)行版本Anaconda和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境PyCharm學(xué)過(guò)程中Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具的選擇提供了數(shù)據(jù)參考與依據(jù)。關(guān)鍵字：信息技術(shù)，云課堂，程序設(shè)計(jì)，Python，編程工具，Anaconda，PyCharm高中信息技術(shù)課堂的軟件也成為了信息技術(shù)教學(xué)過(guò)程中面臨和亟需解決的問(wèn)題。題。一、環(huán)境介紹1.教材背景自2020年秋季學(xué)期開(kāi)始，我校在教育部門(mén)統(tǒng)一部署安排下，開(kāi)始使用新的信息技術(shù)教材進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，教材為廣東教育出版社《信息技術(shù)》2019版。新在信息社會(huì)中越來(lái)越重要的促進(jìn)作用，逐步成為信息社會(huì)的積極參與者。2.Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)為什么高中信息技術(shù)會(huì)在眾多的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中選擇Python？Python高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是一種面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。Python語(yǔ)應(yīng)用的編程語(yǔ)言，提供了高效的高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還能簡(jiǎn)單有效地面向?qū)ο缶幊?，可以在幾乎所有的操作系統(tǒng)中運(yùn)行。Python解釋器比較容易進(jìn)行擴(kuò)展，并且包言相比，具有如下特點(diǎn)：1.速度快。Python的底層采用的是C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包括許多標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方的庫(kù)函數(shù)也都采用的是C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，運(yùn)行速度非?？?。2.易讀、易維護(hù)。風(fēng)格簡(jiǎn)單明了、強(qiáng)制縮進(jìn)整齊劃一。3.易學(xué)易用。Python對(duì)于初學(xué)者非常友好，且有簡(jiǎn)潔詳細(xì)的說(shuō)明文檔。4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。Python是一種代表簡(jiǎn)單主義思想的語(yǔ)言。我們?cè)谧x取規(guī)范化的PythonPython解決問(wèn)題而不需要去深度研究Python語(yǔ)言本身。3.終端設(shè)備參數(shù)信息型。一種是教師機(jī)終端，數(shù)量為6336臺(tái)，且硬件配置和軟件配置相同。兩種終端主要參數(shù)屬性如表1所示：表1教師機(jī)終端和學(xué)生機(jī)終端參數(shù)信息表終端屬性教師機(jī)終端學(xué)生機(jī)終端計(jì)算機(jī)型號(hào)HPProDesk400G4MTRuiJieRG-RCD6000操作系統(tǒng)Windows7家庭普通版64位Windows7旗艦版32位瀏覽器GoogleChrome版本105.0.5195.102(64位)GoogleChrome版本102.0.5005.115(32位)處理器英特爾Corei5-6500@3.20GHz英特爾Xeon(至強(qiáng))E5主板惠普82A1RedHat主板內(nèi)存4GB(海力士DDR42400MHz)1GB(RuiJieRAM)主硬盤(pán)希捷ST1000DM003-1SB102(1TB)RedHatVirtIOSCSIDiskDevice(21GB)主顯卡AMDRadeon520(2GB/微星)RedHatG41ExpressChipset(RedHat)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境1000M電信專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)1000M電信專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量6臺(tái)336臺(tái)二、Anaconda和PyCharm介紹高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Python在安裝時(shí)自帶了PythonShell每次只能編寫(xiě)一行代碼，編寫(xiě)多行需要新建編寫(xiě)文件。Anaconda和PyCharm介紹如下：1.發(fā)行版本AnacondaAnaconda作為開(kāi)源的Python包管理器，是一個(gè)Python發(fā)行版，其中囊括了Anaconda在使用時(shí)不必再額外安裝包文件操作。