本書以足智多謀的姬思木 (計算思維大神)、樂觀大方的派森恩 (Python編程大師)、冷峻超強的韓青鋒 (算法設計大俠) 三個主要人物的編程江湖故事, 融入童話、文學、數(shù)學等學科知識, 與讀者一起涉足編程江湖, 一塊兒馳騁編程沙場; 全書對編程文化、編程基礎、計算思維、算法思想不斷螺旋提升, 并增強跨學科學習技能; 本書主要包括Python基礎知識學習、計算思維基本訓練、經典算法探究、軟件工程設計思維、簡明數(shù)據(jù)結構應用等編程內容。
這是一本別出心裁的Python編程書,以武俠故事為主體呈現(xiàn)編程知識,凝聚了特級教師多年一線教學的寶貴經驗和數(shù)十年編程教育的方法精華,為程序、算法、計算思維賦予了靈魂,對Python編程進行了全新的演繹,新穎、新奇,讓讀者愛不釋手!
隨著《義務教育信息科技課程標準(2022年版)》的頒布,計算思維成為信息科技課程培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要內容之一。小學、初中、高中逐漸開展以Python編程為基礎的程序、算法、計算思維的教學,Python編程在中考、學業(yè)水平考試及高考、競賽中日趨重要。因算法設計與編程受知識多、難度大及學校教育課時少等局限,課堂學習會在理解、應用、練習等方面遇到各種困難。為此,我們基于計算思維的新角度,提煉算法的基本思想,梳理中小學生必備的程序知識,運用學生喜聞樂見的武俠故事設置學習情境,架構學習歷程,從易到難,環(huán)環(huán)相扣,學以致用,形成“閱讀學算法,不插電學編程”的新思路,讓學生在一個個精彩的故事中學習計算思維與算法,提高編程能力。學生通過“插電練習”或“不插電閱讀”都能愉快地進行學習。
本書以虛擬化的武俠故事進行敘述,以章回小說的形式讓學生的算法編程學習與語文閱讀相得益彰,一舉多得。全書分三卷、九章、三十六回,在尋劍、弩攻、爭鋒的故事場景中,生動有趣地把各種計算語言作為江湖門派,以程序實例和人物性格展現(xiàn)特點,用劍術、劍法、劍道類比學習程序知識、算法設計和計算思維,以盤龍陣、飛花令、套娃、擊劍比賽、劍法擂臺賽及算術動物園、派森英雄榜等趣味程序項目降低學習難度,提高學習效率。
本書故事環(huán)境是虛擬化的編程江湖,背景設定為古代青年學子在親屬護佑下的編程江湖奇幻旅行,地點主要在“硅晶谷”,具有時空交錯的“故事純屬虛構”的特點,人物語言與行為具有親和力和形象感;人物的知識與技術融合了中國功夫、兵家陣法等元素,以提高對技術的理解力和應用性;程序范例結合古今中外的經典案例與優(yōu)秀算法,以提高學習的典型性與可操作性。全書在盡量提高閱讀趣味的基礎上提高學生的現(xiàn)代信息科技意識。特別說明,虛擬化的編程江湖故事情節(jié)不應與真實生活對照比較,讀者切勿教條地刻意模仿。
本書故事人物是虛擬化的古代青年學子,因古代不設年級,大致相當于現(xiàn)在中小學或大學低年級范圍,有一定成人的自主能力,并有成人家屬安全護佑與協(xié)助決策,組織活動均為公益學習,不存在非法營銷、消費誘導等導向。在故事中,人物相對獨立,但在學習中,易將他們作為一個“程序、算法與計算思維的編程能力”整體來對待。例如,派森恩喜“劍術”,是Python編程知識的形象類比;韓青鋒會“劍法”,是算法思想的形象類比;姬思木懂“劍道”,是計算思維的形象類比,如此更好地對應他們的性格特點、行為方式。眾所周知,計算思維、算法與程序常需要融合學習,在閱讀中,讀者自然會吸取各人之長,視他們?yōu)橐粋團隊,或是同一個“真實人”的多項能力。讀者在學習之外,會逐步既兼具三人優(yōu)秀品質,又規(guī)避諸如派森恩話多語碎、韓青鋒沉默寡言、姬思木體質柔弱的缺點。本書故事的發(fā)展,也正是三人相互促進、揚長避短、克服缺點的成長過程,如派森恩務實了,韓青鋒愛笑了,姬思木健康了等,對讀者極具成長的教育意義。
2023年5月
