Python語言程序設計課程教學改革與實踐

金傳洋 王麗輝 羅曉玲 鄭斯文

摘要：Python語言是目前國內高校非計算機專業語言課的首選。本文從課程定位與需求出發，深入分析Python語言特點和教學現狀，結合多年程序設計開發經驗，提出一些相應的改進措施，積極探索高效的教學思路、教學方法和教學手段。

關鍵詞：Python;教學改革;案例式教學;任務驅動;教學質量

中圖分類號：TP399? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）18-0114-02

1 引言

程序設計基礎（Python）是軍隊院校生長軍官學歷教育本科學員必修的科學文化基礎課程。通過本課程學習，使學員掌握Python語言的基本語法，能夠理解Python的編程模式;熟練使用集成開發環境和調試方法，掌握面向對象程序設計的基本概念以及設計方法;培養算法分析與程序設計能力，培養和提升學員以計算思維為核心的信息素養，學會運用計算思維方法發現問題、分析問題，積極尋找問題的有效解決辦法。課程內容主要包括：Python語言基礎知識、控制結構、運算符與表達式、函數、類與對象、文件操作及異常處理、圖形繪制、交互式應用程序的操作與使用等。采取教學活動主要有：MOOC視頻、操作實習、單元測驗、項目設計、考核評價（期中、期末）等。

本課程共48學時，教學內容共分為10個單元，包括為：第1單元程序設計概述（Python語言基礎）、第2單元程序控制結構（分支結構、循環結構）、第3單元數據類型（基本數據類型、字符串列表字典）、第4單元函數及使用（函數定義及使用、變量作用域）、第5單元算法與數據結構（算法與數據結構、典型算法實現）、第6單元文件與異常處理（文件與異常處理、文件與異常處理操作）、第7單元面向對象程序設計（面向對象概念、類與對象操作I、類與對象操作II）、第8單元圖像界面設計（Python數據實現、常用組件I、常用組件II）、第9單元綜合案例（綜合案例Python實現）、第10單元圖形繪制（圖形繪制操作I、圖形繪制操作II）。

結合往年教學實踐和今年教學安排，增加了課前MOOC自主學習環節，通過視頻資料學習，了解相關理論知識背景，實現精準導學、做好提前預習;課上對重點知識進行精講、對操作實踐知識采取機房模式，理論與實踐相結合，激發學員主動學習興趣，提高學員的動手能力。

2問題與目標需求

Python 是一種解釋型、面向對象和交互式的腳本語言，在1991年發行了第一個公開版本，其語法形式簡單、明確而優雅，和自然語言非常接近，無需花費大量時間學習枯燥的語法規則和計算機組成原理，學習門檻大大降低。

Python 語言開源，為我們提供了非常完善的基礎代碼庫，涵蓋了網絡、文件、GUI、數據庫、文本等大量內容。除了這些內置庫外，Python還擁有豐富的第三方擴展庫，供使用者直接調用，用戶結合本專業實際需求，能夠高效地編寫源代碼和可用程序，尤其在近年的人工智能、圖像識別、自然語言處理等領域得到深度應用。

當前，Python 語言已經成為美國大學最受歡迎的程序設計語言。在國內，自北京理工大學2013年開課以來，全國近百所高校都相繼開設Python語言設計課程，教學改革開展得如火如荼，Python已成為面向非計算機專業學習的首選語言了。

目前，Python語言程序設計課程存在如下問題：

（1）教學方式不夠靈活

近些年，中國教育在積極地探索新思路，取得了豐碩的成果，但是傳統教學模式依然沒有被徹底改變，學員仍被動接受，其主體地位也沒有被充分發揮出來，導致課堂教學質量不太理想。眾所周知，程序設計課是應用性很強的課程，應該更加突出實踐應用能力，盡管有些內容采取了機房授課模式，但實際效果并不好，很重要的原因，就是這種模式對教員駕馭課堂能力和素質要求很高，如果不能充分調動學員自主學習能力，授課質量將很難達到。

（2）授課教員發展受限

計算機公共基礎課授課對象一般面向全校學員，人數分布廣，需要配備大量教員，教學任務相對較重，通常面臨著“僧多粥少”的尷尬局面。由于授課任務飽滿，教員沒有更多精力投入到科研項目和教學研究，長此以往擔任基礎課教員都會遇到業績不飽滿、能力提升慢、職稱晉升難等問題，也對教員積極性有一定的挫敗，反過來，也會使教學效果受到影響。

