李昂

摘 要：Python語(yǔ)言已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)領(lǐng)域中最具活力的語(yǔ)言之一，因此，高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)有必要開設(shè)相關(guān)課程，并形成課程體系。文中針對(duì)當(dāng)前Python課程教學(xué)準(zhǔn)備過程中遇到的主要問題展開分析，提出了具體的解決思路和方案。緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點(diǎn)，從學(xué)生興趣培養(yǎng)、教學(xué)內(nèi)容和考評(píng)方法等方面進(jìn)行了具體的闡述，其中一些創(chuàng)新方法對(duì)教學(xué)有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：Python；物聯(lián)網(wǎng)；教學(xué)準(zhǔn)備；教學(xué)內(nèi)容和方法

中圖分類號(hào)：TP39；G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2018）03-0-03

0 引 言

近年來，隨著人工智能在世界范圍內(nèi)掀起新的智能化浪潮，一種全新的語(yǔ)言——Python，越來越被人們關(guān)注。據(jù)Stack Overflow最近的調(diào)查顯示，Python已成為發(fā)展最快的主流編程語(yǔ)言，且位列程序語(yǔ)言排行榜榜首[1，2]。

1 Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介及其與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

Python語(yǔ)言簡(jiǎn)單易懂，入門門檻較低，所以很多非計(jì)算機(jī)專業(yè)的人都在學(xué)習(xí)Python[3]。這使得它具有極其廣泛的應(yīng)用前景，主要包括以下五個(gè)方面[4-8]：

（1）Linux運(yùn)營(yíng)維護(hù)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要依靠Linux實(shí)現(xiàn)，而如今對(duì)Linux的運(yùn)營(yíng)維護(hù)必須掌握Python語(yǔ)言，它可以幫助Linux工程師提高工作效率，尤其當(dāng)運(yùn)維工程師需要獨(dú)立開發(fā)一個(gè)完整的自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，Python可提供較大幫助。

（2）Python Web網(wǎng)站工程師

在智能互聯(lián)大潮中，Web一直都是不可忽視的存在，當(dāng)今世界一刻也離不開Web。而利用Python框架可輕松完成網(wǎng)站制作，且前端界面十分精美。

（3）Python自動(dòng)化測(cè)試

眾所周知，Python語(yǔ)言對(duì)于測(cè)試的作用較大。在自動(dòng)化測(cè)試中，Python語(yǔ)言用途廣泛，Python能提供自動(dòng)化的流程、方法和常用模板。目前為止，自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用Python最多。

（4）數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)時(shí)代來臨，使得數(shù)據(jù)可以成為說明一切問題的原因。如今，數(shù)據(jù)分析已不同于以往，Python語(yǔ)言已成為數(shù)據(jù)分析師的首選，工作效率得到極大提升。

（5）人工智能

2016年，阿爾法狗戰(zhàn)勝了一眾圍棋大師，讓人工智能揚(yáng)名四海。目前，人工智能還處于初期階段，而Python可幫助我們?cè)诓贿h(yuǎn)的將來進(jìn)入一個(gè)全新的人工智能時(shí)代，世界將發(fā)生天翻地覆的變化。

上述五個(gè)方面的應(yīng)用都與物聯(lián)網(wǎng)關(guān)系密切。物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)涉及面較寬，且開發(fā)周期長(zhǎng)，因此必須尋找一種覆蓋面廣的編程語(yǔ)言和方法。Python 作為一種膠水語(yǔ)言，其眾多免費(fèi)和開源的科學(xué)計(jì)算庫(kù)讓用戶可以在任何計(jì)算機(jī)上自由使用[9，10]，由此可在物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式系統(tǒng)中承擔(dān)大量任務(wù)。

