汪材印，崔 琳，吳孝銀，張志偉

信息時(shí)代的發(fā)展趨勢為程序設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容改革提供了依據(jù)。Python語言已被列入國家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)考試科目(代碼：66)，并將于2018年9月首次開考[1]，而當(dāng)前可供選擇的《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材極為有限，為了和國家計(jì)算機(jī)教育發(fā)展保持同步，非常有必要編寫《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材，開設(shè)Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)。相對(duì)于Java、C++和C語言，Python是一門更易學(xué)、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)語言，它能夠讓用戶編寫出更易讀、易維護(hù)的代碼[2]。同時(shí)，Python也是最接近人工智能的一種語言，是進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘與分析必選的語言之一[3]。數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的大部分專業(yè)課程都是以Python語言為基礎(chǔ)的，而為應(yīng)用型本科高校數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)Python語言程序設(shè)計(jì)課程，一定能為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。為此，撰寫一本適合應(yīng)用型本科高校大學(xué)生使用的《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材勢在必行。

1 現(xiàn)有《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材分析

筆者通過網(wǎng)絡(luò)搜索收集到了國內(nèi)已出版的有關(guān)Python語言程序設(shè)計(jì)專著和教材以及一些企業(yè)自編的Python語言程序設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義，經(jīng)整理、分析發(fā)現(xiàn)：(1)目前國內(nèi)已出版的只講述Python程序設(shè)計(jì)知識(shí)的專著和教材很少，且內(nèi)容都是以Python語言為工具，講述有關(guān)機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘或者應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的知識(shí)，不宜作為教材使用。(2)在已出版的Python程序設(shè)計(jì)專著和教材以及技術(shù)資料中多由英文版翻譯而來，且部分版本是在Linux操作系統(tǒng)下講述Python語言，不適合已經(jīng)習(xí)慣了使用Windows操作系統(tǒng)的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，同時(shí)與國家計(jì)算機(jī)“Python語言程序設(shè)計(jì)”等級(jí)考試要求使用的操作系統(tǒng)不匹配，也無法作為教材使用。(3)在沒有合適教材的情況下，國內(nèi)大多數(shù)高校選擇美國戴維I.施耐德編著的《Python程序設(shè)計(jì)》(中英本)和董付國編著的《Python程序設(shè)計(jì)》兩部著作作為教材。前者使用的Python語言版本偏低，知識(shí)體系冗長，像一本技術(shù)文獻(xiàn)字典[4]，不宜作為教材；后者由國內(nèi)高校教師編寫，理論體系比較完善，但內(nèi)容劃分太過細(xì)致[5]，講解需要的課時(shí)量太大，也不適合作為應(yīng)用型本科高校教材。(4)由企業(yè)開發(fā)的Python程序設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義,實(shí)踐案例較為豐富，但對(duì)所講述的實(shí)踐案例蘊(yùn)含的理論知識(shí)缺少凝練和總結(jié)，案例所對(duì)應(yīng)的理論內(nèi)容沒有很好地體現(xiàn)出來，使用這類講義作為Python語言程序設(shè)計(jì)教材進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生的Python的操作技能有了一定的提升，但不能掌握Python語言程序設(shè)計(jì)的理論知識(shí)體系。綜上所述，編寫一本適合應(yīng)用型本科高校學(xué)生使用的Python語言程序設(shè)計(jì)教材迫在眉睫。

2 《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材編寫基礎(chǔ)

為了幫助計(jì)算機(jī)二級(jí)考生更好地復(fù)習(xí)備考新設(shè)置的“Python語言程序設(shè)計(jì)”考試科目(代碼：66)，同時(shí)也為數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，應(yīng)用型本科高校亟需編寫一本既有針對(duì)性又具有實(shí)踐性的Python語言程序設(shè)計(jì)教材。根據(jù)安徽省應(yīng)用型本科高校相關(guān)專業(yè)的師資和Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)以及校企合作情況，編寫一本適合應(yīng)用型本科高校教學(xué)的省級(jí)規(guī)劃教材《Python語言程序設(shè)計(jì)》已水到渠成。

2.1 具有豐富的理論知識(shí)和熟練的實(shí)踐技能的編寫人員

在省級(jí)規(guī)劃教材《Python語言程序設(shè)計(jì)》建設(shè)中，為保證教材理論知識(shí)體系的完善和案例的可操作性，筆者所在的宿州學(xué)院借力校際合作、校企合作，聯(lián)合皖南醫(yī)學(xué)院、安徽工程大學(xué)、阜陽師范學(xué)院等省屬應(yīng)用型高校和新華三集團(tuán)，選擇《Python語言程序設(shè)計(jì)》理論深厚的優(yōu)秀教師和實(shí)踐技能熟練的工程師參與本教材的編寫，且分工明確，每一位編寫人員著手編寫自己擅長的章節(jié)和實(shí)踐案例。借助于校際合作，不同高校從事Python語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)的專業(yè)教師將在一起討論、編寫，產(chǎn)生思想碰撞的火花，從而保證教材的理論知識(shí)體系更為完善[6-10]。借助于校企合作，吸納與宿州學(xué)院等應(yīng)用型高校有著深厚合作基礎(chǔ)的新華三集團(tuán)參與教材編寫，由他們提供企業(yè)一線的實(shí)踐案例，保證本教材所使用的案例來自于真實(shí)的實(shí)踐，具有一定的創(chuàng)新性和可操作性[11-12]。

