高勇軍

關(guān)鍵詞：Python;教學(xué)方法；教學(xué)研究

1引言

Python語言為面向?qū)ο蟮慕忉屝陀嬎銠C(jī)程序設(shè)計語言，其語法清晰簡潔，同時具有強(qiáng)大的第三方庫和豐富的應(yīng)用程序接口，可以使其應(yīng)用擴(kuò)展到科學(xué)計算、數(shù)據(jù)挖掘等工業(yè)生產(chǎn)中。近年來Python編程語言越來越被教育界所重視。特別是當(dāng)前日新月異的信息技術(shù)給大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)工作帶來了新的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇，各大學(xué)校迫切地需要補(bǔ)充一些適應(yīng)信息時代的高效靈活的編程語言。因此，教育部高教司在2016年發(fā)布了《大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，建議將Python作為程序設(shè)計基礎(chǔ)課程之一，地方高校、應(yīng)用型本科高校陸續(xù)將Python作為理工專業(yè)學(xué)生的程序設(shè)計課程。目前國內(nèi)高校計算機(jī)學(xué)專業(yè)的程序設(shè)計語言主要是C語言。C語言雖然語法靈活，但語法需要掌握的細(xì)節(jié)過多，許多環(huán)境下并不利于對學(xué)生編程學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。Python不存在類似C語言中指針或地址等涉及計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的元素，不必關(guān)心底層實現(xiàn)，簡單和簡潔對非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生意味著入門容易。特別是Python語言豐富的第三方庫，可用于統(tǒng)計分析、圖像處理、深度學(xué)習(xí)等，學(xué)生在編程時可以調(diào)用Python的第三方庫來解決專業(yè)領(lǐng)域的問題，進(jìn)行Python程序設(shè)計教學(xué)研究的探索有利于提高“Python語言程序設(shè)計”課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，為學(xué)生畢業(yè)后能盡快適應(yīng)就業(yè)環(huán)境打下基礎(chǔ)。

2課程教育普遍存在的問題研究

2.1學(xué)生對Python編程的認(rèn)知不足

Python語言輕便、易讀，成為許多高校計算機(jī)專業(yè)開設(shè)的課程。但是，對于大多數(shù)學(xué)生而言，他們對計算機(jī)編程的認(rèn)識不足，沒有具體的編程實踐，完全無法體會編程的作用和效果，無法確立計算思維，學(xué)生在進(jìn)行編程設(shè)計時會遇到各種各樣的困難，無法避免各種錯誤，難以完成實踐項目，以及不能理解各種概念。這使學(xué)生在學(xué)習(xí)中不可避免地產(chǎn)生畏難情緒，特別是許多學(xué)生對于畢業(yè)后的就業(yè)方向并沒有明確的認(rèn)識，尤其是非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)編程完全沒有必要，致使學(xué)生無法產(chǎn)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。

2.2教學(xué)方式單一，教學(xué)方法老化

計算思維的養(yǎng)成和編程習(xí)慣的培養(yǎng)需要學(xué)生以實踐為主，并在大量的編程實踐中逐步培養(yǎng)，學(xué)生只有在不斷的動手實踐中才能培養(yǎng)Python程序編程能力。然而傳統(tǒng)教學(xué)模式往往是理論教學(xué)，普遍以教師講授為主，學(xué)生主動參與和互動不夠充分[2]。授課教師對于程序語句的單純講解難以讓學(xué)生理解，如函數(shù)的遞歸，只有讓學(xué)生實踐之后，才有更深刻的理解。學(xué)生計算思維的培養(yǎng)，更需要理解問題的計算特性，并將其抽象成計算問題，再通過程序設(shè)計語言來解決問題。學(xué)生只有在不斷的編程實踐中，才能培養(yǎng)計算機(jī)思維。在遇到某一類問題時進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并通過Python程序解決問題。而以側(cè)重面授的形式教課常常導(dǎo)致學(xué)生無法理解教學(xué)內(nèi)容。很多學(xué)校教學(xué)中的具體實踐環(huán)節(jié)安排較少，而且很多時候以卷面型的紙上測試為主，需要學(xué)生寫出編程語句來評測學(xué)生。這樣的實踐方式無法讓學(xué)生真正掌握程序代碼的編寫，更不可能培養(yǎng)出學(xué)生的計算思維，不利于培養(yǎng)“應(yīng)用型人才”。

