趙海波

【摘要】文章分析了高職軟件技術專業(yè)開設的程序設計語言課程體系和Python語言的優(yōu)勢及廣泛應用領域，提出了高職軟件技術專業(yè)開設Python課程的教學體系方案，對將要開設Python語言課程的高職學校有一定借鑒意義。

【關鍵詞】Python 高職 課程體系

【Abstract】This paper analyzes the programming language curriculum system in the software technology majors of vocational colleges， the advantages and widely used fields of Python. Then it proposes a curriculum teaching system for Python in vocational colleges. It has certain reference significance for vocational colleges which prepare to offer Python course.

【Keywords】Python； Vocational colleges； Curriculum system

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）39-0224-02

1.引言

程序設計課程是高職軟件技術專業(yè)必修的專業(yè)基礎課程，在整個教學體系中占有非常重要的地位。課程教學目標是培養(yǎng)學生熟練掌握面向對象的程序設計思想和設計方法，以及應用面向對象思想解決和處理實際問題的方法與能力。

目前高職軟件技術專業(yè)開設的程序設計語言一般有基礎的C語言，進階的有.NET的C#語言、Java體系的java語言等。C語言作為入門的結構化程序設計語言，基于其優(yōu)秀的性能和良好的程序結構，有利于學生的編程思想的培養(yǎng)。.NET和Java均有各自的體系，作為市場占有率極高的面向對象的高級程序語言，基本能實現(xiàn)各個方面的程序設計需求。因此這些程序設計的課程體系基本涵蓋了職業(yè)技術院校學生所學即可用的需求。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算等IT技術的廣泛應用，Python這門誕生了三十年的程序設計語言煥發(fā)出了勃勃生機，在各應用領域受到了前所未有的歡迎。因此有眾多高職院校有開設Python課程的需求。

2.高職開設Python語言的必要性分析

Python是一種面向對象的解釋型計算機程序設計語言，由荷蘭人Guido van Rossum于1989年發(fā)明，第一個公開發(fā)行版發(fā)行于1991年[1]。IEEE發(fā)布2017年編程語言排行榜：Python高居首位[2]。Python是一門非常流行的程序設計語言，具有很多優(yōu)點，主要有：（1）Python是完全面向對象的語言， Python采用極簡主義的設計思想，Python語言易學、易讀、易維護。Python 語言是目前最接近自然語言的高級語言，抽象程度高，代碼編寫高效，符合計算思維的時代性，適應當代計算機技術發(fā)展水平。（2）Python是免費、開源的，可以移植的，已經(jīng)被移植到了大多數(shù)平臺下面。（3）高可擴展性和嵌入性，如果你需要你的一段關鍵代碼運行得更快或者希望某些算法不公開，你可以把你的部分程序用C或C++編寫，然后在你的Python程序中使用它們。還可以把Python嵌入C/C++程序，從而向程序用戶提供腳本功能。（4）具有豐富的生態(tài)庫，Python本身具有豐富強大的標準庫，而且由于Python的開源特性，第三方庫也非常多，可以運用在web開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、爬蟲、科學計算等各個領域。這些第三方庫形成的Python生態(tài)為使用Python 語言編寫程序提供了極大的便利和良好的學習平臺，為基于Python 語言的快速開發(fā)提供了強大支持，由此形成了良好的生態(tài)體系，構成了Python 語言的強大優(yōu)勢。

Python 語言已經(jīng)成為國際最受歡迎的程序設計語言，國外眾多大學從2009 年開始針對該言廣泛開設相關課程。2016 年，教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會發(fā)布了《大學計算機基礎課程教學基本要求》，首次建議將Python 語言作為程序設計入門課程的教學語言[3]。以此為契機，我國高校也逐步開展Python程序設計課程的教學改革。高等職業(yè)學校課程體系的特點就是與市場需求無縫連接，所學即可用。目前開設的Java程序語言體系與.Net程序語言體系實現(xiàn)的過程及目標高度一致，或有不少重復的內(nèi)容。從市場角度來看，Java的市場份額要比.Net的市場份額要高，適用程度和受歡迎程度也都要高。Python 語言發(fā)展了面向對象高級語言的表達形式，簡化程序設計過程，提升了程序設計效率。基于對目前軟件技術專業(yè)開設的程序設計語言課程以及Python語言的特點分析，以及目前IT市場上Python語言的普遍適用和受歡迎程度，認為可以用Python語言生態(tài)體系替代.Net體系，使學生掌握的技能更接近市場需求，這樣也更能體現(xiàn)高職人才培養(yǎng)方案的特點。

3.軟件技術專業(yè)開設Python課程教學體系設計

Python語言由“Python語言程序設計”及“Python生態(tài)圈”（第三方類庫）組成，Python具有龐大的生態(tài)圈，十多萬個第三方庫覆蓋幾乎所有技術領域，離開Python語言的生態(tài)圈，Python語言與其他高級語言無異了。Python 語言教學改革與其他編程語言在教學理念上的重要區(qū)別，即“Python 語言”與“Python生態(tài)圈”是統(tǒng)一的整體，可以兼顧基礎Python語言功能與Python生態(tài)圈的應用。在教學內(nèi)容的選擇上可以考慮分兩個階段設計Python課程的教學體系，第一個學期開設Python語言基礎程序設計，第二個學期開設Python語言應用開發(fā)，學習Python生態(tài)圈應用。