（3）能力培養需要進一步強化

前面已經介紹，由于Python語法簡單，在教學實施過程中不需要花費大量時間講解其語法規則，應將更多的精力花費在實踐操作和應用上，但是，Python語言又具有靈活的面向對象和模塊化設計思想，能與其他語言協作完成復雜項目的混合編程，這些編程理念與技巧，大大地提升學員邏輯思維能力，也能培養學員利用Python語言工具解決綜合問題的能力，不過很難用一個個知識點的教學或者簡單的案例教學法實現，需要通過較綜合的項目實例或者課程大作業方式來實現教學目標。

3教學措施與實踐

在Python教學實施過程中，我們拋棄傳統語言程序設計中精講語法這種模式，采用由案例項目驅動，逐步推進的形式，抽取知識點，使這些知識點串起一個主線，教學過程就是為項目設計服務，當所有知識點學習完成，整個項目設計過程也水到渠成了。這種項目驅動式教學，需將課程結構分割為若干小單元，且使各單元之間保持完整的邏輯順序，其內容可以由易到難、由簡單到復雜、由少至多，循序漸進，逐漸增加難度，增強學員的學習興趣和成就感，如表1所示。

第一階段是認識Python，時間持續為兩周。教學內容包括計算機基礎知識、Python基礎知識，有趣小程序等，比如：楊輝三角、九九乘法口訣表、冒泡法排序、二分法查找、求100以內素數、菱形繪制等。課后練習是讓學員自主閱讀程序，執行代碼，深刻體會結果與代碼之間的對應關系，讓學員深刻理解計算機解決實際問題基本步驟：輸入—處理—輸出，從而構建Python程序整體框架，為后續學習打好基礎。

第二階段是會讀階段。通過實例拆解、程序閱讀、重點剖析等方式引導學員總結計算機解決實際問題的整個流程。一個好程序就好比一件藝術品，內涵豐富，包含了很多要素，無法用一段文字來具體地描述，要求學員仔細品味程序代碼，通過深入剖析總結，學員可以歸納出Python程序設計的基本框架、基本技巧與方法，其重要性不言而喻。這種教學模式，從第3周開始就能一直持續下去，學習者研讀的程序越多越深入，其編程技能也將更加嫻熟。

第三階段是會寫階段。編寫任何語言的程序，都是很嚴謹認真的事情，需要正確的方法、準確的思維和縝密的判斷，一方面培養學員的科學嚴謹的治學作風，另一方面養成積極思考、主動解決問題意識，這對于學習能力培養非常有必要。對于編程零基礎學員來說，教員需要花點時間教會他們熟練使用集成環境、調試程序的基本方法，這樣，在遇到一些簡單的語法問題，學員就可以自主地去完成。當然，編寫源代碼可以從簡單問題入手，逐步加大難度，從嘗試解決1到2行代碼開始，接著嘗試修改一個10行左右復雜代碼，逐漸增加難度，循序漸進，最后，能獨立編寫具有一定難度的問題了。

第四階段是會解決問題。學期過半后，學員已經學完了Python 的基本數據類型、程序控制結構、函數、圖形繪制等內容。教員可以結合全國計算機等級考試大綱要求，引導學員講授第三方常見庫的使用方法和基本功能，并嘗試解決一些實際問題。通過復雜的實際問題，教員講授Python編程解決問題的基本思路：如何抽象、如何表達抽象、算法流程圖描述與優化、代碼復用與優化問題等。

整個教學過程緊緊圍繞“四個階段”任務而逐步推進，以一個開發學員信息管理系統的綜合案例為任務牽引，將課堂教學中各部分知識點進行有機聯系，然后采取增量模式逐步推進，隨著問題的逐步解決，依次引入新的知識點，隨著任務逐步展開，按從易到難、從單一知識點到多個知識點的有序組織。與此同時，在實驗教學和課后作業中設置類似任務，讓學員們通過模仿并創造性地學習，順利完成教員布置的實驗任務。

4 結束語

開設Python語言程序設計這門課程，目的就是為了培養學員動手實踐能力，培養其分析問題、解決問題的能力與素質。因此，將Python課程設計分解為四個階段，分別設置各階段學習任務和教學目標，循序漸進，最終達到理想的教學效果。

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【通聯編輯：王力】