面向信息系基于“Python程序設(shè)計與應(yīng)用”課程的教學(xué)研究與實踐

摘要：針對教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確、程序設(shè)計不能有效與專業(yè)問題結(jié)合的現(xiàn)狀，堅持以成果導(dǎo)向教育為基礎(chǔ)，對信息系“Python程序設(shè)計與應(yīng)用”課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實施和達(dá)成度評價進(jìn)行了設(shè)計。實踐表明，該教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)生主觀能動性和積極性，課程教學(xué)取得了較好的效果，具有一定的推廣價值。

關(guān)鍵詞：Python程序設(shè)計與應(yīng)用;成果導(dǎo)向;教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）20-0156-02

1引言

隨著人工智能的不斷發(fā)展，Python作為主要使用語言越來越受關(guān)注。Python語言被廣泛用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等諸多領(lǐng)域。

多年前Python就已經(jīng)成為卡耐基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校、哈佛大學(xué)、多倫多大學(xué)等國外很多大學(xué)計算機(jī)專業(yè)或非計算機(jī)專業(yè)的程序設(shè)計入門語言。在我國，北京理工大學(xué)從2013年開始面向非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)相關(guān)課程，隨后南京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)等也相繼開設(shè)課程，現(xiàn)我國已有部分高校開設(shè)Python程序設(shè)計課程，然而國內(nèi)開設(shè)的課程定位主要是通識教育，授課內(nèi)容主要是Python的基本語法，教學(xué)案例多是經(jīng)典算法、數(shù)學(xué)問題，因此不能很好地將程序設(shè)計方法與專業(yè)問題結(jié)合起來，課程定位與實際專業(yè)需求不匹配。學(xué)生不能利用程序設(shè)計解決專業(yè)問題，學(xué)習(xí)目的不明確，學(xué)習(xí)動力不足。作為一所應(yīng)用型本科院校，在Python課程教學(xué)中若能以專業(yè)應(yīng)用為導(dǎo)向，將專業(yè)應(yīng)用與基本語法內(nèi)容相結(jié)合，對解決實際應(yīng)用問題能力、增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)研究意義重大。

2“Python程序設(shè)計及應(yīng)用”的教學(xué)設(shè)計

2.1培養(yǎng)目標(biāo)

目前我校已開展“成果導(dǎo)向”的工程教育改革，針對信息系各專業(yè)（通信工程、電子信息工程、光電信息科學(xué)與工程）的特點，堅持以成果導(dǎo)向教育理念為指導(dǎo)，從專業(yè)人才培養(yǎng)方案出發(fā)，以提升學(xué)生應(yīng)用軟件開發(fā)能力為培養(yǎng)核心，確定Python應(yīng)用課程的培養(yǎng)目標(biāo)：1）課程目標(biāo)1：掌握Pvthon的基本語法，具備使用Python進(jìn)行基本應(yīng)用程序設(shè)計的能力;2）課程目標(biāo)2：掌握基于Python的常用第三方庫，具備文獻(xiàn)檢索、不同領(lǐng)域中分析解決實際應(yīng)用問題的能力;3）課程目標(biāo)3：通過實踐環(huán)節(jié)，能使用Python開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序設(shè)計、程序調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用軟件開發(fā)的能力。在我校信息系人才培養(yǎng)方案中，“Python程序設(shè)計與應(yīng)用”課程對應(yīng)的畢業(yè)要求見表1。

2.2教學(xué)內(nèi)容

“Python程序設(shè)計及應(yīng)用”課程作為專業(yè)選修課首次開設(shè)，教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)兼顧Python基本語法和實踐應(yīng)用，市面上教材多為講述Python基本語法，關(guān)于實踐應(yīng)用內(nèi)容較少，經(jīng)調(diào)研選擇清華大學(xué)出版社出版的《Python程序設(shè)計》，該書中針對信息系涉及的數(shù)據(jù)庫、Android編程、科學(xué)計算與可視化、大數(shù)據(jù)處理、語音識別、圖像處理等知識都有相關(guān)介紹。Python基本語法部分主要介紹開發(fā)環(huán)境、Python序列（列表、元祖、字典、集合）、選擇與循環(huán)、字符串與正則表達(dá)式、函數(shù)設(shè)計與使用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、文件操作、異常處理結(jié)構(gòu)與程序調(diào)試、測試等基本內(nèi)容;Python應(yīng)用部分教學(xué)內(nèi)容時應(yīng)結(jié)合信息系專業(yè)特點及發(fā)展方向，確定授課內(nèi)容為CUI編程（Tkinter）、圖像編程（PIL）、數(shù)據(jù)庫編程（SQLite）、網(wǎng)頁爬蟲（Requests，Beautif'ulsoup）、科學(xué)計算與可視化（NumPy、SciPy、Matplotlib、Pandas）等。

