信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊）拓展模塊1程序設(shè)計(jì)

10/11課題名稱模塊1程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)授課類型理實(shí)一體授課對象授課課時所授課程授課地點(diǎn)所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第一學(xué)期，學(xué)生情況在知識儲備、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下。1.知識儲備學(xué)生在高職或高中已經(jīng)學(xué)習(xí)了信息技術(shù)課程，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)知識和技能。2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點(diǎn)。（1）喜歡實(shí)踐動手操作，厭煩枯燥乏味的理論講解；（2）喜歡任務(wù)式引導(dǎo)，情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無極的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）偏愛顆?；⒛K化的學(xué)習(xí)過程，排斥時間冗長的教學(xué)過程；（5）對挑戰(zhàn)性的題目感興趣，對基礎(chǔ)性題目求知欲偏低；（6）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。3.信息素養(yǎng)學(xué)生通過高職或高中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，但是在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面仍需加強(qiáng)二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標(biāo)2.能力目標(biāo)3.素養(yǎng)目標(biāo)1.教學(xué)重點(diǎn)八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】程序設(shè)計(jì)概述當(dāng)程序設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)和構(gòu)建可執(zhí)行的程序以完成特定計(jì)算結(jié)果的過程，是軟件構(gòu)造活動的重要組成部分，一般包含分析、設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試、測試等階段。問題：你在學(xué)習(xí)和生活中哪些用到了程序設(shè)計(jì)？手機(jī)APP、自動售貨機(jī)、網(wǎng)占等?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】理解程序設(shè)計(jì)的基本概念；了解程序設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程和未來趨勢；掌握典型程序設(shè)計(jì)的基本思路與流程；了解主流程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)和適用場景。【知識圖譜】教師活動1.介紹本單元的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)3.思考記錄1.問題教學(xué)法，問題導(dǎo)入課程，激發(fā)學(xué)生對程序設(shè)計(jì)的好奇心與學(xué)習(xí)愿望。2.講授教學(xué)法，介紹程序設(shè)計(jì)概述、單元學(xué)習(xí)目標(biāo)和單元知識圖譜，使學(xué)生了解單元教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二了解程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(10分鐘)計(jì)算機(jī)指令就是指揮機(jī)器工作的指示和命令，一條指令通常是一條語句或代碼。比如，讓顯示器輸出“中國”是一條指令，讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行“3+5=？”也是一條指令。程序是程序員寫好的一系列指令，用來指揮計(jì)算機(jī)處理事務(wù)。比如，當(dāng)我們在超市購物時，將商品條形碼放到超市掃描儀下，程序會讓計(jì)算機(jī)屏幕顯示商品信息，單擊結(jié)賬后，計(jì)算機(jī)又會將購買商品的賬單及金額顯示在屏幕上。問題：你身邊的程序設(shè)計(jì)？