第1章安装环境

本章导读

在开始编程之旅前，我们需要先准备好“工具箱“。就像画画需要画笔和颜料，做手工需要剪刀和胶水一样，编程也需要专门的工具。

这一章我们将会：

了解什么是编程语言和程序
安装Python编程语言
安装代码编辑器VS Code
写出并运行我们的第一个程序！

什么是编程语言？

编程语言是什么？

想象一下，你想和一个不会说中文的外国朋友交流。你们需要一种共同的语言才能互相理解。同样的道理，我们想要让计算机帮我们做事，也需要用一种计算机能理解的语言——这就是编程语言。

常见的编程语言有：

Python：简单易学，我们用它来入门
C语言：运行速度快，但较复杂
Java：功能强大，常用于开发大型软件
JavaScript：主要用于网页开发

什么是程序？

用编程语言写出来的一系列指令，就叫做程序。程序就像给计算机的一份详细说明书，告诉它要做什么、怎么做。

举个例子，如果你想让计算机计算两个数的和，程序就会告诉计算机：

接收第一个数字
接收第二个数字
把这两个数字相加
把结果显示出来

👨‍🏫 给家长的Tips

用“给机器人下指令“的类比来讲解，可以让孩子更容易理解程序的概念。可以和孩子一起讨论：如果我们要指挥一个机器人从教室走到操场，需要给它哪些指令？

计算机是如何工作的？

在学习编程前，让我们先了解一下计算机的基本组成。计算机就像一个人的身体，有五个主要部分在工作：

1. 输入设备（Input Device） - 就像人的眼睛和耳朵

键盘：用来输入命令和文字
鼠标：用来点击和选择
麦克风：用来输入声音

2. 输出设备（Output Device） - 就像人的嘴巴和动作

显示器：用来显示文字和图像
打印机：用来打印纸张
扬声器：用来播放声音

3. 内存（Memory） - 就像人的短期记忆

临时存储程序运行时的数据
关机后数据会丢失
比如：你在做数学题时草稿纸上的数字

4. 硬盘（Hard Drive） - 就像人的笔记本

长期保存文件和程序
关机后数据不会丢失
比如：你记在笔记本上的笔记

5. CPU（中央处理器） - 就像人的大脑

执行程序中的指令
进行计算和判断
控制其他所有部件

flowchart LR
    A[输入设备<br/>键盘/鼠标] --> B[CPU<br/>中央处理器]
    C[内存<br/>Memory] <--> B
    D[硬盘<br/>存储] <--> B
    B --> E[输出设备<br/>显示器/打印机]

💡 给孩子的小知识

计算机的这五个部分就像一个团队在工作：

输入设备把信息告诉CPU

CPU从内存中读取指令和数据

CPU处理数据，进行计算

CPU把结果发送到输出设备显示

我们编写的Python程序，就是存储在硬盘上，运行时被调入内存，然后由CPU一条条执行！

👨‍🏫 给家长的Tips

为什么需要安装Python？

你可能会问：计算机不是已经很聪明了吗？为什么还要安装Python？

答案是：计算机的CPU只能理解“机器语言“（由0和1组成的指令）。Python是一种“高级语言“，人类容易理解，但CPU不能直接执行。

Python解释器就像一个“翻译官“，它把我们写的Python代码翻译成CPU能理解的机器语言。这就是为什么我们需要先安装Python编程语言！

类比：就像你想和一个只会说英语的外国朋友交流，如果你们都说中文，就需要一个翻译官。Python解释器就是这个“翻译官“。

安装Python

Python是我们要学习的编程语言。现在让我们在电脑上安装它。

第一步：下载Python

打开浏览器，访问Python官网：https://www.python.org/
点击网站上的 “Downloads”（下载）按钮
网站会自动识别你的操作系统。我们以Windows 10为例：
- 点击 “Downloads” 下拉菜单
- 选择 “Windows”
- 在下载页面找到 “Python 3.8.x”（稳定版本）
- 点击下载

⚠️ 重要提示

教程中使用Python 3.8版本。如果你下载的版本号略有不同（比如3.9或3.10），也不用担心，它们的基本用法是一样的。

第二步：安装Python

找到下载好的安装文件（比如 python-3.8.10-amd64.exe），双击打开
**非常重要！**在安装界面底部，有两个选项：
- ☑️ Add Python 3.8 to PATH（把Python添加到系统路径）
务必勾选这个选项！如果不勾选，以后使用会很不方便。
点击 “Install Now”（现在安装）
等待安装完成，可能需要几分钟
看到 “Setup was successful”（安装成功）后，点击 “Close”（关闭）

第三步：验证安装

让我们检查一下Python是否安装成功：

按 Win + R 键，打开运行窗口
输入 cmd，按回车键，打开命令提示符
在黑色窗口中输入以下命令（按回车）：
```
python --version
```
如果看到类似这样的输出：
```
Python 3.8.10
```
恭喜你！Python安装成功了！

👨‍🏫 给家长的Tips

什么是PATH？ PATH是Windows的一个设置，告诉系统在哪里可以找到程序。勾选“Add to PATH“后，我们就能在电脑的任何位置使用Python，不需要每次都进入安装目录。