2 Python課程在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系中的位置

國(guó)內(nèi)眾多高校都建立了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，通過上述介紹可知，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)Python課程不僅完全可行，而且非常必要。由于Python語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔性、易讀性以及可擴(kuò)展性，國(guó)外用Python做科學(xué)計(jì)算的研究機(jī)構(gòu)日益增多，一些知名大學(xué)已采用Python來教授程序設(shè)計(jì)課程[11]。例如，卡耐基梅隆大學(xué)的《編程基礎(chǔ)》、麻省理工學(xué)院的《計(jì)算機(jī)科學(xué)及編程導(dǎo)論》都使用Python語(yǔ)言講授[11-13]。

應(yīng)用型本科院校的物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求下，多數(shù)都強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)與設(shè)計(jì)。其培養(yǎng)方案大多分為兩類：無線傳感智能互聯(lián)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)集成與工程設(shè)計(jì)。這兩個(gè)方向一般從本科三年級(jí)開始分設(shè)，此后往往缺乏交集，原因是無線傳感智能互聯(lián)方向較偏重于應(yīng)用的早期開發(fā)，一般只停留在方案論證階段；而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)集成與工程設(shè)計(jì)方向則偏重于后期實(shí)施，更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的建立過程和運(yùn)營(yíng)維護(hù)。顯而易見，實(shí)現(xiàn)方向一較為容易，方向二對(duì)院校和專業(yè)提出了較高要求，而缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)恰恰是高校教學(xué)的一個(gè)短板。Python恰好可以起到橋梁和紐帶作用，既能為應(yīng)用的早期開發(fā)提供較好的平臺(tái)和方案，又能通過其自身的廣泛應(yīng)用性和靈活性，為后期工程實(shí)踐提供大量接口。這一點(diǎn)已在試點(diǎn)運(yùn)行中得到了證實(shí)。因此Python語(yǔ)言課程在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本科教學(xué)第五學(xué)期開設(shè)較為合理。

3 Python教學(xué)中可能存在的問題分析及對(duì)策

3.1 學(xué)生對(duì)語(yǔ)言類課程缺乏學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。從目前已開設(shè)的語(yǔ)言類課程（如C語(yǔ)言、Java等）可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)于此類課程普遍具有畏懼心理，從而很難提起學(xué)習(xí)興趣。因此可通過以下方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)Python語(yǔ)言的熱情：

（1）教師要正確引導(dǎo)。在課程學(xué)習(xí)中，枯燥無味、晦澀難懂的課堂教學(xué)會(huì)讓教師失掉所有學(xué)生的關(guān)注，如何讓枯燥的編程語(yǔ)言變得簡(jiǎn)單、生動(dòng)、妙趣橫生，這就給教師們提出了更高的要求。

（2）要讓學(xué)生感受到一定的壓力。人生來具有惰性，沒有壓力就沒有動(dòng)力?？赏ㄟ^行業(yè)現(xiàn)狀介紹、案例分析，使學(xué)生對(duì)當(dāng)前Python的發(fā)展有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)行業(yè)形勢(shì)有所了解，體會(huì)到這門語(yǔ)言可為他們今后的學(xué)習(xí)與工作帶來較大幫助，這樣自然就有了壓力和動(dòng)力。

所以在學(xué)生興趣培養(yǎng)上，教師不但要履行好自身責(zé)任，而且要通過現(xiàn)實(shí)引導(dǎo)讓學(xué)生從自身提高學(xué)習(xí)源動(dòng)力，只有內(nèi)外結(jié)合，才能真正培養(yǎng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 教師自身素質(zhì)欠缺

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今，已不是一個(gè)新穎的概念，這方面的人才也并不缺乏。而Python則不然，人才缺口依然存在。很多高校都缺少可以講授Python課程的教師，甚至許多教師對(duì)Python一知半解，大大限制了Python課程的開設(shè)以及Python在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。如何將教師培養(yǎng)成專門的Python人才迫在眉睫。

