本书旨在介绍STEM教育的历史背景、理论基础和课程设计方法。围绕计算思维驱动的STEM课程设计展开，帮助读者深度理解STEM教育课程的含义和基本理论，计算思维的核心理论，并让学习者掌握有效设计STEM课程的方法和能力。

钱逸舟，美国普渡大学博士毕业，拥有丰富的科研经历和经验，曾主持江苏省社科基金项目，参与美国NSF项目。拥有中小学+高校的丰富从教经验，了解学生需求，对编程知识的掌握经历理论—实践—理论，融会贯通，能够深入浅出的讲述编程知识，降低编程难度。

第1 章 绪论 ............................................................................................................... 1
1.1 Python 编程 ...................................................................................................... 1
1.1.1 程序的概念 ........................................................................................... 1
1.1.2 为什么学习Python .............................................................................. 2
1.1.3 Python 是一种解释型语言 .................................................................. 4
1.1.4 Python 的发展历程 .............................................................................. 5
1.2 编写一个Python 程序 ..................................................................................... 6
1.2.1 安装Python .......................................................................................... 6
1.2.2 运行Python .......................................................................................... 7
1.2.3 尝试运行Python 代码 ....................................................................... 10
1.2.4 第一个完整的Python 程序 ............................................................... 11
1.2.5 人机互动 ............................................................................................. 13
本章小结 .................................................................................................................. 15
关键术语 .................................................................................................................. 15
课后习题 .................................................................................................................. 15

第2 章 数据与运算 .................................................................................................. 16
2.1 变量 ................................................................................................................ 16
2.1.1 变量的概念 ......................................................................................... 16
2.1.2 变量赋值 ............................................................................................. 17
2.1.3 变量的命名 ......................................................................................... 18
2.2 数据类型 ......................................................................................................... 20
2.2.1 基本数据类型 ..................................................................................... 20
2.2.2 常见运算符 ......................................................................................... 22
2.2.3 类型转换 ............................................................................................. 24
2.3 数据的输入与输出 ........................................................................................ 28
2.3.1 input()函数 .......................................................................................... 28
2.3.2 print()函数 .......................................................................................... 31
2.3.3 f-strings 格式化输出 .......................................................................... 33
2.4 运算符进阶 .................................................................................................... 36
2.4.1 ** 幂运算符 ....................................................................................... 36
2.4.2 // 取整除运算符 ................................................................................ 38
2.4.3 %取余数运算符 ................................................................................. 39
本章小结 .................................................................................................................. 42
关键术语 .................................................................................................................. 43
课后习题 .................................................................................................................. 43

第3 章 条件语句 ...................................................................................................... 44
3.1 布尔表达式 .................................................................................................... 44
3.1.1 回忆布尔类型 ..................................................................................... 44
3.1.2 关系运算符 ......................................................................................... 45
3.1.3 逻辑运算符 ......................................................................................... 46
3.2 if-else 语句 ..................................................................................................... 48
3.2.1 求绝对值 ............................................................................................. 48
3.2.2 动物园门票 ......................................................................................... 50
3.2.3 判断奇偶数 ......................................................................................... 51
3.3 if-elif-else 语句 ............................................................................................... 53
3.3.1 动物园门票进阶 ................................................................................. 53
3.3.2 数字比大小 ......................................................................................... 56
3.3.3 空气质量报告程序 ............................................................................. 59
3.3.4 石头剪刀布游戏 ................................................................................. 61
本章小结 .................................................................................................................. 63
关键术语 .................................................................................................................. 63
课后习题 .................................................................................................................. 64