2.3教學(xué)內(nèi)容不合理

Python程序設(shè)計課程內(nèi)容主要講解Python語言的基本語法和應(yīng)用。若教學(xué)內(nèi)容僅講述基本變量設(shè)置以及字符串表達(dá)式、數(shù)據(jù)類型、函數(shù)和循環(huán)結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識，則會使學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)內(nèi)容抽象且枯燥乏味。在具體教學(xué)過程中，若對在實際編程中應(yīng)用廣泛的正則表達(dá)式、文件內(nèi)容操作，以及第三方庫等加以忽略，則將嚴(yán)重影響教學(xué)效果，無法培養(yǎng)學(xué)生熟練應(yīng)用Python程序解決實際問題的能力，從而使他們將來在工作中無法使用Python程序處理遇到的一些復(fù)雜的實際問題，不能為社會培養(yǎng)出“實用型人才”。

3課程教學(xué)探討與探究

3.1教學(xué)目標(biāo)探討

（1）在教學(xué)過程中教師不以具體代碼講述為主，而以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，并逐步培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的編程能力為目的，教會學(xué)生使用Python程序編寫出帶獨立特色的程序，以解決一些實際問題，使他們能體驗Python編程課程的樂趣，同時提高自身解決問題的能力，以及培養(yǎng)其計算編程思維能力。

（2）以“一流課程”建設(shè)為根本出發(fā)點，學(xué)校需要通過Python課程的教學(xué)，為社會培養(yǎng)出具有大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)背景的高階應(yīng)用型、復(fù)合型“新工科”人才[3]。學(xué)校積極探索培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級計算思維的方法。對于課程體系建設(shè)的進(jìn)一步優(yōu)化，建立類型多樣的教學(xué)案例庫，以深入培養(yǎng)學(xué)生對知識點的理解。充分利用Python程序第三方庫和GUI工具集，以解決各種現(xiàn)實問題。通過pygame等第三方庫指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一些趣味編程和游戲編程來培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，并提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力。學(xué)生能應(yīng)用程序解決實際問題，可以極大地提升學(xué)生對Python程序設(shè)計課程學(xué)習(xí)的自信心。教師所教授的知識應(yīng)符合時代發(fā)展趨勢，在課程中保持授課課程內(nèi)容的前沿性和時代性，教學(xué)形式體現(xiàn)其先進(jìn)性和互動性，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個性化。人工智能作為一種未來性的技術(shù)被各國廣受關(guān)注，作為最適合人工智能開發(fā)的Python編程語言在課程建設(shè)過程中，可以適當(dāng)引入人工智能中的經(jīng)典案例使學(xué)生更多地了解Python編程語言的用途。

3.2教學(xué)內(nèi)容探討

對于學(xué)校計算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案而言，C語言程序設(shè)計開設(shè)在第一學(xué)期，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開設(shè)在第三學(xué)期，在這些基礎(chǔ)上，第五學(xué)期開設(shè)Python程序設(shè)計課程。當(dāng)學(xué)生對于計算機(jī)編程思維有一定基礎(chǔ)后，對于Python程序編程課程的內(nèi)容除了給他們適當(dāng)簡潔地介紹講解變量、表達(dá)式、數(shù)據(jù)類型、函數(shù)、列表等基本知識以外，還應(yīng)當(dāng)考慮此課程和相關(guān)其他課程的銜接，并將重點放在Python第三方函數(shù)庫的應(yīng)用，如Numpy，Matplotlib，jit等，也可以適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生了解第三方庫TensorFlow，從而為人工智能課程教學(xué)做鋪墊。教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點。

（1）授課教師要牢記該課程的重要性，并給學(xué)生講清課程的重要意義，在思想上提高學(xué)生對課程的認(rèn)識。授課教師從使用一些基礎(chǔ)工作任務(wù)帶動學(xué)生用Python語言編寫簡單項目，到引導(dǎo)學(xué)生參與討論一些有難度的開放型題目，以提高學(xué)生對Python編程的興趣，激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的能力并給與其充分自由討論的空間。