2.集成開(kāi)發(fā)環(huán)境PyCharmPyCharm是為Python編程語(yǔ)言專(zhuān)門(mén)打造的一款Professional專(zhuān)業(yè)版，版Education教育版和Community社區(qū)版。專(zhuān)業(yè)版為收通過(guò)它完成作業(yè)，集成了一個(gè)Python的課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，雖然在功能上沒(méi)有專(zhuān)業(yè)版中擁有的比如Web開(kāi)發(fā)、Web框架、遠(yuǎn)程開(kāi)發(fā)能力、數(shù)據(jù)庫(kù)等功能，但是完全結(jié)果等需求。三、教學(xué)中關(guān)于Anaconda和PyCharm的對(duì)比和分析維度進(jìn)行對(duì)比和分析，具體內(nèi)容如下：1.安裝過(guò)程（1）安裝文件的獲取Anaconda安裝文件根據(jù)教材配套的光盤(pán)中提供的鏈接進(jìn)行獲取，Anaconda的Windows64位的安裝程序文件（存儲(chǔ)空間大小為594MB）下載花費(fèi)總時(shí)長(zhǎng)為114.2s。PyCharm安裝文件通過(guò)搜索引擎搜索官方網(wǎng)址進(jìn)行下載，在使用相同計(jì)算機(jī)、瀏覽器的情況下，PyCharm的Windows64位安裝程序文件（存儲(chǔ)空間大小為377MB）的下載總時(shí)長(zhǎng)為37.7s。由此可以看出，從獲取途徑的和安裝程序文件下載時(shí)長(zhǎng)方面來(lái)看Anaconda與PyCharm安裝文件獲取方式容易獲得，時(shí)長(zhǎng)方面也相差無(wú)幾。（2）安裝的操作難易度Anaconda與PyCharm兩者安裝流程簡(jiǎn)潔，同時(shí)提供了自動(dòng)配置環(huán)境變量的功能選項(xiàng)。主要區(qū)別在于是Anaconda是一個(gè)基于Python的數(shù)據(jù)處理和科學(xué)計(jì)算平臺(tái)，它已經(jīng)內(nèi)置了許多非常有用的第三方庫(kù)，裝上Anaconda，就相當(dāng)于把Python和一些如等常用的庫(kù)自動(dòng)安裝好了，使得安裝比常規(guī)Python除了安裝所必需的Python程序以外，還需要通過(guò)pip的方式安裝各種所需庫(kù)文件。2.啟動(dòng)過(guò)程（1）啟動(dòng)方式Anaconda啟動(dòng)時(shí)，需要先啟動(dòng)AnacondaNavigator桌面圖形用戶(hù)界面，通過(guò)Home頁(yè)面（如圖1所示）選擇基于網(wǎng)頁(yè)的交互計(jì)算應(yīng)用程序JupyterNotebook，點(diǎn)擊launch后自動(dòng)啟動(dòng)瀏覽器運(yùn)行，啟動(dòng)后如圖2所示。圖1AnacondaNavigator桌面圖形用戶(hù)界面圖2JupyterNotebook界面PyCharm啟動(dòng)進(jìn)入主界面（如圖3所示），首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)工程，然后創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，最后選擇好項(xiàng)目目錄，才會(huì)顯示代碼編輯區(qū)進(jìn)行代碼編寫(xiě)操作。圖3PyCharm主界面（2）啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)對(duì)比經(jīng)過(guò)對(duì)每臺(tái)學(xué)生機(jī)終端進(jìn)行3次，共計(jì)1008次的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)。其中Anaconda啟動(dòng)所需最短時(shí)間為35.16s，啟動(dòng)所需最長(zhǎng)時(shí)間為83.37s；PyCharm啟動(dòng)所需最短時(shí)間為33.95s，啟動(dòng)所需最長(zhǎng)時(shí)間為69.64s。1060次的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)處理，其中Anaconda啟動(dòng)所需最短時(shí)間為53.35s，啟動(dòng)所需最長(zhǎng)時(shí)間為125.11s；PyCharm啟動(dòng)所需最短時(shí)間為平均啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)如表2所示。表2Anaconda與PyCharm在不同設(shè)備啟動(dòng)花費(fèi)時(shí)長(zhǎng)信息統(tǒng)計(jì)表計(jì)算機(jī)終端類(lèi)型測(cè)試總次數(shù)啟動(dòng)Anaconda平均時(shí)長(zhǎng)啟動(dòng)PyCharm平均時(shí)長(zhǎng)學(xué)生機(jī)終端100850.62s41.45s教師機(jī)終端6067.78s50.37s3.