基于大數據背景Python編程語言創新實踐研究

張婭莉 周予

摘要：大數據背景下，傳統單一的課程模式已無法適應人工智能時代的發展。通過深入對比研究線上MOOC學習和線下課堂課程的優缺點，針對課程環節設計一套線上線下創新課程模式，并將該課程模式應用于Python程序設計的實踐課程中。

關鍵詞：大數據;Python;創新課程

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）06-0197-03

0 引言

隨著大數據發展及AI時代的到來，獲取知識不僅是書本或者傳統計算機，智能手機等可移動設備也在產生大量有效信息，同時影響著人們的日常生活和學習。在大數據背景下，傳統單一的課程模式已無法跟上新時代的發展，教育工作者面臨的重要任務是如何借助大數據時代下的新工具、新技術來實現創新實踐課程，通過創新實踐的研究轉變課程理念，變革學生的學習方式，提高學習效率，為學生的可持續發展奠基[1]。本文以Python課程為例探究大數據環境線上線下混合式課程發展模式。

1 Python語言

Python于1989年由荷蘭人吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum）發明，1991年正式公布。Python并不是一門新的語言，其實它的歷史比Java還要久，從1989年至今Python經歷了從1.0到3.0的時代。隨著大數據和人工智能時代的到來，以及國家對中小學編程的推廣，Python的熱度也越來越高，在編程語言的地位也發生了巨大的改變，進入2018年后，Python語言發展的速度就像是坐了火箭一樣，直線上升。根據2020年TIOBE公布的最新編程語言排行榜顯示，Python已經成為僅次于Java和C語言的全球第三大編程語言[2]。

Python是一種解釋型、面向對象的語言，隨著大數據和人工智能的發展，美國的頂級高校已經將Python作為計算機專業入門課的首選語言;而國內越來越多的高校也開始將Python作為計算機程序設計的首選入門語言。2015年教育部高等學校計算機指導委員會發布了《大學計算機程序設計基礎課程課程基本要求》，首次提出將Python語言作為計算機程序設計入門的首選語言[3]。而Python作為人工智能時代最為火熱的編程語言主要原因是Python入門簡單，易于掌握，便于激發學生學習興趣，為后續編程語言學習打下良好的基礎。Python語言主要具有以下特點：

（1）Python語法簡單，語言簡潔;為程序員節省大量的時間可以關注任務的本身。

（2）Python可讀性強，超強的可讀性使開發者在更短時間內學習和記憶，加速開發進度，提升效率。

（3）可移植和跨平臺，Python和Java一樣都是跨平臺語言，由于Python是解釋型語言，會被編譯成二進制代碼，然后再在操作系統下解釋執行，這種跨平臺的實現方式大大提升了代碼的執行速度。

（4）面向對象，Python中一切皆為對象，對象的本質是一個內存塊，擁有特定的值。

免費和開源、可擴展性、豐富的庫等等都是Python的特點。

2 Python線上線下新型混合模式課程

2.1 國內Python線上線下課程現狀

截止2017年全國近百所高校相繼開設針對非計算機專業的Python課程，同時在各大課程網絡平臺比如中國大學MOOC上也出現了Python語言相關的MOOC課程。雖然當前MOOC在國內得到了飛速的發展和普及，但是學習效果并不理想，普遍出現了注冊用戶多，而真正堅持學習完成一門課程的人較少。其原因主要有以下幾點：（1）缺乏監督和引導，無法做到面對面交流學習。網絡學習完全靠個人自律，沒有較強的自律，就無法在網課規定的時間內完成學習任務，久而久之就完全失去了學習的動力。（2）學習方法不當，網課學習的過程缺少教師的引導，在遇到關鍵問題時方法不當會造成事倍功半的效果，嚴重打擊學生積極性。而作為高校課程不僅僅是傳授知識，更重要的是培養學生良好的學習態度和習慣，樹立學生正確的人生觀和價值觀。

2.2 新型線上線下混合課程

針對目前國內高校計算機課程課程普遍存在的限制學生思維能力發展的問題，本文以培養學生計算思維為導向，以教改委發布的《大學計算機基礎課程課程基本要求》為指導思想，以本校學生為實踐對象，開發設計一套“線上MOOC學習+線下課堂課程”的Python創新實踐課程模式。

2.2.1 線下Python課程設計

在以計算思維為導向的基礎上，將程序設計解決問題的思路應用到線下Python課程設計中。線下Python實踐課程轉變以前以教師為中心的傳統課程模式，突出教師為指導下以學生為中心的課程模式，重視學生的自主學習，重在發掘學生學習興趣，充分發揮學生在線下課堂上的主導作用[4]。線下課程中教師通過情景導入、任務驅動和新知探究對問題進行分析與抽象，通過案例的導入引發學生疑問，并引導學生發現問題，分析問題;通過交流討論教師引導學生探究，運用新知識設計算法，編寫Python程序并運行調試;最后由教師進行課題總結。