【學(xué)習(xí)任務(wù)】通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；2.了解指令、程序、程序設(shè)計(jì)概念；3.了解程序設(shè)計(jì)與程序之間的關(guān)系；4.了解程序設(shè)計(jì)的典型應(yīng)用，能夠舉例說出程序設(shè)計(jì)在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的實(shí)例；6.感受程序設(shè)計(jì)的魅力，激發(fā)對程序設(shè)計(jì)的濃厚興趣，拓展視野和思維；7.通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力；8.完成單元考核評價中的相關(guān)任務(wù)。教師活動1.介紹在程序的基本概念。2.通過設(shè)問，討論程序設(shè)計(jì)對于當(dāng)前人生活的影響。3.介紹了程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)小節(jié)的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)4.思考記錄1.問題教學(xué)法，問題導(dǎo)入課程，激發(fā)學(xué)生對程序設(shè)計(jì)的好奇心與學(xué)習(xí)愿望。2.講授教學(xué)法，介紹程序設(shè)計(jì)概念、小節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生了解本小節(jié)教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷史和未來趨勢(15分鐘)1.程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷史及其特點(diǎn)（1）第一代程序設(shè)計(jì)語言第一代程序設(shè)計(jì)語言稱為機(jī)器語言，是通過二進(jìn)制代碼讓計(jì)算機(jī)直接識別并執(zhí)行的指令集合，指令集只包含1和0，分別代表電路“開”和“關(guān)”。機(jī)器語言具有直接執(zhí)行的特點(diǎn)，編程人員必須熟記0和1組成的指令代碼，因此機(jī)器語言難記、難懂、難編且極易出錯。（2）第二代程序設(shè)計(jì)語言為了克服機(jī)器語言的缺陷，人們使用與代碼含義相近的英文縮寫、字母、數(shù)字等符號來取代機(jī)器語言0和1的指令集，這就是匯編語言。匯編語言也稱為符號語言，相較于機(jī)器語言編碼要方便些，但是編寫指令依舊煩瑣，程序通用性差。（3）第三代程序設(shè)計(jì)語言機(jī)器語言與匯編語言依賴于硬件體系，所以編程人員要對硬件結(jié)構(gòu)與工作原理非常熟悉。因此人們發(fā)明了與人類語言相近，可讀性更高的語言，這就是計(jì)算機(jī)高級語言。1954年，世界上第一個計(jì)算機(jī)高級語言Fortran誕生了。1972年，程序語言的里程碑，C語言誕生了，C語言同時具有匯編語言和高級語言兩種語言的特點(diǎn)。（4）第四代程序設(shè)計(jì)語言第四代程序語言通常包括面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言、腳本語言、人工智能語言等。1995年由Sun公司推出的Java語言，是最具代表性的第四代程序設(shè)計(jì)語言。第四代程序設(shè)計(jì)語言提供了功能強(qiáng)大的非過程化問題定義手段，編程人員不需要說明工作步驟，只需告訴系統(tǒng)要做什么即可，這就大大提高了軟件開發(fā)效率。2.程序設(shè)計(jì)語言的未來趨勢未來程序設(shè)計(jì)語言應(yīng)具備以下特性：簡單性：提供一系列方法來完成指定任務(wù)，程序開發(fā)人員只需要掌握基本概念，即可編寫各種需求的應(yīng)用程序。安全性：在網(wǎng)絡(luò)、分布環(huán)境下保證安全性?？缙脚_性：可以使程序方便地被移植到不同的機(jī)器與平臺。教師活動1.講授程序設(shè)計(jì)語言發(fā)展歷史。2.通過設(shè)問，每一代程序設(shè)計(jì)語言的缺陷，深刻理解程序語言發(fā)展歷程。3.通過案例討論，這些程序設(shè)計(jì)語言使用在哪學(xué)生活動明確本小節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)2.3.積極思考，回答問題。4.參與互動討論，程序設(shè)計(jì)語言未來的趨勢。5.思考記錄1.講授教學(xué)法，介紹程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷史及其特點(diǎn)。2.問題教學(xué)法，通過對程序設(shè)計(jì)語言不足之處，促進(jìn)學(xué)生對程序語言發(fā)展趨勢的理解。3.