第4 章 循环语句 ...................................................................................................... 65
4.1 while 循环 ...................................................................................................... 65
4.1.1 while 循环基础 ................................................................................... 65
4.1.2 while 循环进阶 ................................................................................... 66
4.1.3 棋盘的麦粒 ......................................................................................... 68
4.1.4 冰雹猜想 ............................................................................................. 70
4.2 for 循环 ........................................................................................................... 71
4.2.1 for 循环基础 ....................................................................................... 71
4.2.2 range()函数 ......................................................................................... 72
4.2.3 数列求和 ............................................................................................. 74
4.2.4 计算圆周率π ...................................................................................... 75
4.2.5 蒙特卡洛方法 ..................................................................................... 77
4.2.6 质数判断 ............................................................................................. 79
4.3 循环嵌套 ........................................................................................................ 80
4.3.1 字符三角形 ......................................................................................... 80
4.3.2 求100 以内的质数 ............................................................................. 82
本章小结 .................................................................................................................. 83
关键术语 .................................................................................................................. 84
课后习题 .................................................................................................................. 84

第5 章 数据类型进阶 .............................................................................................. 85
5.1 list 列表 .......................................................................................................... 85
5.1.1 list 简介 ............................................................................................... 85
5.1.2 list 操作 ............................................................................................... 87
5.2 tuple 元组 ....................................................................................................... 92
5.2.1 tuple 简介 ............................................................................................ 92
5.2.2 tuple 操作 ............................................................................................ 93
5.3 dict 字典 ......................................................................................................... 96
5.3.1 dict 简介 .............................................................................................. 96
5.3.2 dict 操作 .............................................................................................. 98
5.4 str 字符串 ..................................................................................................... 100
5.4.1 str 简介 .............................................................................................. 100
5.4.2 str 操作 .............................................................................................. 102
本章小结 ................................................................................................................ 105
关键术语 ................................................................................................................ 105
课后习题 ................................................................................................................ 105

第6 章 函数 ........................................................................................................... 106
6.1 函数入门 ...................................................................................................... 106
6.1.1 内置函数 ........................................................................................... 106
6.1.2 函数定义 ........................................................................................... 107
6.1.3 函数调用过程 ................................................................................... 108
6.1.4 计算统计数据 ................................................................................... 111
6.2 函数进阶 ...................................................................................................... 119
6.2.1 递归................................................................................................... 119
6.2.2 最大公约数 ....................................................................................... 121
6.2.3 斐波那契数列 ................................................................................... 123
本章小结 ................................................................................................................ 125
关键术语 ................................................................................................................ 126
课后习题 ................................................................................................................ 126

第7 章 跨学科编程案例 ......................................................................................... 127
7.1 素数探究 ...................................................................................................... 127
7.1.1 判断素数 ........................................................................................... 127
7.1.2 孪生素数 ........................................................................................... 130
7.1.3 素数个数 ........................................................................................... 132
7.1.4 哥德巴赫猜想 ................................................................................... 135
7.2 概率游戏 ...................................................................................................... 137
7.2.1 掷骰子 ............................................................................................... 137
7.2.2 帕斯卡的游戏 ................................................................................... 139
7.2.3 蒙提霍尔问题 ................................................................................... 142
7.3 二进制 .......................................................................................................... 144
7.3.1 看懂二进制数 ................................................................................... 144
7.3.2 进制转换 ........................................................................................... 145
7.3.3 小数转二进制 ................................................................................... 147
7.4 凯撒密码 ...................................................................................................... 148
7.4.1 信息加密 ........................................................................................... 148
7.4.2 实现加密函数 ................................................................................... 150
7.4.3 解密信息 ........................................................................................... 151
7.5 探索分形 ...................................................................................................... 154
7.5.1 海龟绘图 ........................................................................................... 154
7.5.2 绘制分形树 ....................................................................................... 156
7.5.3 科赫雪花 ........................................................................................... 160
7.6 布朗运动 ....................................................................................................... 163
7.6.1 醉龟漫步 ........................................................................................... 163
7.6.2 醉龟军团 ........................................................................................... 165
7.6.3 气体扩散 ........................................................................................... 168
本章小结 ................................................................................................................ 170
关键术语 ................................................................................................................ 170
课后习题 ................................................................................................................ 170