3.1Python語言基礎程序設計

第一個學期開設Python語言基礎程序設計學習“Python語言基本語法”，設置54課時，3個學分，具體安排如圖1和表1所示。Python語言基礎程序設計與一般高級程序設計語言教學類似，突出程序設計的基本方法，重點培養(yǎng)學生掌握面向對象程序設計的思想，認識將現(xiàn)實問題轉變?yōu)閿?shù)據(jù)結構算法再變?yōu)槌绦虻倪^程[4]。強調(diào)計算機求解問題的思路引導與程序設計思維方式的訓練，重點放在程序設計的思想與方法上。

3.2Python語言應用開發(fā)

第二個學期開設“Python生態(tài)圈”，學習Python的具體應用，讓學生掌握具有一定規(guī)模的程序設計任務，設置72課時，4個學分，具體安排如表2所示。通過該課程的學習，讓學生具備利用軟件編程技術去解決實際問題的應用能力。通過分析問題、設計數(shù)據(jù)結構、編寫程序，學會利用程序來解決現(xiàn)實問題，提高程序應用能力。要求學生能夠完成需求分析、編寫程序、調(diào)試程序的任務，并能根據(jù)具體任務的需要查詢?nèi)蝿招袠I(yè)領域內(nèi)的專業(yè)知識，將軟件應用于行業(yè)結合起來，解決行業(yè)問題，并撰寫報告?！癙ython生態(tài)圈”部分主要講解第三方庫，配合Python語言基本語法，可以講授Numpy庫、requests庫、pandas庫、Matplotlab庫等，通過有趣并且實用的案例增強學生學習的興趣。“Python語言程序設計”和“Python生態(tài)圈”這兩部分內(nèi)容相互融合、相互支持、相輔相成，通過講解部分庫可以構造有趣的實例，語法學習的逐步深入也助于對庫的理解和學習[5]。應用“Python生態(tài)圈”部分講解面向能力的系列庫，根據(jù)Python的應用領域，建議在數(shù)據(jù)分析、網(wǎng)絡爬蟲、人工智能、圖形繪制四個應用方向進行學習。

（1）數(shù)據(jù)分析方向：分詞jieba庫 和自然語言處理NLTK 庫講解，形成處理自然語言的基本能力；Numpy庫做矩陣計算；Scipy庫做科學計算；pandas庫做數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)展示Matplotlib 庫，形成表示數(shù)據(jù)、繪制數(shù)據(jù)展示圖及開展深入數(shù)據(jù)運算的基本能力。

（2）網(wǎng)絡爬蟲方向：講解Web 爬取requests庫、HTML 解析beautifulsoup庫和正則表達式re庫，形成數(shù)據(jù)爬取分析并提取網(wǎng)頁數(shù)據(jù)的能力。

（3）人工智能方向：學習sklearn庫和scikit？鄄learn庫做機器學習；pybrain庫做神經(jīng)網(wǎng)絡；Theano庫和Keras庫做清洗數(shù)據(jù)并進行機器學習分類、聚類和回歸分析的能力。

（4）圖形繪制方向：講解Matplotlab這個專業(yè)畫圖工具庫；講解圖形繪制的turtle庫和GUI 設計的qt5 庫，形成基本的GUI 實現(xiàn)和圖形創(chuàng)意設計的基本能力。

4.結束語

隨著大數(shù)據(jù)、云計算等IT技術的廣泛應用，Python的應用領域和范圍都將會不斷擴大，相信開設Python課程的職業(yè)院校會越來越多。Python課程的教學體系與一般高級程序設計語言教學體系既具有共性，又有其自身的特點。如何發(fā)揮語言自身的優(yōu)勢，還需要結合人才培養(yǎng)的目標和學生的學情不斷進行教學實踐，不管采用什么樣的教學體系，培養(yǎng)學生的計算機的軟件編程應用能力的目標是一致的[6]。比較理想的方式是能夠達到Python語言基礎和Python生態(tài)圈的融合，讓學生既能掌握基本的高級語言程序設計方法和技能，又能選擇合適的方法去解決實際問題。將計算機編程與行業(yè)領域結合起來，達到所學即可用，也是高等職業(yè)學校的教學目標。

參考文獻：

[1]Python（計算機程序設計語言）.https：//www.Python.org.

[2]IEEE發(fā)布2017年編程語言排行榜：Python高居首位.http：//36kr.com/p/5084329.html.

[3]教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.大學計算機基礎課程教學基本要求[J].北京： 高等教育出版社，2017.

[4]嵩天，禮欣，黃天羽. Python語言程序設計基礎[M].2版. 北京： 高等教育出版社，2017.

[5]嵩天，黃天羽，禮欣.面向計算生態(tài)的Python語言入門課程教學方案[J].計算機教育，2017（8）：7-12.

[6]劉衛(wèi)國，奎曉燕. Python 語言程序設計教學體系建設[J].計算機教育，2017（08）：13-17.

作者簡介：

趙海波，男，高級工程師，研究方向為軟件技術、大數(shù)據(jù)。