案例分析法，通過不同程序設(shè)計(jì)語言的應(yīng)用。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四主流程序語言的特點(diǎn)和適用場景(15分鐘)1.C++語言特點(diǎn)和適用場景C++是一門以C為基礎(chǔ)發(fā)展而來的一門面向?qū)ο蟮母呒壋绦蛟O(shè)計(jì)語言，在1983年創(chuàng)造于貝爾實(shí)驗(yàn)室，C++經(jīng)過了多次標(biāo)準(zhǔn)化改造，其功能相對于初期更加豐富。C++是一門集面向過程、面向?qū)ο?、函?shù)式、泛型和元編程等多種編程范式的復(fù)雜編程語言，正是具有這種特性，C++的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，適用于應(yīng)用軟件、設(shè)備驅(qū)動程序、嵌入式軟件、服務(wù)器與客戶端應(yīng)用軟件開發(fā)。2.Java語言特點(diǎn)和適用場景Java語言自1995年出現(xiàn)以來備受廣大程序員青睞。它是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，封裝、繼承、多態(tài)這些面向?qū)ο筇匦允沟肑ava語言適用于大型軟件系統(tǒng)的研發(fā)。由于Java語言有虛擬機(jī)的支持，編寫的代碼可以無縫運(yùn)行在任何操作系統(tǒng)中，無需重新編譯。為了彌補(bǔ)C語言內(nèi)存泄漏問題，Java虛擬機(jī)會自動回收不再使用的內(nèi)存空間。同時，Java擁有數(shù)量眾多的第三方類庫，很多事情不需要自己做，只要把別人編寫的程序組裝起來即可。Java目前有三大開發(fā)體系：JavaME(J2ME)、JavaSE(J2SE)、JavaEE(J2EE)。Java應(yīng)用于各種各樣的領(lǐng)域包括：企業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域、Web應(yīng)用領(lǐng)域、移動開發(fā)領(lǐng)域等。3.Python語言特點(diǎn)和適用場景Python語言誕生于1990年，是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝途幾g語言，其語法簡潔而清晰，結(jié)構(gòu)簡單。Python具有可移植性，可以在任何操作平臺上運(yùn)行。Python擁有豐富且強(qiáng)大的庫，比如數(shù)據(jù)分析，文件解析等。Python也被稱為膠水語言，程序員可以在用Python編程時，使用C++、Java等一些其他語言寫好的東西，這樣可以充分利用其他語言的優(yōu)勢。也正是Python語言的特點(diǎn)，Python語言可以進(jìn)行Web開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)（例如網(wǎng)絡(luò)爬蟲）、數(shù)據(jù)分析、人工智能等場景。教師活動1.講授主流程序語言的特點(diǎn)和適用場景。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解主流語言的適用場景。4.思考記錄。1.講授教學(xué)法，講解主流程序語言的特點(diǎn)和適用場景2.案例分析法，對各主流語言程序適用場景進(jìn)行分析。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五典型程序設(shè)計(jì)的基本思路與流程(30分鐘)1.程序設(shè)計(jì)的基本思路與流程計(jì)算機(jī)是不會自己解決問題的，只有通過程序才可以讓它幫助人們解決問題，所以，對于程序設(shè)計(jì)很多人的理解就是使用編程語言來寫代碼，代碼寫完，程序設(shè)計(jì)也就完成了。程序設(shè)計(jì)編寫步驟按圖所示。（1）分析問題進(jìn)行程序設(shè)計(jì)首先要明確需要解決的問題和已知的條件，因?yàn)?，明確了需要解決的問題，就是明確了設(shè)計(jì)的程序需要完成的任務(wù)是什么。明確了已知條件，就是了解從哪里獲得所需要的數(shù)據(jù)及在程序設(shè)計(jì)過程中的限制。這階段主要任務(wù)是將問題轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)可以處理的內(nèi)容，需要抽象出對象與對象的關(guān)系，并建立合適的模型。（2）設(shè)計(jì)算法當(dāng)模型建立完成后，就要確定程序該如何做，即為程序?qū)ふ液线m的算法。算法是求解問題的一系列計(jì)算步驟，它保證了程序的精準(zhǔn)性、確定性、有限性。算法包含了完成程序設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)步驟。（3）編寫程序編寫程序就是使用一種合適的編程語言來描述求解問題的算法，在編寫程序之前，要選定一個合適的編程語言。