如果忘记勾选PATH怎么办？可以卸载Python重新安装，或者手动添加到环境变量。建议重新安装，更简单。

测试技巧： 可以让孩子在cmd中输入 python 然后按回车，如果出现 >>> 符号，说明Python交互环境已启动。输入 exit() 退出。

安装代码编辑器

虽然Python自带一个简单的编辑器（IDLE），但我们推荐使用更专业的工具：Visual Studio Code（简称VS Code）。它免费、强大，而且用起来很舒服。

第一步：下载VS Code

访问VS Code官网：https://code.visualstudio.com/
点击大大的蓝色 “Download”（下载）按钮
等待下载完成

第二步：安装VS Code

找到下载好的安装文件（比如 VSCodeUserSetup-x64.exe），双击运行
一路点击 “Next”（下一步）
建议勾选以下选项：
- ☑️ Add “Open with Code” action to Windows Explorer（在右键菜单中添加“用Code打开“）
- ☑️ Add “Open with Code” action to Windows Explorer file context menu（在文件右键菜单中添加“用Code打开“）
这样以后我们想用VS Code打开文件或文件夹，只需要右键点击即可！
点击 “Install”（安装），等待完成
点击 “Finish”（完成）

第三步：安装Python扩展

VS Code安装好后，我们还需要告诉它“我们要用Python编程“：

打开VS Code
点击左侧的方块图标（扩展），或者按快捷键 Ctrl + Shift + X
在搜索框中输入：Python
找到 “Python” 扩展（作者是 Microsoft），点击 “Install”（安装）按钮
等待安装完成

👨‍🏫 给家长的Tips

VS Code的扩展（Extension）就像给手机安装APP，可以为软件添加新功能。Python扩展让VS Code能够识别Python代码，提供语法高亮、自动补全、运行按钮等方便功能。

对孩子说： 安装扩展就像给工具箱添加新工具，让我们的编程工作更轻松！

运行第一个程序

环境都准备好了！现在让我们写并运行第一个Python程序。

创建第一个程序文件

在电脑上创建一个文件夹，比如命名为 python-learn（Python学习）
进入这个文件夹，在空白处右键点击
选择 “Open with Code”（用Code打开）
VS Code打开了！在左侧资源管理器中，点击新建文件的图标（或者按 Ctrl + N）
按 Ctrl + S 保存文件，命名为 hello.py

🤔 为什么是 .py？

就像Word文档用 .docx 结尾，照片用 .jpg 结尾一样，Python程序文件使用 .py 作为扩展名。这样电脑就知道这个文件是Python程序。

编写第一个程序

在 hello.py 文件中输入以下代码：

print("Hello, Python!")

代码说明：

print() 是Python的输出命令，可以把内容显示在屏幕上
"Hello, Python!" 是字符串，就是一串字符
注意要用英文的双引号 "，不要用中文的引号 "

运行第一个程序

在VS Code中运行程序有好几种方法：

方法一：使用运行按钮（最简单）

找到代码右上角的 ▶️ 三角形按钮
点击它，程序就会运行
在下方的终端窗口中，你应该能看到：
```
Hello, Python!
```

方法二：使用快捷键

按 Ctrl + F5
选择 “Run Python File in Terminal”
程序运行，输出结果显示在下方

方法三：在命令行中运行

在VS Code中，按 Ctrl + `（反引号键）打开终端
在终端中输入：
```
python hello.py
```
按回车，程序运行

恭喜你！你已经运行了第一个Python程序！🎉

练习环节

练习1：输出不同的内容

修改程序，让它输出你的名字。比如你的名字叫“小明“，程序应该是：

print("小明")

运行看看！

练习2：输出多行内容

一个程序可以有多条输出语句。试试这个：

print("我学习编程")
print("这很有趣")
print("我喜欢Python")

运行程序，看看输出了什么？

练习3：做数学题

Python还能做数学计算！试试：

print(5 + 3)
print(10 - 2)
print(4 * 5)
print(20 / 4)

👨‍🏫 给家长的Tips

这是观察孩子的好机会：

问孩子：“为什么 5 + 3 不用引号，而 小明 要用引号？”

答案：5 + 3 是数学运算，Python会计算结果；而带引号的是字符串，Python会原样输出。

如果孩子不理解，没关系，下一章我们会详细讲解。

熟悉VS Code的基本操作

在进行正式编程前，让我们再熟悉一下VS Code：

新建文件

按 Ctrl + N 新建文件
按 Ctrl + S 保存文件，记得输入 .py 后缀

打开已有文件

在资源管理器中双击文件
或者在文件夹中右键文件，选择“Open with Code“

切换文件

如果打开了多个文件，在顶部的标签栏中点击切换

常用快捷键

Ctrl + S：保存（记得经常保存！）
Ctrl + Z：撤销（撤销上一步操作）
Ctrl + Y：重做（撤销后后悔了，可以重做）
Ctrl + F：查找（在文件中搜索内容）

文件管理练习

让我们练习一下文件的基本操作：

创建一个新文件 practice1.py
输入一些代码
保存文件
运行程序
关闭文件（点击文件标签的 × 号）
重新打开 practice1.py
修改代码
保存并运行

👨‍🏫 给家长的Tips

培养孩子良好的文件管理习惯：

为不同主题的练习创建不同的文件夹

给文件起有意义的名字（如 rectangle.py 而不是 1.py）

经常保存（可以用“每写一行代码就按一次Ctrl+S“来养成习惯）

就像整理书包一样，井井有条的文件管理会让编程更愉快！