楊玉霞　周玉新　李艷

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)專業(yè)；Python程序設計；課程建設

中圖法分類號：TP312 文獻標識碼：A

1引言

數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)（以下簡稱“大數(shù)據(jù)專業(yè)”）是內(nèi)蒙古民族大學于2018級開始招生、2019級開始與北京中軟國際教育科技股份有限公司實施專業(yè)共建的校企合作專業(yè)，“Python程序設計”是本專業(yè)的核心課程。從教育角度出發(fā)，高校應積極開展大數(shù)據(jù)專業(yè)“Python程序設計”課程教學工作，保障其質(zhì)量、效率。學生通過學習本課程的基礎理論知識，理解Python的編程模式、掌握數(shù)據(jù)分析與處理的基本用法；能夠應用類、對象、繼承和多態(tài)等概念及方法解決大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的復雜工程問題，掌握不同領(lǐng)域的Python擴展模塊并能夠解決文件操作等實際問題；使用Python提供的網(wǎng)絡爬蟲的標準庫和擴展庫進行網(wǎng)頁數(shù)據(jù)采集，從而為本專業(yè)學生能夠勝任大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)設計、開發(fā)及數(shù)據(jù)分析等工作，實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才目標打好堅實的基礎。

2課程建設

通過教學大綱設置和課堂教學方案設計的進一步優(yōu)化、課程考核情況分析等，對本課程的教學內(nèi)容進行詳細分類和優(yōu)化。合理有效地設計學習方法與學習成果目標、課程改革與教學方法，可以達到不斷優(yōu)化本課程的目的。從本課程的長遠發(fā)展來看，在課程原有的建設規(guī)律下，可以通過讓教學內(nèi)容與本專業(yè)知識更好地融合在一起，以激發(fā)學生學習“Python程序設計”課程的興趣。

2.1教學大綱設置

在內(nèi)蒙古民族大學大數(shù)據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案中，“Python程序設計”和“Python程序設計實驗”屬于專業(yè)核心課程，“Python課程設計”屬于專業(yè)實踐課程。本文以“Python程序設計”課程為例，從教學大綱的修訂人手并展開討論。本課程的教學大綱由課程概況、課程目標、課程目標與畢業(yè)要求的關(guān)系、總體課程教學設計、課程內(nèi)容及進度安排、課程考核、成績評定和建議教材及主要參考書目等8個模塊組成。

根據(jù)內(nèi)蒙古民族大學大數(shù)據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，本課程的授課對象為大學二年級下學期的學生。他們對大學生活以及本專業(yè)的學習已經(jīng)有了一定的認知，并對新知識、新技術(shù)、新內(nèi)容有著強烈的學習渴望。同時，他們樂于探索未知的學習領(lǐng)域，對新的平臺、新的工具、新的教學方法都樂于嘗試、樂于接受。針對學生的這些特點，在設置教學大綱的過程中，注重促進學生的德、智、體、美、勞全面發(fā)展的同時，加強對其設計／開發(fā)解決方案和研究能力的培養(yǎng)。

“Python程序設計”課程理論教學時長為48學時，如表1所列。另外，還有24學時的“Python程序設計實驗”課程和1周時的“Python課程設計”課程。

2.2教學方案設計

若要實現(xiàn)教學大綱中設置的課程目標，則需要解決以下幾個主要問題：如何讓學生理解Python的編程模式；如何讓學生將現(xiàn)實中的問題跟類、對象等抽象概念掛鉤，并能熟練應用類和對象去描述事物：如何使用“Python+pandas”進行數(shù)據(jù)分析與處理；如何通過網(wǎng)絡爬蟲程序的設計來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集：如何培養(yǎng)學生良好的人文素養(yǎng)、職業(yè)道德和社會責任感等。針對這一系列問題，在教學方案設計中融入以下3個設計。

（1）引導學生學習的思路與方法。

課堂內(nèi)有主題討論、分組演講、翻轉(zhuǎn)教學、案例展示等多種形式。結(jié)合每節(jié)課的知識點，展開相關(guān)話題討論。還可以用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，提前布置相關(guān)任務，學生利用課后時間，預習課程內(nèi)容并準備相關(guān)材料。整個教學環(huán)節(jié)以專業(yè)知識點為導向，師生結(jié)合所準備的材料展開當前大數(shù)據(jù)專業(yè)前沿發(fā)展方向及信息科學相關(guān)領(lǐng)域?qū)ｎ}的研究。翻轉(zhuǎn)課堂和案例展示中布置的授課內(nèi)容雖然難度不大，但需要學生提前預習和查閱相關(guān)資料，其能夠更好地培養(yǎng)學生的自主學習能力。

（2）采用混合式教學方法。

在教學實施過程中，學生可以通過網(wǎng)絡教學平臺了解課程的大綱、進度表，可以通過平臺上的教案、課件、視頻、課前自測、預習任務等對每節(jié)課的內(nèi)容進行預習，課后還提供了自測題和作業(yè)供學生進行課后復習，并能幫助教師了解學生的學習程度。學生還可以在討論區(qū)提出問題，由教師和其他學生進行解答。通過采用混合式教學方法，不僅可以讓學生有更充足的時間去“消化”課堂上沒來得及理解的內(nèi)容，還可以補足課堂學時不夠的短板。通過線上、線下相結(jié)合的方式使課程的整體學習效果不斷提升。