因?yàn)?，不同語言適用場景與規(guī)模不同，合適的語言可以使程序結(jié)構(gòu)清晰、簡潔。（4）調(diào)試測試程序程序編寫完畢后，需要進(jìn)行程序的檢查和調(diào)試，程序調(diào)試主要內(nèi)容包括程序的語法調(diào)試和邏輯檢查。調(diào)試過程中測試數(shù)據(jù)除采用正常數(shù)據(jù)外，還應(yīng)該編造一些異常數(shù)據(jù)和錯誤數(shù)據(jù)，用來考驗(yàn)程序的正確性和可靠性。根據(jù)測試時所發(fā)現(xiàn)的錯誤，進(jìn)一步診斷，找出原因和具體的位置進(jìn)行修正，調(diào)試測試是保證程序正確性的必不可少的步驟。2.程序流程圖通過學(xué)習(xí)我們了解到，程序設(shè)計(jì)中，最重要的內(nèi)容不是寫代碼，而是設(shè)計(jì)程序。就像建筑、機(jī)械等行業(yè)的要畫施工圖、設(shè)計(jì)圖，程序設(shè)計(jì)的思路也需要用圖的形式畫出來。將程序運(yùn)行步驟和順序呈現(xiàn)出來的圖稱之為數(shù)據(jù)流程圖，它是直觀表達(dá)程序設(shè)計(jì)思想和程序設(shè)計(jì)步驟的工具。程序流程圖由統(tǒng)一規(guī)定的符號和圖形來表示的，方便程序員進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，也便于程序員之間探討交流，常見流程圖標(biāo)準(zhǔn)符號如圖所示教師活動1.講授程序設(shè)計(jì)基本思路。2.講授程序設(shè)計(jì)基本流程。3.講授程序流程圖。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.理解程序設(shè)計(jì)的基本思路與流程。4.思考記錄1.講授教學(xué)法，通過程序設(shè)計(jì)的基本思路與流程，使學(xué)生了解解決問題的思路和流程2.案例分析法，講述流程圖的繪制過程。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)六考核評價與教師小結(jié)(10分鐘)1.通過學(xué)習(xí)通課程平臺，完成本小節(jié)的考核評價測試試題。2.通過學(xué)習(xí)通課程平臺教師端，匯總分析考核評價的總體情況教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)七復(fù)習(xí)并導(dǎo)入新知識(10分鐘)【問題復(fù)習(xí)】程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展歷史和未來趨勢典型程序設(shè)計(jì)的基本思路與流程【學(xué)習(xí)任務(wù)】本模塊選擇Python語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：1.在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；2.了解Python開發(fā)環(huán)境；3.掌握Python語言基礎(chǔ)；4.通過編程，感受程序設(shè)計(jì)的魅力，激發(fā)對程序設(shè)計(jì)的濃厚興趣，拓展視野和思維；5.通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力；6.完成單元考核評價中的相關(guān)任務(wù)?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】了解Python開發(fā)環(huán)境；掌握Python語言基礎(chǔ)。教師活動1.介紹了Pyhton語言基礎(chǔ)知識小節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生活動1.認(rèn)真聽取教師講授內(nèi)容。2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)3.思考記錄1.講授教學(xué)法，介紹Python語言基礎(chǔ)知識，使學(xué)生了解單元教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)八Python開發(fā)環(huán)境(10分鐘)1.Python下載與安裝①在瀏覽器輸入網(wǎng)址/，訪問Python官網(wǎng)，單擊導(dǎo)航欄“Downloads”按鈕，可顯示Python下載菜單網(wǎng)站會自動檢測用戶的操作系統(tǒng)，單擊“Python3.9.7”按鈕即可下載安裝。②下載完成后，雙擊安裝包就會啟動安裝程序，選擇“InstallNow”則采用默認(rèn)安裝方式，選擇“Customizeinstallation”則可自定義安裝路徑。