基于趣味案例教學的Python教學方法探究

摘要：當今人工智能時代的發展，Python作為專注于數據分析和人工智能的編程語言，越來越被各個學科重視起來，Python語言的普及使各專業在教學方法和教學內容上也存在著較大的分歧，作為非計算機專業的學生，如何讓他們能夠更好的理解編程邏輯和語法，成為教學難點，本文提出了一種結合游戲案例和可視化案例的趣味性教學方法，能夠有效提高Python語言的教學效果。

關鍵詞：Python教學;趣味性;游戲案例;可視化案例

0緒論

隨著國家對人工智能行業的推動，作為人工智能相關學科的基礎語言Python也被越來越重視，在很多高校，《Python語言程序設計》經歷了選修課到必修課的轉換，另外，很多非計算機專業，甚至文科類和藝術類專業也開始籌劃開展Python語言教學，以便于更好的做數據采集和分析等方面的工作。

Python作為一門完全面向對象的語言，具有簡單易學、開源可移植、解釋性、以及豐富的第三方庫等特點，簡單易學主要體現在Python的語法規則更具有親和力，對非計算機類專業的人員也非常友好。豐富的第三方庫決定了Python的應用范圍非常廣，比如著名的機器學習庫sklearn，該庫使機器學習的教學與學習上升了一個新的高度，以前很多晦澀難懂的理論概念，以及算法編碼變得簡單易學，只需要調用相關方法，便可以完成數據的特征化和標準化。

1Python教學現有問題分析

1.1教學方式

傳統的Python教學中多采用案例式教學，知識點的講解與案例講解相結合，讓學生在學習中通過練習的方式掌握和鞏固知識，但是，由于Python是解釋性的腳本語言，它可以一句一句的解釋執行，并且可以馬上看到演示結果。Python的特點決定了在授課過程中無需講解過多的語法知識，重點應放在如何應用Python解決實際問題。

1.2教學內容

Python語言程序設計的參考教材目前較多，大多數參考教材將課程集中在Python基礎語法、三種基本結構、字符串、列表、元組、字典、函數、文件的讀寫等內容上，按照Python官方文檔的順序進行編寫教材，沒有考慮到實際的應用，以及知識的前后位置關系。比如可迭代數據類型的迭代要用到for循環，不少參考教材將字符串的放在了循環結構之前，只是對字符串的常用函數和方法的講解，造成了課堂枯燥無趣。

1.3教學目標

Python語言的用處較廣，不同的專業對Python的需求不一樣，人工智能方向主要是使用Python語言做機器學習和深度學習的相關工作，大數據方向則是要用Python做數據處理數據分析等相關工作，傳媒類專業可以使用Python做數據可視化等相關工作，不同的發展方向決定了Python應該有不同的教學目標，也要根據不同的教學目標對教學內容做適當的調整，比如組合數據類型中的集合，在很多時候都是可以不進行講解的。

2基于趣味性的教學方法

“興趣是最好的老師”，對于知識的理解，人們一直在強調趣味性優先，其實，教育工作者所提倡的所有的教學方法都是以提升學生的內驅力為基礎的。如果學生不喜歡這個編程語言，那么大多數學生都無法將該課程學習的很好，更不用說精通該課程了。

趣味性的表達方式不一而足，常見的有游戲化案例、可視化案例等方法。

2.1游戲案例式教學

游戲案例可以參考一些常玩的游戲進行簡化，比如猜數字的游戲，猜數字的游戲可以在選擇結構和循環結構部分講解，該游戲理解起來較為簡單，學生可以通過設計這個游戲鍛煉其思維能力和編碼能力，另外在猜測的過程中，還用到了窮舉法和二分查找法等算法和思想，如果學生學習過數據結構或其他編程語言，此類算法思想也可以加入到教學中，使教學更加立體化。除了猜數字還有石頭剪刀布等游戲。

對于稍微復雜一些的游戲，涉及到UI界面的操作的游戲要用到的知識就更多一些，比如飛機大戰、水果忍者等小游戲，利用面向對象的思想，將各個對象的屬性及方法封裝起來，再設計游戲的玩法，這里面就會涉及到一些其他包的使用，比如pygame等。

2.2可視化案例教學方法

編碼結果的可視化對學生來說，理解起來會起到事半功倍的效果，常規的編程語言，如C語言，采用控制臺打印程序結果的方式進行教學演示，對于剛接觸編程的學生來說，此種方式在接受起來是有一定的難度的。對于其他專業的學生來說，更是如此，而可視化的程序結果演示能夠更加直觀。

在Python中，經常使用的可視化工具是turtle庫，turtle工具的作用是提供了一個畫筆工具，該工具封裝了一些用于調整畫筆粗細、顏色、運動等功能的方法，利用這些方法結合程序基本控制結構，可以繪制一些圖形，圖形的復雜與否取決于程序的設計。

利用turtle工具在基本程序結構的學習階段，可以引入畫圓的方法，繪制圓形的方法就是讓畫筆不斷的向前走，再轉一個小的角度，比如可以使用360次循環，每次移動兩個像素，每次右轉1度，如此循環下來便可繪制一個圓形，該案例既讓學生對循環結構有了更好的認識，又能夠通過可視化的方式繪制了成品，趣味性十足。與之相同的，還有循環結構和選擇結構的結合繪制虛線，列表學習中可以繪制七彩圓環，讓學生掌握列表元素的索引。

對于復雜的圖形，多數圖形其實是有規律的，通過多重循環嵌套，可以實現較為復雜的圖形，利用隨機數工具，可以通過索引列表元素，對要繪制的圖形更改畫筆粗細，旋轉角度，顏色等屬性，而得到一些完全無規律的圖形。當然也可以通過函數的遞歸調用，結合分形理論繪制樹木，結合粒子系統繪制火焰等圖形。

3結語

人工智能背景下，Python語言程序設計課程已經單純的從計算機語言，轉換成了各個學科的學生必須具備的一種能力，以Python為工具的數據處理，數據分析，數據可視化等科目漸漸的走向了各個專業的課堂，無論學習的目標是什么，基礎都要打牢固，而非計算機專業的學生在學習Python的時候，更加傾向于一種他們可以好接受，好理解的方法。本文通過論述游戲案例式教學方法和可視化教學方法，對非計算機專業的Python學習提供了一種較具親和力的教學模式，該模式已經應用于日常教學，從學生反饋出來的成績和日常表現來看，該方法相較于以往呆板的語法教學方法，有了較大的改進和較好的效果。

參考文獻

[1]李曉明.從趣味數學到趣味算法到趣味編程——非專業學習者體會計算思維的一條途徑？[J].計算機教育，2020，（11）：1-3.

[2]易發勝;李立;趙麗琴.新工科背景下Python程序設計課程教學方法研究[J].計算機教育，2021，（07）：148-151+156.

[3]段亞西;徐成振;魏凌華;高艷玲.Python語言程序設計課程教學方法探究[J].科技風，2021，（17）：40-42.

作者簡介

周利玲（1989-）女，漢，湖北武漢，助教，碩士，武漢設計工程學院，軟件工程。