2.2.2 基于MOOC的Python線上課程設計

隨著MOOC時代的來臨，充分利用網絡教育資源的廣泛性和線下課堂課程的面對面交流互動優勢，并結合我校學生整體情況，構建適合Python程序設計語言課程的線上線下混合課程模式。新的課程模式下，既能在課前通過MOOC學習提升學生知識面和積極性，同時又能利用線下課堂面對面交流充分發揮學生在課上的主體能動性，以及教師的引導作用;從而使學生在整個學習過程中化被動為主動，在學習新知識同時培養計算思維能力。

由于我校學生構成不同，其計算機基礎背景也各不相同，在使用中國大學MOOC平臺進行Python課程設計時務必以貼近學生學習生活的有趣程序案例作為每章節課程的出發點，將所學的Python編程知識融入到生動有趣的案例中，借助興趣激發學習Python的潛力，從而讓學生體會到Python編程的魅力，進而在扎實掌握的基礎上不斷創新。Python課程MOOC平臺設計主要包括：課程目標、課程內容設計、隨堂作業設計、階段性測驗設計、學習軌跡分析[5]。

2.2.3 Python線上線下結合課程設計

基于中國大學MOOC的Python線上線下課程設計主要包含兩個核心和四個模塊：以中國大學MOOC平臺和線下課堂課程為核心，基于學生和教師兩個不同對象展開四個模塊。

MOOC平臺提供Python課程的在線學習，重在知識的獲取;線下課堂的課程重在知識的遷移，引導學生利用學到的Python知識學以致用;而兩個模塊的側重點和考核方式各不相同。

線上MOOC平臺學習的過程主要是對Python課程知識獲取的過程，側重點是教師在選擇Python學習資源時難易程度層次分明，課前任務布置務必貼合學生對Python知識掌握的實際情況[6]。學生在中國大學MOOC平臺觀看教師發布的學習視頻，參與論壇討論，完成隨堂作業，教師根據學生線上學習軌跡判斷學生自學的效果及困惑之處，例如知識點的觀看時長、觀看次數;如果某個知識點被大部分學生反復觀看則說明該知識點是學生的疑難點，這也為教師線下課堂如何課程做了很好的鋪墊。

線下課堂課程過程是對知識遷移，學以致用的過程。重點在于通過面對面的交流解決學生線上課程的疑惑，通過現場交流和討論解決知識盲點。學生通過第一步線上知識獲取后，必定會產生如何應用于實踐的疑問。而線下課堂課程就是對知識遷移，通過項目實踐來完成Python課程知識的學以致用。根據線上MOOC自學情況反饋，教師結合MOOC平臺討論區的情況引導學生思考，通過面對面的討論了解學生疑惑點，并針對重難點知識進行有的放矢的講解。有了系統的知識講解后，教師提出項目任務，引導學生利用MOOC平臺學習的Python知識和教師線下課堂強調的重難點，實現對知識的精準遷移。線下課堂課程的優勢就在于實現學生和教師之間的面對面交流，因此在學生完成項目設計的過程中，教師的輔助指導也起著舉足輕重的作用。項目設計過程中，時刻觀察學生動態，及時了解學生在設計過程中遇到的問題，并給予引導性的解答。同時，在項目設計過程中，更要注重培養學生團隊合作、互幫互助的精神，在課程過程中適時引入課程思政，培養學生成為有能力、有理想的棟梁之才。

3 結語

Python是一門集實踐與應用為一體的綜合性課程。在Python的整個課程過程中，線上理論學習是基礎，線下實踐是對線上知識精準遷移的體現[7]。本文深入分析了Python線上MOOC學習和線下課程的優缺點，從課程環節重點探究線上資源和線下交流的有機結合方式，針對線上線下課程特點設置針對性的多元化考核方式，形成一套完整的線上線下有機結合的課程體系。

參考文獻

[1] 王娜.高職院校線上線下“混合式”教學模式探究[J].現代職業教育，2017（4）：210-211.

[2] 熊熙，喬少杰，李斌勇.計算機程序開發類教學整體性思維培養的探索與思考[J].教育界，2017（25）：102-103.

[3] 楊玫，李祁，韓秋楓.編程工具在大學計算機基礎教學中的應用[J].教育信息技術，2019（1）：128-131.

[4] 郭維威，劉鋒.以計算思維為導向的教學模式在VB程序設計教學中的應用研究[J].武漢職業技術學院學報，2015（4）：55-57.

[5] 陳蕾，魏霖靜.“慕課”在電子信息工程專業本科教學中的應用[J].赤峰學院學報（自然科學版），2016（9）：259-260.

[6] 劉霞.行動導向教學模式在高職德語寫作課上的實踐與應用[J].新教育時代電子雜志（學生版），2017（26）：84-85.

[7] 呂秀俠.基于MOOC的混合式教學模式在思政課中的優化研究[J].科教導刊，2017（9）：73-74.