2.2 自編的《Python語言程序設(shè)計(jì)講義》已在安徽省部分應(yīng)用型本科高校試用

2015-2016學(xué)年和2016-2017年，《Python語言程序設(shè)計(jì)講義》在宿州學(xué)院等省屬應(yīng)用型本科高校試用過兩個(gè)循環(huán)，取得較好的效果。整個(gè)講義分為兩大部分共10章，內(nèi)容包括：第1章 Python語言概述，第2章 Python語言基礎(chǔ)，第3章 Python特征數(shù)據(jù)類型及其操作，第4章 Python字符串與正則表達(dá)式，第5章 Python文件操作，第6章 Python函數(shù)與模塊，第7章 Python面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，第8章 Python數(shù)據(jù)庫操作，第9章 Python多進(jìn)程、多線程和第10章 Python GUI。其中，第1部分包括1-6章，闡釋Python語言的“核心”內(nèi)容，包括基本的概念和語句、Python對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、條件和循環(huán)、文件和輸入/輸出、錯(cuò)誤和異常、函數(shù)和函數(shù)式編程、模塊等內(nèi)容，著重對(duì)學(xué)生基本編程能力和計(jì)算思維的培養(yǎng)。第2部分7-10章，提供了各種高級(jí)主題，包括面向?qū)ο缶幊?、?zhí)行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫編程、多線程編程、圖形用戶界面編程、擴(kuò)展Python和一些其他材料，著重培養(yǎng)學(xué)生的高級(jí)編程能力；尤其是以項(xiàng)目的形式，提倡團(tuán)隊(duì)協(xié)作，突出對(duì)學(xué)生綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。該講義雖然在試用中取得了較好的效果，但編寫人員仍在逐步完善，成書以后可作為計(jì)算機(jī)科學(xué)類專業(yè)、信息科學(xué)類專業(yè)、電子科學(xué)類專業(yè)、自動(dòng)化類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也可作為理工科和文科類的公共基礎(chǔ)課程序設(shè)計(jì)教材，還可作為對(duì)編程具有濃厚興趣的中學(xué)生的課外閱讀資料。

3 擬編寫的《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材的特色

擬編寫的《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材在編寫人員構(gòu)成、內(nèi)容安排、教學(xué)資源準(zhǔn)備、培養(yǎng)學(xué)生“雙創(chuàng)”能力和計(jì)算思維能力方面力求創(chuàng)新性，它將具有以下特色。

3.1 以理論為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的融合

本教材的編寫力求在教學(xué)內(nèi)容與形式上加以改革，把理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，以理論為指導(dǎo)，以實(shí)踐為目的，采用實(shí)踐鞏固理論、理論指導(dǎo)實(shí)踐的循環(huán)模式。目前使用講義教學(xué)時(shí)，首先，通過教師的演示展開，然后再將實(shí)例不斷修改、擴(kuò)充，引導(dǎo)學(xué)生參與到程序的編制過程中，幫助學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作能力，達(dá)到學(xué)以致用的目的。本教材將強(qiáng)化Python語言自身所具有的特征知識(shí)的講解，如Python特征數(shù)據(jù)類型及其操作、Python文件操作、Python函數(shù)與模塊、Python面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)和Python多進(jìn)程、多線程等內(nèi)容。弱化了與Java和C語言具有共性知識(shí)的講解，如Python語言基礎(chǔ)和Python字符串與正則表達(dá)式的講解。本教材的編寫將是所有參編人員在教學(xué)和實(shí)踐過程中對(duì)教與學(xué)方法的總結(jié)與提升的結(jié)果。編寫組已形成較為成熟的教學(xué)講義，在國家級(jí)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)大賽和省級(jí)大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)大賽中，已使用此Python程序設(shè)計(jì)講義對(duì)參賽學(xué)生進(jìn)行了輔導(dǎo)，多位同學(xué)在大數(shù)據(jù)比賽中獲得可喜的獎(jiǎng)項(xiàng)。本教材的編寫既是對(duì)Python語言程序設(shè)計(jì)教學(xué)成果的推廣，也是對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)建設(shè)成果的展示。宿州學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)是安徽省第一個(gè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)，在特色專業(yè)建設(shè)過程中，Python語言程序設(shè)計(jì)作為專業(yè)基礎(chǔ)課，已在課程建設(shè)、教材建設(shè)等方面作了大量的工作，并取得了一定的成績。

