Python在小學(xué)數(shù)學(xué)應(yīng)用中的可行性研究

駱梅

摘 要：人工智能掀起了下一輪互聯(lián)網(wǎng)變革浪潮的新引擎，人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)，深刻改變了人們的日常生活。小學(xué)教育作為教育體系中的首要階段，實(shí)施人工智能相關(guān)教育就顯得尤為重要和迫切，而作為人工智能學(xué)習(xí)首選的編程語(yǔ)言Python就自然而然地走入我們的視野，從Python在小學(xué)數(shù)學(xué)教育中的應(yīng)用研究出發(fā)，探討Python與小學(xué)數(shù)學(xué)教育結(jié)合的可行性，以推動(dòng)小學(xué)數(shù)學(xué)教育的與時(shí)俱進(jìn)。

關(guān)鍵詞：Python;小學(xué);數(shù)學(xué);教育;應(yīng)用

一、可行性分析

很多人可能都會(huì)有疑問(wèn)，小學(xué)生學(xué)習(xí)Python可以學(xué)懂嗎？其實(shí)小學(xué)5年級(jí)學(xué)生（11歲左右）都可以學(xué)習(xí)Python語(yǔ)言，這個(gè)年齡段的孩子思維模式和認(rèn)知能力都已經(jīng)可以接受Python語(yǔ)言課程。一些在IT行業(yè)的名人很多都是從小學(xué)習(xí)編程知識(shí)，比如：Uber創(chuàng)始人特拉維斯·卡蘭尼克6歲開(kāi)始學(xué)習(xí)編程;Google人工智能AlphaGo的創(chuàng)始人德米什·哈薩比斯8歲開(kāi)始學(xué)習(xí)編程;特斯拉、SpaceX火箭公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克9歲開(kāi)始學(xué)習(xí)編程;扎克伯格11歲開(kāi)始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程，創(chuàng)辦Facebook;比爾·蓋茨13歲學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程，創(chuàng)辦微軟;李開(kāi)復(fù)10歲開(kāi)始學(xué)習(xí)編程，成為唯一一位在蘋果、微軟、谷歌三大公司擔(dān)任過(guò)高管的華人。讓小學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程，并不只是要掌握編程的能力，更重要的是可以訓(xùn)練其編程思維，并將其應(yīng)用在具體問(wèn)題解決上。

二、Python求解小學(xué)數(shù)學(xué)問(wèn)題的可行性

小學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程知識(shí)只是一個(gè)開(kāi)始，如何將學(xué)習(xí)到的Python知識(shí)應(yīng)用到某些問(wèn)題的解決上才是最根本的，而在小學(xué)階段將Python編程知識(shí)應(yīng)用到求解數(shù)學(xué)問(wèn)題上是最直接有效的方式。下面我們將使用Python編程知識(shí)求解幾個(gè)典型的小學(xué)數(shù)學(xué)問(wèn)題，以說(shuō)明Python在求解小學(xué)數(shù)學(xué)問(wèn)題上的可行性。

1.求解雞兔同籠問(wèn)題

假設(shè)共有雞、兔30只，腳90只，求雞、兔各有多少只？

解題思路：使用窮舉法進(jìn)行求解，雞兔一共30只，那么我們假設(shè)只有1只雞，那么兔29只，這種情況下雞兔的腿數(shù)為：1× ?2+29×4=118，不等于90，那么雞1只，兔29只不符合要求。假設(shè)雞2只，兔28只，這種情況下雞兔的腿數(shù)為：2×2+28×4=116不等于90，那么雞2只，兔28只不符合要求。以此類推，直到雞兔的腿數(shù)等于90時(shí)，就可得出雞兔的只數(shù)。Python代碼如下：

for chicken in range （0，30）：

rabbit = 30 - chicken

chickenLeg = 2 * chicken

rabbitLeg = 4 * rabbit

if chickenLeg + rabbitLeg == 90：

print（"雞{0}兔{1}".format（str（chicken），str（rabbit）））

2.求解猴子吃桃問(wèn)題

猴子第1天摘下若干個(gè)桃子，當(dāng)時(shí)就吃了一半，還不過(guò)癮，又多吃了一個(gè)。第2天早上又將剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一個(gè)。以后每天早上都吃了前一天剩下的一半，另加一個(gè)。到第10天早上再吃的時(shí)候，就只剩下一個(gè)桃子了。求第1天共摘了多少個(gè)桃子。

解題思路：本題要逆向思維思考，第10天還沒(méi)吃，就剩1個(gè)，說(shuō)明第9天吃完一半再吃1個(gè)還剩1個(gè)，假設(shè)第9天還沒(méi)吃之前有p個(gè)桃子，可得：p÷2×1=1，可得p=4。以此類推，即可算出第1天的桃子數(shù)。在代碼中，我們定義第10天還沒(méi)吃之前的桃子數(shù)量為p=1，之后從9至1循環(huán)9次，根據(jù)上述公式反推為p=（p×1）×2可得第1天還沒(méi)吃之前的桃子數(shù)量。for循環(huán)中的print（）語(yǔ)句是為了驗(yàn)證推算過(guò)程而增加的。Python代碼如下：

p=1

print（"第10天吃之前就剩1個(gè)桃子"）

for i in range（9， 0， -1）：

? ?p=（p + 1）*2

? print（"第{0}天吃之前還有{1}個(gè)桃子".format（i，p））

print（"第1天共摘了{(lán)0}個(gè)桃子".format（p））

三、存在的困難

雖然將Python編程知識(shí)應(yīng)用于解決小學(xué)數(shù)學(xué)問(wèn)題是可行的，但是將其全面推廣還是存在一些困難的，具體如下所示：

1.基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題

地區(qū)差異性導(dǎo)致廣大農(nóng)村地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施跟不上，有些小學(xué)都沒(méi)有統(tǒng)一機(jī)房，導(dǎo)致Python教學(xué)無(wú)法正常進(jìn)行，更不用說(shuō)將其應(yīng)用到具體數(shù)學(xué)問(wèn)題的求解上。

2.師資問(wèn)題

小學(xué)師資有限，尤其是農(nóng)村地區(qū)，懂Python編程知識(shí)的老師少之又少，及時(shí)培訓(xùn)老師學(xué)習(xí)Python編程知識(shí)也需要一定的時(shí)間。

3.教材編寫問(wèn)題

畢竟在我國(guó)推行小學(xué)Python教學(xué)才剛剛起步，我們的教材不像國(guó)外那么豐富和成熟，還需要在具體教學(xué)中對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行修正和改進(jìn)，以適應(yīng)具體的教學(xué)要求，這也在一定程度上阻礙了其推廣。

學(xué)習(xí)Python不像學(xué)習(xí)音樂(lè)、美術(shù)那樣會(huì)有立竿見(jiàn)影的效果，學(xué)習(xí)Python以及將Python應(yīng)用于數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決上有助于鍛煉學(xué)生的邏輯思維、數(shù)學(xué)能力、創(chuàng)造能力以及解決問(wèn)題的能力，但這些都需要一個(gè)潛移默化、持續(xù)積累的過(guò)程，因此，推廣小學(xué)生學(xué)習(xí)Python，并將學(xué)習(xí)到的Python編程知識(shí)應(yīng)用在數(shù)學(xué)問(wèn)題的解決上只是一個(gè)開(kāi)始，我們還需要很長(zhǎng)的路要走。

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編輯 劉瑞彬