4 Python課程教學(xué)準(zhǔn)備方案

4.1 教學(xué)目標(biāo)制定

學(xué)習(xí)一門知識(shí)，首先要對(duì)該課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)有清晰的認(rèn)識(shí)，這樣才能朝著目標(biāo)持續(xù)前進(jìn)，少走彎路，從學(xué)習(xí)中得到不斷提升。學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言更是如此，不能夠因?yàn)镻ython時(shí)下比較熱門，就憑著一時(shí)沖動(dòng)去學(xué)習(xí)，首先應(yīng)清楚地制定學(xué)習(xí)目標(biāo)：因何種原因?qū)W習(xí)Python，如何學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)到何種深度。如此才能享受Python學(xué)習(xí)的過程。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域的Python學(xué)習(xí)目標(biāo)是學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠使用Python基本開發(fā)環(huán)境，對(duì)Python編程語(yǔ)法較為熟悉；能夠編寫簡(jiǎn)單的程序解決簡(jiǎn)單的小項(xiàng)目；會(huì)使用Python庫(kù)，最終具備利用Python開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項(xiàng)目的能力。這是一個(gè)由淺入深，循序漸進(jìn)的教學(xué)過程。

4.2 教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度規(guī)劃

通過分析Python語(yǔ)言特點(diǎn)及其主要應(yīng)用方法，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的Python課程教學(xué)計(jì)劃應(yīng)包括以下內(nèi)容[14-16]：

（1）了解Python，學(xué)會(huì)下載和安裝Python學(xué)習(xí)環(huán)境——Python 3.0以上版本。

（2）學(xué)習(xí)Python基本語(yǔ)法，掌握Python中的關(guān)鍵字語(yǔ)法、函數(shù)語(yǔ)法、數(shù)學(xué)表達(dá)式、變量、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、語(yǔ)法等。知道什么是變量、算法、解釋器，牢記 Python基本數(shù)據(jù)類型，掌握列表和元組的操作方法、字符串操作方法，尤其是掌握基本的字典操作方法。

（3）通過一些小項(xiàng)目對(duì)上述基礎(chǔ)內(nèi)容加以鞏固。Python具備良好的交互學(xué)習(xí)模式，對(duì)于書本上的例子可通過交互平臺(tái)操練，通過練習(xí)加深印象，達(dá)到掌握的目的。

（4）經(jīng)過以上三個(gè)步驟的學(xué)習(xí)后，學(xué)生已大致掌握了Python的常用方法、關(guān)鍵字用法以及函數(shù)語(yǔ)法等。接下來，可以著手學(xué)習(xí)常用模塊的使用，比如OS，os.path，sys，string模塊等，可以在交互環(huán)境中先熟悉使用其中的函數(shù)。如果遇到函數(shù)使用上的問題，可以參考Python 安裝后的自帶chm幫助文件解決。

（5）為了更好地掌握Python，不能僅停留在語(yǔ)法學(xué)習(xí)或API階段。在此階段中，學(xué)生可以嘗試用Python解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問題。例如，用Python制作一些簡(jiǎn)單的工具（utility），通過這些工具簡(jiǎn)化一個(gè)復(fù)雜項(xiàng)目的任務(wù)，提高工作效率。

（6）Python庫(kù)是Python的精華所在，是Python開發(fā)者的利器，Python庫(kù)組成并造就了Python，所以學(xué)習(xí)Python庫(kù)顯得尤為重要。

（7）為了學(xué)以致用，能真正地將Python應(yīng)用于項(xiàng)目開發(fā)或產(chǎn)品開發(fā)，還必須學(xué)習(xí)企業(yè)應(yīng)用開發(fā)中的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)。

（8）除了掌握上述Python自帶的模塊外，還應(yīng)掌握一些業(yè)界廣泛使用的開源框架，如Twisted，Peak，Django，XML等。通過熟練使用這些開源框架，能夠進(jìn)行快速開發(fā)，從而大大節(jié)省項(xiàng)目時(shí)間。