（2）通過線下進(jìn)行項目驅(qū)動與人工智能實例的演練，引導(dǎo)學(xué)生了解Python程序在人工智能中的作用，讓學(xué)生充分了解Python程序編程的用途，擴(kuò)展其科研視野，并激發(fā)學(xué)生主動探索與解決實際問題的能力。

3.3教學(xué)方法研究

（1）充分開展線上線下混合教學(xué)。

利用各種方式培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。課前根據(jù)授課內(nèi)容為學(xué)生布置相關(guān)的具體問題，按照一定的時間節(jié)點，要求學(xué)生完成課前知識點測試，尋找共性問題并引導(dǎo)他們在學(xué)習(xí)中解決問題。對一些不理解或易混淆的知識，可以在線討論或者答疑[4]。同時，指導(dǎo)學(xué)生通過翻轉(zhuǎn)教學(xué)等全新的自主學(xué)習(xí)方法開展自主學(xué)習(xí)，同時在互聯(lián)網(wǎng)上探索一些教材上沒有涉及的問題以彌補(bǔ)傳統(tǒng)課程的缺陷。課堂授課時，依據(jù)學(xué)生在線學(xué)習(xí)的情況，對學(xué)生線上學(xué)習(xí)進(jìn)行評價，以培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的能力。教師對課程中一些重難點加以講解，同時布置給學(xué)生一些任務(wù)，以供大家一起思考和探討，有利于教師把握學(xué)習(xí)進(jìn)度，并使學(xué)生更好地融人課堂。具體如表1所列。

教師在實訓(xùn)機(jī)房通過提出問題，以探討學(xué)生的一些共性問題，并指導(dǎo)學(xué)生上機(jī)完成課堂上思考探討的項目任務(wù)，同時，教師對一些個性化問題加以個別輔導(dǎo)。實踐項目要達(dá)到理論知識和實際相結(jié)合，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力[5-6]。課后通過單元測試等各種方式檢查學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

（2）加強(qiáng)師生聯(lián)系、引導(dǎo)學(xué)生互動。

通過微信、QQ、公共論壇等社交網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)師生之間、學(xué)生之間的互動和聯(lián)系。其可以幫助在線學(xué)習(xí)者編程技能得以提高，也可以幫助教師較好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。教師利用學(xué)生、師生間通過討論建立的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)能夠及時了解學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，并可以引導(dǎo)學(xué)生討論、思考學(xué)習(xí)中遇到的問題，鼓勵學(xué)生之間積極討論，發(fā)表個人觀點，通過互相交流來解決問題。

3.4課程考核

（1）使用在線課程測評，能夠加強(qiáng)對學(xué)習(xí)過程的考核，加強(qiáng)網(wǎng)上在線測試并將隨機(jī)測試貫徹于學(xué)生學(xué)習(xí)的整個過程中，同時考核學(xué)生對一些小項目的編程能力。在此基礎(chǔ)上，教師可以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，了解學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的難點，并根據(jù)教學(xué)中的重難點，有意識地推動學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)展[7]。

（2）以學(xué)生為中心，采用多種考核方式，最終成績可以由多個部分組成。將課前知識點測試，課后作業(yè)，平常上課對項目任務(wù)的討論等作為平時成績的一部分，可以更科學(xué)地評價出每個學(xué)生對知識的掌握程度。對于學(xué)習(xí)情況好、動手能力強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵他們參加競賽類項目，以拓展這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)視野。針對動手能力一般的學(xué)生，則可以借助完成簡單的Python程序課程，使其能夠具備基礎(chǔ)的Python編程能力[8]。

4結(jié)束語

本文客觀分析了現(xiàn)階段”Python語言程序設(shè)計”教學(xué)過程中存在的問題，提出了提升Python程序設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量的思路，進(jìn)而為當(dāng)前開展“Python語言程序設(shè)計”課程教學(xué)的高校提供參考和借鑒。