特別注意：務(wù)必勾選界面最下方“AddPython3.9toPATH”選項(xiàng)，勾選此選項(xiàng)，安裝完成后，Python將會被自動添加到環(huán)境變量中；未勾選，則在使用Python之前需要手動將Python添加到環(huán)境變量。③安裝完成后，在“開始”菜單中選擇“Python3.9”下的“Python3.9（64-bit）”，打開Python交互環(huán)境。2.使用Python編程工具（1）打開IDLE交互環(huán)境IDLE是Python自帶的編程工具，包括交互環(huán)境與源代碼編輯器。單擊Windows開始菜單選擇“Python3.9”中“IDLE（Python3.964-bit）”選項(xiàng)，啟動IDLE。（2）新建Python源代碼文件選擇“File”→“NewFile”，打開Python源代碼編輯器，新建Python源代碼文件。（3）保存Python源代碼文件選擇“File”→“Save”，或者按“Ctrl+s”組合鍵，保存Python源代碼文件。（4）運(yùn)行Python源代碼文件選擇“Run”→“RunModule”，或者按“F5”，運(yùn)行Python源代碼文件，運(yùn)行顯示結(jié)果在IDLE交互環(huán)境中。教師活動1.演示Python下載與安裝。2.通過設(shè)問，討論沒有設(shè)置環(huán)境變量的結(jié)果。3.介紹了如何使用IDLE新建代碼、保存代碼、運(yùn)行代碼學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.熟練操作1.講授教學(xué)法，Python下載與安裝。2.問題教學(xué)法，了解環(huán)境設(shè)置變量意義。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)九Python語言基礎(chǔ)(40分鐘)1.基本語法（1）行與縮進(jìn)（2）變量與賦值（3）輸入和輸出2.數(shù)據(jù)類型（1）數(shù)字類型（2）布爾類型（3）字符串類型（4）列表和元組類型（5）字典類型3.流程控制在程序設(shè)計(jì)中，任何程序都可以只用順序、選擇、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)語句構(gòu)造。（1）順序結(jié)構(gòu)（2）選擇結(jié)構(gòu)（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)3.函數(shù)（1）自定義函數(shù)（2）調(diào)用函數(shù)4.對象（1）對象的概念（2）面向?qū)ο笈c面向過程（3）創(chuàng)建類（4）創(chuàng)建對象5.模塊（1）模塊的使用（2）模塊的安裝6.文件操作（1）打開文件（2）讀取文件（3）寫文件（4）關(guān)閉文件7.異常處理（1）異常類型（2）異常捕獲與處理教師活動1.講授Python基本語法。2.通過設(shè)問講解任何程序都能用三種結(jié)構(gòu)語句構(gòu)造。3.通過設(shè)問，講解高級語言，何為面向?qū)ο笳Z言，何為面向過程。4.通過案例討論，分析兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)各是什么？學(xué)生活動1.2.積極思考，回答問題。3.參與互動討論，更深入了解基礎(chǔ)操作。4.思考記錄1.講授教學(xué)法，介紹Python基本語法。2.問題教學(xué)法，講解三種結(jié)構(gòu)。3.案例分析法，講解高級語言和各自優(yōu)缺點(diǎn)。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)十完成簡單程序(15分鐘)隨著生活水平的提高，人們對自己的身體健康越來越重視。目前國際常用BMI指數(shù)衡量人體胖瘦程度以及是否健康，BMI指數(shù)計(jì)算公式為：體質(zhì)指數(shù)（BMI）=體重（kg）÷身高^2（m）。本小節(jié)編寫B(tài)MI指數(shù)計(jì)算程序，計(jì)算BMI指數(shù)值，并根據(jù)數(shù)值，顯示用戶健康狀況。1.實(shí)例分析并繪制流程圖用戶輸入自己的體重與身高，程序?qū)⒂?jì)算BMI指數(shù)，并根據(jù)指數(shù)值，顯示用戶的健康狀況。BMI指數(shù)指標(biāo)為：BMI小于18.5屬于過輕；在18.5-24之間屬于正常；在24-28之間屬于過重；28以上屬于肥胖。利用流程圖來分析BMI指數(shù)計(jì)算程序的完整流程，如圖所示。2.編寫程序whileTrue:height=float(input("請輸入您的身高(m):"))weight=float(input("請輸入您的體重(kg):"))BMI=round(weight/(height**2),1)ifBMI>=28:print("您的BMI是",BMI,"體重肥胖")elif24<=BMI<28:print("您的BMI是",BMI,"體重超重")elif18.5<=BMI<24:pr