3.2 以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，突出學(xué)生“雙創(chuàng)”能力和計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

教材中的代碼和實(shí)踐案例將由新華三集團(tuán)提供，直接來自于企業(yè)一線實(shí)際操作，并通過編寫組嚴(yán)格把關(guān)和篩選，保證讓學(xué)生除了學(xué)到Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)以外，對(duì)Python的實(shí)際操作能力也能得到提升。學(xué)生可以使用Python語言進(jìn)行一些實(shí)際項(xiàng)目的開發(fā)，如申報(bào)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目或者參加“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽項(xiàng)目等。每章內(nèi)容按照“任務(wù)分析-案例導(dǎo)入-理論知識(shí)介紹-總結(jié)與回顧-復(fù)習(xí)思考-能力拓展”這一結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得學(xué)生從分析任務(wù)、學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)到完成任務(wù)這一過程得到學(xué)習(xí)與鍛煉，對(duì)Python語言的應(yīng)用得到快速強(qiáng)化，從而促進(jìn)學(xué)生“雙創(chuàng)”能力和計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

3.3 構(gòu)建立體化的學(xué)習(xí)資源，為實(shí)現(xiàn)Python程序設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和混合式學(xué)習(xí)提供支持

編寫組在準(zhǔn)備撰寫《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材的同時(shí)，初步構(gòu)建了部分在線資源。在線資源包括在線實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、課件PPT和電子教案、在線習(xí)題、可以動(dòng)態(tài)更新的在線Python擴(kuò)展內(nèi)容閱讀等資源。讓學(xué)生在課前或者課后學(xué)習(xí)在線課程資源，課堂上再進(jìn)行強(qiáng)化和鞏固，實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)和線下教學(xué)的有機(jī)融合，真正實(shí)現(xiàn)Python程序設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和學(xué)生的混合式學(xué)習(xí)，具體操作如圖1所示。隨著教材的編寫工作的進(jìn)行，編寫組將進(jìn)一步擴(kuò)充、完善在線資源。

圖1 “Python語言程序設(shè)計(jì)”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)和學(xué)生的混合式學(xué)習(xí)模式

3.4 以新工科思想為指引，教材編寫內(nèi)涵面向未來的工程人才培養(yǎng)

為了保證教材的內(nèi)容面向未來的工程人員，使學(xué)生具備“新素養(yǎng)”，教材編寫的著眼點(diǎn)是課程重構(gòu)，非常關(guān)注學(xué)生的“核心素養(yǎng)”培養(yǎng)。在教材中，學(xué)生“核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)將落實(shí)在從Python的基本語法開始，帶領(lǐng)學(xué)生逐步深入地學(xué)習(xí)各種應(yīng)用技巧，側(cè)重實(shí)戰(zhàn)技能，使用簡單易懂的實(shí)際案例進(jìn)行分析和操作指導(dǎo)，讓學(xué)生讀起來輕松，操作起來有章可循。每章都將提供有學(xué)習(xí)目標(biāo)，以指導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)學(xué)習(xí)及學(xué)后檢查。章節(jié)后的復(fù)習(xí)思考板塊，均準(zhǔn)備根據(jù)每章內(nèi)容精選而成，學(xué)生可以隨時(shí)檢測自己的學(xué)習(xí)成果和實(shí)戰(zhàn)能力，真正做到融會(huì)貫通。

把以上四點(diǎn)措施有機(jī)結(jié)合起來，采取如圖2所示的“一體四雙翼”的模式來準(zhǔn)備省級(jí)規(guī)劃教材《Python語言程序設(shè)計(jì)》的編寫。

圖2 《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材編寫特色模式圖

4 結(jié)束語

本文針對(duì)當(dāng)前《Python語言程序設(shè)計(jì)》教材所存在的問題，從編寫人員構(gòu)成、教材內(nèi)容安排、教學(xué)資源準(zhǔn)備、如何培養(yǎng)學(xué)生“雙創(chuàng)”能力和計(jì)算思維能力等方面，研究了如何編寫一本具有創(chuàng)新性和新工科特色的省級(jí)規(guī)劃教材。在本文所提出的編寫理念指導(dǎo)下，準(zhǔn)備編寫的省級(jí)規(guī)劃教材《Python語言程序設(shè)計(jì)》迎合了國家級(jí)計(jì)算機(jī)二級(jí)等級(jí)考試的要求，同時(shí)又能很好地滿足數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)，具有非常廣泛的應(yīng)用價(jià)值，將會(huì)幫助學(xué)生掌握一門終身受益的程序設(shè)計(jì)語言。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 關(guān)于全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試(NCRE)體系調(diào)整的通知[EB/OL]. [2017-10-14].http://www.sohu.com/a/198150927_695173.

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