其他關(guān)于Anaconda和PyCharm優(yōu)點(diǎn)對(duì)比（1）發(fā)行版本Anaconda的優(yōu)點(diǎn)在環(huán)境配置這一方面，Anaconda擁有一套強(qiáng)大的環(huán)境管理系統(tǒng)，并且在安裝Anaconda的同時(shí)已自帶安裝了許多工具包。而PyCharm大部分工具包需要我們手動(dòng)安裝，版本需要自己選擇。（2）集成開(kāi)發(fā)環(huán)境PyCharm的優(yōu)點(diǎn)PyCharm是一種PythonPython語(yǔ)言開(kāi)發(fā)時(shí)提高其效率的工具，在教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)使用到的如：1、PyCharm提供了程序代碼標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的功能，可使用此功能在保障正確的前提下快速、高效的整理格式；2、PyCharm在調(diào)用已經(jīng)聲明的參數(shù)、關(guān)鍵字以及函數(shù)時(shí)，只需要輸入部分功能也是信息技術(shù)教學(xué)過(guò)程中PyCharm最常用和重要的功能之一。Anaconda而言，PyCharm在調(diào)試錯(cuò)誤程序時(shí)，可根據(jù)開(kāi)發(fā)工具解釋提示，以便快速定位出錯(cuò)位置。4、PyCharm擁有語(yǔ)法高亮、Project管理、代碼跳轉(zhuǎn)等功能。圖4PyCharm程序編輯界面四、使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施在歷時(shí)兩年半的教學(xué)活動(dòng)中，我對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題和異常情況進(jìn)行記錄和分析。其中，Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境PyCharm截止目前暫未問(wèn)題和發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常情況。發(fā)行版Anaconda出現(xiàn)的問(wèn)題和異常情況大致可分為兩種類(lèi)型：1.操作類(lèi)操作類(lèi)情況分為以下兩種類(lèi)型：（1）非正常關(guān)閉服務(wù)AnacondaNavigator2中黑色背景的操作界面）需要單獨(dú)開(kāi)啟，5AnacondaNavigator服務(wù)，避免無(wú)效的重復(fù)編碼操作。圖5JupyterNotebook服務(wù)關(guān)閉界面（2）誤刪除程序代碼Anaconda程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)界面為瀏覽器界面，常用的工具以圖標(biāo)的方式排列教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)任務(wù)。2.異常情況類(lèi)截止目前，異常情況出現(xiàn)的統(tǒng)計(jì)為67次，頻次較高，但類(lèi)型相同，均為程現(xiàn)錯(cuò)誤。以下將對(duì)異常情況復(fù)現(xiàn)進(jìn)行描述和列舉解決異常情況的措施。（1）異常情況描述該程序程序首次運(yùn)行前，程序的第1行代碼是“xx=3”，第2行代碼是“print(xx)”,運(yùn)行后輸出結(jié)果為“3”，此時(shí)輸出結(jié)果正確。如果將第1行代6所示）。圖6程序輸出結(jié)果異常界面（2）異常情況原因及解決方法GoogleChrome瀏覽器（經(jīng)查閱資料與測(cè)試發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)irefox、InternetExplorer、360瀏覽器也會(huì)出現(xiàn)可解決該異常情況。五、使用意向統(tǒng)計(jì)通過(guò)采用問(wèn)卷星調(diào)查的方式，對(duì)2438位學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，共收集調(diào)查樣本數(shù)據(jù)2438份，調(diào)查結(jié)果中包括除教學(xué)中發(fā)現(xiàn)除教學(xué)中使用到的Anaconda和PyCharm兩種程序設(shè)計(jì)工具以外，有學(xué)生提交了如Atom、VisualStudioCode、Thonny開(kāi)發(fā)環(huán)境PyCharm以88.51%占比成為絕大多數(shù)學(xué)生選擇的編程工具，具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。表3Anaconda與PyCharm使用意向調(diào)查情況統(tǒng)計(jì)表人次統(tǒng)計(jì)選擇Anaconda人數(shù)占比選擇PyCharm人數(shù)占比其它243810.71%88.51%0.78%六、總結(jié)PyCharm動(dòng)中對(duì)于編輯Python程序