2.3教學(xué)設(shè)計

“Python程序設(shè)計及應(yīng)用”課程設(shè)置時間為大三學(xué)年，學(xué)時設(shè)置為56課時（32+24）。課程安排上全程設(shè)置在機(jī)房，4節(jié)連上，學(xué)生一人一機(jī)，邊講邊練。由于前期已有程序設(shè)計基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)課程，課堂教學(xué)上應(yīng)弱化語法知識，強(qiáng)化與應(yīng)用結(jié)合的程序設(shè)計。主要采用案例式教學(xué)模式，課前教師精選相關(guān)知識點案例，課堂結(jié)合教學(xué)案例，重點難點分析，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，課下學(xué)生可使用網(wǎng)上已有的、成熟的MOOC課程，依托此MOOC課程平臺，學(xué)生可在案例問題求解中逐漸掌握py-thon語言的知識點。課內(nèi)上機(jī)環(huán)節(jié)根據(jù)課堂授課案例，對案例進(jìn)行改造和擴(kuò)展。這樣學(xué)生能系統(tǒng)地掌握理論知識，培養(yǎng)動手能力。

同時本系設(shè)多個企業(yè)合作班，通過校企合作方式，可請企業(yè)技術(shù)人員與校內(nèi)教師共同參與教學(xué)，在課堂授課中引入企業(yè)實戰(zhàn)項目，比如飛機(jī)大戰(zhàn)、智能語音識別系統(tǒng)等，后續(xù)課程設(shè)計中可引入樹莓派硬件平臺，將之前學(xué)過的電路、單片機(jī)等知識和Python語言有機(jī)地結(jié)合在一起，融會貫通，提高知識的綜合運用能力，從而積累一定的軟件項目開發(fā)經(jīng)驗。

2.4達(dá)成度評價

該課程的考核堅持以成果導(dǎo)向為基礎(chǔ)，采用“過程測評+考試”的綜合評價代替?zhèn)鹘y(tǒng)的考核方式，課程成績由3部分構(gòu)成：平時成績（20%）、上機(jī)成績（10%）、期末成績（70%），平時成績涵蓋學(xué)生出勤情況（50%）和學(xué)生口頭表達(dá)能力（50%），上機(jī)成績涵蓋實踐過程的實施、代碼的設(shè)計等各種形式程序設(shè)計能力的考核，期末成績通過試卷進(jìn)行考核。

本課程針對電信15級學(xué)生展開，最后課程目標(biāo)達(dá)成度計算值如圖1所示，根據(jù)達(dá)成度可知，課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)3達(dá)成度較高，課程目標(biāo)2達(dá)成度較低，但均值已超過0.6，說明該課程已達(dá)成，說明學(xué)生已掌握Python語言的基本語法，能夠使用Python進(jìn)行基本應(yīng)用程序沒計，課程教學(xué)取得了較好的效果。

3結(jié)束語

本文堅持以成果導(dǎo)向教育為基礎(chǔ)，制定適用于應(yīng)用型本科院校信息系的“Python程序設(shè)計與應(yīng)用”課程的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實施、達(dá)成度評價方式，采用多元化教學(xué)方法、過程式的考核手段，將Python語言的學(xué)習(xí)與專業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，通過實踐表明該教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提升學(xué)生主觀能動性和積極性，課程教學(xué)取得了較好的效果，具有一定的推廣價值。

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【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2020-02-07

基金項目：2018年度校級重點項目“面向信息系應(yīng)用軟件開發(fā)能力的Python應(yīng)用課程的教學(xué)研究與實踐”（編號：2018205）

作者簡介：王穎（1987-），女，湖北荊州人，講師，碩士，主要研究方向為機(jī)器學(xué)習(xí)。