任何知識(shí)都是基礎(chǔ)入門比較快，而要達(dá)到精通程度則需要較長(zhǎng)時(shí)日的積累。只有通過不斷地看別人編寫的源碼，分享自己的代碼，才能夠精通Python的方方面面。從編程初始階段，就應(yīng)不斷地動(dòng)手編寫代碼，不停地實(shí)踐、修改、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，最終達(dá)到精通程度。一個(gè)對(duì)Python程序精通的程序員面對(duì)同樣一個(gè)問題的，會(huì)多種解決問題的方法，并能從中選擇最有效率的一種。

4.3 教材的選擇

選擇一本真正適合教學(xué)的教科書是做好教學(xué)工作的第一步。在選取編程語(yǔ)言類課程教材時(shí)，切忌選擇通篇只講解語(yǔ)法和編程思路的教材，而應(yīng)選擇教材作者以第一人稱視角，站在一個(gè)初學(xué)者的角度，從技術(shù)、心理和思想上為學(xué)生做出引導(dǎo)，完美展現(xiàn)編程切入角度的教材。只有這樣的教材才是最理想的編程教材，而不只是提供了一部可供查詢的字典。

經(jīng)過細(xì)致比較，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)Python課程可以選取《Python編程：從入門到實(shí)踐》《Python基礎(chǔ)教程（第2版）》《“笨辦法”學(xué)Python》作為教材。

4.4 教學(xué)方法

學(xué)習(xí)任何編程語(yǔ)言最重要的一點(diǎn)就是多用多實(shí)踐，其他所謂的好方法只能起到輔助作用。只有通過大量的實(shí)際訓(xùn)練，才能盡快掌握開發(fā)技巧、將各主要技術(shù)要點(diǎn)融會(huì)貫通。同時(shí)，每次需求目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都體現(xiàn)了編程人員的自身價(jià)值， 有利于提高他們的自信心和成就感[14]，對(duì)于學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)十分有利。

因此，除了在理論課教學(xué)中采取結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的講授方法外，還應(yīng)加大實(shí)踐教學(xué)的比重，單獨(dú)設(shè)立基于Python開發(fā)的課程設(shè)計(jì)[17]，進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。更為實(shí)際有效的方法是引進(jìn)來自企業(yè)的工程技術(shù)人員直接授課，通過他們積累的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和切身體會(huì)，讓學(xué)生直接與行業(yè)實(shí)踐觸碰[18]，使學(xué)生的印象更為深刻。

4.5 考核方式

傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言類課程多側(cè)重于語(yǔ)法理論和編程規(guī)則的考核，而忽視了對(duì)實(shí)戰(zhàn)能力的考查，這種導(dǎo)向也使學(xué)生只重視語(yǔ)法理論而忽視了編程實(shí)踐能力。因此，對(duì)于Python這類新穎、靈活且用途廣泛的語(yǔ)言，課程考核的重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在實(shí)踐能力上。例如，可以將理論考試比重和實(shí)踐能力考核比重各設(shè)置為50%[19]，而且實(shí)踐能力的考核形式應(yīng)當(dāng)多樣，既可考查單人實(shí)戰(zhàn)能力，也可考查團(tuán)隊(duì)實(shí)戰(zhàn)能力，還可考核對(duì)Python的創(chuàng)新應(yīng)用能力，并將其作為加分項(xiàng)[20]。總之，應(yīng)當(dāng)以考核為手段，革新考核方法，突出Python的實(shí)踐特性和創(chuàng)新特性。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文從應(yīng)用型本科高校教學(xué)視角出發(fā)，首先分析了Python語(yǔ)言與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系及其在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系中的位置，進(jìn)而給出了對(duì)Python課程進(jìn)行教學(xué)準(zhǔn)備的方式，并針對(duì)可能出現(xiàn)的問題和面臨的困境給出了解決策略，不僅對(duì)Python課程，而且對(duì)其他新興的工科類課程都具有一定的借鑒意義和實(shí)用價(jià)值。

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