基于CDIO模式的Python教學研究

摘 要：Python語言是近幾年發展迅猛的計算機語言，但在國內市場較小，中文資料匱乏，實用案例較少，教學難度大。本文首先闡述Python語言的特點和CDIO工程教育模式的概念及理念，然后分析目前教學模式下存在的問題，提出了改革措施。

關鍵詞：Python語言;CDIO模式;教學改革

一、引言

1989年，荷蘭人Guido van Rossum在阿姆斯特丹以ABC 語言為基礎，開發了一個新的腳本解釋程序，這就是Python。1991年，第一個Python編譯器公開發行。Python具有開源、免費、簡單易學等特點，Python標準庫非常豐富，支持命令式編程、面向對象程序設計、函數式編程等多種編程范式。Python可以把其他計算機語言編寫的各種模塊聯結在一起，又被稱為膠水語言。CDIO教育模式是由麻省理工學院等高校組成的跨國教育研究組織所創立的工程教育理念，CDIO分別代表產品生命周期中的四個主要環節：構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）。CDIO模式倡導“做中學”，引導學生在學習過程中結合實際的工程項目，在工程項目中學習教學理念，遵循案例導向、項目驅動的實踐教學模式，把工程訓練過程融入課程教學中，將課程理論與實踐操作相結合，培養學生的綜合學習能力。計算機語言類課程在學習過程中需要對實際問題進行算法分析，進而通過計算機語言編寫程序實現算法，解決現實中的問題。

二、現狀分析

一是課程教材中提供的實例往往是單純的解釋某條指令的用法，或是解決某種算法問題，缺少解決現實問題的例子，難以激發學生的學習興趣。

二是以往課堂理論教學，課下上機實踐的教學模式，理論與實踐教學環節是分別獨立進行的，存在理論與實踐脫節的問題，學習效果不太理想。

三是教學方法單一、呆板，沒有根據不同的教學內容進行有針對性的教學設計，沒有根據教學過程中不同的技術內容進行教學設計，無法充分激發學生的學習熱情。

近些年來開展了一系列相關學科的教育教學改革，并在教學過程中嘗試一些新的教學方法，但從學生學習情況的反饋來看，教學效果不是很理想，沒有達到預期目標。

三、教學改革

將CDIO模式引入Python課堂教學中，主要是加強理論與實踐教學環節相結合，在加深學生理論知識理解的同時，強化學生的實踐動手能力。針對以往教學過程中存在的問題，具體改革措施如下。

1. 豐富實例內容。選擇一些生活中遇到的問題作為例子，分析問題、設計算法并通過編寫程序解決問題，可以適當加入一些硬件編程的內容，加強學生對編程的理解，提升學生的學習興趣。選擇實例時要注意編程難度，由淺入深地引導學生學習，并且實例內容要涵蓋主要教學知識點。

2. 打破傳統教學模式中課堂理論教學，課下上機實踐的教學模式。將部分重點難點內容的講授安排在上機實踐環節進行，邊講解邊操作，教師在講授并演示的過程中，學生可在自己的計算機上同步完成操作，實現理論與實踐環節的緊密結合，教學效果顯著增強。

例1. 猜拳小程序

編寫程序從鍵盤輸入“包、剪、錘”，計算機通過隨機函數生成“包、剪、錘”，比較雙方出拳判斷勝負并輸出結果。

這個小程序簡單有趣，并且涵蓋了輸入、輸出、選擇結構、邏輯運算和模塊導入等主要課程知識點。

例2. Kinect體感應用

Python編寫程序通過Kinect捕捉人體關節，實現游戲控制。

這個項目設計是對硬件編程，需要安裝Python功能擴展工具，體現了Python強大的擴展能力。體感控制對學生來說新鮮有趣，可以充分調動學生編程的興趣。

四、結語

本文主要說明了河北工程大學在Python語言教學過程中的一些探索，結合CDIO工程教育模式對現有教學模式進行改革，通過豐富實例內容、設計教學項目等方法，加強理論與實踐環節結合，可以有效地激發學生的學習興趣，提升自主學習能力，提高學生的綜合素質。可以為我校相關專業課程開展CDIO模式提供一定的參考。

參考文獻：

李竹林，張根耀，王文發，等.基于CDIO的計算機專業課程教學改革與效果分析[J].計算機教育，2014（16）：64-66.

作者簡介：蔡恒（1978— ），河北邯鄲人，碩士，實驗師，研究方向：計算機應用技術。