王愛勝,山東省青州第一中學正高級教師、山東省特級教師、山東省教科院兼職教研員、山東省教學能手、山東省電化教育先進個人。首創(chuàng)“微項目教學法”和“半成品加工策略”,獲濰坊市政府教學成果獎一等獎、二等獎;擔任信息技術教材《必修2 信息技術與社會》(教育科學出版社)副主編和初中學段信息技術教材《信息技術》(泰山出版社)主編,參與編寫泰山版小學、高中學段信息技術教材等;發(fā)表幾十篇重量級國家級論文,擔任《中國信息技術教育》熱點解碼欄目主持人;指導學生參加信息學奧賽獲得國家級、省級多項大獎;創(chuàng)辦“百香果深度思維”公眾號;曾擔任國培信息技術教育專家、山東省“互聯(lián)網+”培訓項目專家及上海師范大學碩士生導師等,在全國各地進行學術報告,廣受好評。
第一章 編程江湖初見識,派森武館新開張
編程江湖曾稱大,
綠樹常青喜家家
—C++:編寫靈活
百思黯然已退隱,
溫柔公子成空架
—VB:可視化編程
刻板教條舊紳士,
垂垂老矣帕斯卡
—Pascal:語法嚴謹
青春活潑新天團,
行走網絡爪哇思
—JavaScript:動態(tài)腳本
開源新貴出派森,
說唱歌手秀天下
—Python:擴展模塊
青鋒初試斷舍離,招招劍中有真氣
第二章
019~039
初涉編程選武器,
下載安裝新派森
—環(huán)境:Python安裝
馬步套路基本功,
交互程序兩方式
—工作:編程方式
氣沉丹田調呼吸,
常量變量算數(shù)據(jù)
—流程:輸入、計算與輸出
代碼縮進須整齊,
排兵布陣講規(guī)矩
—編寫:代碼縮進對齊
第七回
第八回
第九回
第六回
秘籍之中悟思維,獵獵風中舞戰(zhàn)旗
第三章
040~067
問題分解大化小,
各個擊破巧分割
—分解:分組解決問題
化繁為簡抓特征,
抽象量化建模型
—抽象:量化數(shù)據(jù)模型
照貓畫虎學套用,
模式之中識規(guī)律
—模式:序列、形狀識別
基本算法三結構,
運籌帷幄勝千里
—算法:三種基本結構
第十三回
第十回
第十一回
第十二回
目錄
VIII
萬馬齊喑戰(zhàn)山崖,行軍代碼顯神威
第四章
068~086
程序運行講順序,
嚴格執(zhí)行不任性
—順序:從上向下
分支程序作判斷,
遇水搭橋行三軍
—分支:判斷選擇
循環(huán)程序自動化,
反復觀察知敵情
—循環(huán):條件循環(huán)
計數(shù)循環(huán)巧利用,
修正bug救雛鷹
—循環(huán):計數(shù)循環(huán)
第十六回
第十七回
第十四回
第十五回
第 卷
弩 攻
貳
盤龍陣法巧尋箭,自古英雄出少年
第五章
088~129
一呼一吸講節(jié)奏,
招招出劍有章法
—數(shù)據(jù)交互:輸入輸出格式
姿勢不正來找茬,
切片劍法斬群蜂
—數(shù)據(jù)處理:字符串的處理
前后呼應做列表,
苦練盤龍新陣法
—數(shù)據(jù)存儲:列表訪問修改
化字為典胸成竹,
朦朧再現(xiàn)黑衣人
—數(shù)據(jù)索引:字典索引訪問
草中尋箭擺數(shù)陣,
角角落落全搜索
—數(shù)據(jù)搜索:數(shù)字矩陣遍歷
第十九回
第十八回
第二十回
第二十一回
第二十二回
新弩自動箭連發(fā),槍林彈雨逞英豪
第六章
130~167
師徒攜手同攔截,
左騰右挪步生風
—判斷:多分支與鍵盤事件響應
各守一方齊阻擊,
陸空戰(zhàn)隊聽號令
—推理:逐步推理與自定義函數(shù)
回文數(shù)字含對稱,
行列控制擺陣型
—控制:數(shù)陣遍歷與回文數(shù)判斷
超級弩車機關盡,
槍林彈雨強中斷
—中斷:死循環(huán)與循環(huán)中斷響應
第二十五回
第二十三回
第二十六回
第二十四回
月夜飛花尋亡羊,查找算法強中強
第七章
168~206
劍入匣中飛花令,
春風競度城外城
—枚舉算法:按條件查找
前呼后擁猴爭功,
香蕉遞推巧退兵
—遞推算法:以前數(shù)推后數(shù)
蜀人月夜送套娃,
遞歸中憶變臉情
—遞歸算法:自己調用自己
折半快速尋亡羊,
分而治之保平安
—分治算法:分組高效處理
第二十九回
第二十七回
第二十八回