（3）建設“課程思政素材庫”。

結(jié)合“Python程序設計”課程的教學目標，有針對性地建設“課程思政素材庫”。通過查找與課程知識點相結(jié)合的案例，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)專業(yè)的優(yōu)勢，結(jié)合數(shù)據(jù)庫的基礎知識，生、師分別創(chuàng)建屬于“自己”的“思政素材庫”，如圖1所示。通過不斷更新“思政素材庫”，讓更多的新事件、新思想、新風尚及時進講稿、進課堂、進頭腦。通過知古鑒今、尋根溯源、著眼當下、放眼未來、加強橫向?qū)Ρ群吐?lián)系等方式，增加有關(guān)國家、國際、文化、社會等角度的思政案例，從而科學合理拓展本課程的廣度、深度和溫度，提升本課程的引領(lǐng)性、開放性和時代性。

2.3考核方法分析

課程考核的目的是督促學生的平時學習以及客觀反映學生對“Python程序設計”課程的掌握情況。課程考核不僅是指期末考核，還包含過程性考核，從整體上可以反映出學生在整個學習過程中的學習狀態(tài)、學習效率和水平等。本課程的成績構(gòu)成主要由課堂表現(xiàn)、在線測試、作業(yè)和期末考試4項組成。每項評價標準分為優(yōu)秀、良好、合格和不合格，并對應不同的課程目標給出了詳細的評價標準。

3教學實施

3.1個性化分層

通過“個性化分層”方式，優(yōu)化了傳統(tǒng)的教學模式，重建教學方法，從而鍛煉了學生實際動手能力，啟發(fā)學生對理論知識的思考和理解，達到了理論聯(lián)系實際的教學效果。如圖2所示，主線是整個教學中的基礎，既是傳統(tǒng)的線下課堂，也是知識接受的記憶層面。通過教師的講解和答疑，實現(xiàn)學生專業(yè)基礎知識的掌握。在“主線層”教學實施過程中，通過課后作業(yè)的形式給學生布置搜集與課程內(nèi)容相關(guān)案例的任務，并在課堂上進行分享和及時反饋。支線是整個教學的關(guān)鍵，也是教學創(chuàng)新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括網(wǎng)絡平臺、交流和實踐3個分支。每一個分支都激發(fā)著學生不同層面的潛力。

3.2思政素材庫

思政素材庫是由師生共同完成并不斷更新。課前，教師布置思政案例的任務，由學生分組，以小組的形式提交課程相關(guān)的思政案例。思政案例主要結(jié)合本領(lǐng)域相關(guān)的最新動態(tài)、發(fā)展趨勢以及Python發(fā)展史、應用環(huán)境等素材，潤物細無聲地融入思政點，無形中培養(yǎng)學生的愛國敬業(yè)、道路自信、開拓創(chuàng)新、大國工匠等精神，實現(xiàn)育人的目的。

4教學效果

本文對內(nèi)蒙古民族大學大數(shù)據(jù)專業(yè)2019級63位學生和2020級41位學生的學習情況分別做了達成度計算，并進行了對比分析。針對這2個年級的學生采取混合式教學，并在智慧樹平臺發(fā)布視頻資源、課件、作業(yè)、實驗內(nèi)容、測試題等教學材料，進行線下授課。這2個年級的學生在課前都要完成智慧樹平臺上的課程理論部分的測試：2020級的學生還新增了“案例庫”建設的任務，每次課前以小組為單位，并提交與本節(jié)課程內(nèi)容相關(guān)的案例。圖3和圖4分別表示2019級和2020級學生的期末成績達成度分布情況，2019級學生的平均總達成度為0.73，2020級學生的平均總達成度為0.80，學習效果在逐年上升。教學效果問卷調(diào)查表明，通過教學方法的不斷改進，使學生掌握程序設計理論與方法、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，并具有數(shù)據(jù)管理和分析的能力：根據(jù)用戶的需求和實驗方案等對算法設計、構(gòu)建實驗系統(tǒng)等方面都有一定程度的幫助。另外，2020級90%以上的學生認為案例庫的建設不僅對鞏固本課程的知識點有幫助，還有助于增強專業(yè)自信心以及對國家、國際、文化、社會等方面都有了進一步了解和思考。

5結(jié)束語

本文以內(nèi)蒙古民族大學大數(shù)據(jù)專業(yè)的核心課程——“Python程序設計”為例，從課程建設、教學實施和教學效果等方面進行了探究。在優(yōu)化教學大綱的同時，通過個性化分層教學的方式，開展了教學活動。對比了2019級和2020級學生的教學效果，發(fā)現(xiàn)有逐年提升的趨勢。當然，由于內(nèi)蒙古民族大學大數(shù)據(jù)專業(yè)成立不久，所以僅對比了近2年的數(shù)據(jù)，從長遠發(fā)展來看，本課程的建設是一個不斷優(yōu)化的過程。在現(xiàn)有的教學經(jīng)歷中也發(fā)現(xiàn)了一些新的問題，如題庫中的資源不夠充足、更新速度不夠快等，還需要相關(guān)教學團隊不斷完善和優(yōu)化教學資源及教學方法。

作者簡介：

楊玉霞（1985—），博士，講師，研究方向：生物信號分析與處理、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析。

周玉新（1977—），碩士，副教授，研究方向：數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)。

李艷（1979—），本科，副教授，研究方向：數(shù)據(jù)庫技術(shù)。