財經(jīng)類院校Python課程教學(xué)改革與實踐

胡金成

（上海立信會計金融學(xué)院信息管理學(xué)院，上海 201209）

Python是一種廣泛使用的解釋型、高級和通用的編程語言，支持多種編程范型，包括函數(shù)式、指令式、結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο蠛头瓷涫骄幊獭Ｋ恼Z言結(jié)構(gòu)以及面向?qū)ο蟮姆椒梢詭椭绦騿T為小型的和大型的項目編寫清晰的、合乎邏輯的代碼。2021年10月，TIOBE排行榜中Python成功地超越了霸榜已久的C和Java語言，奪得編程語言排行榜首的位置。TIOBE CEO Paul Jansen評價稱：“20多年來，我們第一次有了一個新的領(lǐng)導(dǎo)者：Python編程語言。Java和C的長期霸權(quán)地位已經(jīng)結(jié)束。Python，起初是一種簡單的腳本語言，作為Perl的替代品，現(xiàn)在已經(jīng)變得成熟。它的易學(xué)性、大量的庫以及在各種領(lǐng)域的廣泛使用，使它成為當(dāng)今最流行的編程語言。”而Python成為新時代編程使用率最高的原因并不是偶然的，而是其迎合了時代的特征。在大數(shù)據(jù)時代，Python依賴大量宿主語言以外部腳本形式運行，綜合了各行各業(yè)的人，把經(jīng)驗價值代碼以模塊的方式可以隨意組裝編譯運行，擴展了Python第三方包，大大增加了Python編碼的高效性和易用性。目前Python在金融數(shù)據(jù)處理、人工智能等領(lǐng)域廣泛使用，具備獨特優(yōu)勢。

在高等財經(jīng)類院校開設(shè)對所有專業(yè)開設(shè)Python課程，有助于財經(jīng)類人才編程能力的培養(yǎng)。對于非工科類院校，學(xué)生的計算機思維和實踐能力相對薄弱，他們的基礎(chǔ)計算機理論知識相對匱乏，如何制定合適的Python課程教學(xué)目標，設(shè)計合理的教學(xué)內(nèi)容，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，凸顯財經(jīng)類院校辦學(xué)特色，成學(xué)校計算機類基礎(chǔ)課程教學(xué)研究中需要解決的主要問題。

1 Python教學(xué)存在的問題

1.1 內(nèi)容多且課時少

Python課程內(nèi)容一般包括：Python環(huán)境配置、基本語法、程序流控制、列表、字典、元組、集合、類與對象、文件處理、異常處理、第三方庫等知識。

這些知識的講解需要大量的時間，但學(xué)校通識類課程只有32課時。現(xiàn)實授課過程中，既要對理論知識進行講解又要讓學(xué)生上機實踐，難以系統(tǒng)地覆蓋這么多內(nèi)容。

1.2 學(xué)生計算機知識差異大

大一學(xué)生的計算機水平差異較大，主要原因有兩方面。首先由于不同地區(qū)在計算機教育資源和教育水平上的差異導(dǎo)致的，這是比較常見的原因，比如一些地區(qū)教育資源比較豐富，很多同學(xué)在初、高中，甚至是小學(xué)階段就會接觸到一些計算機知識，還有很多同學(xué)會參加一些計算機專業(yè)比賽，這部分同學(xué)進入大學(xué)之后，由于前期積累了部分相關(guān)知識，會有比較明顯的優(yōu)勢。其次是一部分同學(xué)在高考結(jié)束之后，會通過網(wǎng)絡(luò)或線下培訓(xùn)等方式重點學(xué)習(xí)一下計算機專業(yè)知識，比如學(xué)習(xí)一下計算機操作系統(tǒng)或者編程知識，這些同學(xué)進入到大學(xué)之后，相對于沒有任何計算機基礎(chǔ)知識的同學(xué)來說，也會有比較明顯的優(yōu)勢。按照歷史經(jīng)驗來看，在高考結(jié)束之后學(xué)習(xí)計算機知識是比較常見的，尤其是選擇計算機相關(guān)專業(yè)的同學(xué)，還是應(yīng)該提前了解一些專業(yè)知識。

1.3 學(xué)生對編程課程沒有信心

財經(jīng)類院校學(xué)生相對理工科院校對計算機課程相對多一些畏懼，而Python課程由于涉及許多理論、計算機內(nèi)部工作原理等，大一新生沒有任何編程基礎(chǔ)，剛開始的學(xué)習(xí)曲線有一些陡峭。所以很多學(xué)生在學(xué)習(xí)時往往表現(xiàn)為信心不足，興趣不大，再加上一些畏懼心理，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果下降，上課難度加大。

1.4 實驗內(nèi)容簡單枯燥，不能培養(yǎng)編程思維

Python程序設(shè)計作為一種語言類工具，是一種描述和解決現(xiàn)實問題的一種新的方式。類似于語言、繪畫、數(shù)學(xué)等描述世界的方式一樣，學(xué)習(xí)編程也需要培養(yǎng)一種新的程序思維表達方式。而這種思維方式的獲得需要大量的時間進行編碼、思考解決實際問題。

如今，大多學(xué)生的學(xué)習(xí)方式大多跟著老師把書上的很多簡單案例重復(fù)敲代碼，然后運行成功就認為掌握了相關(guān)知識點，便迅速開始下一個知識點的學(xué)習(xí)。學(xué)生在這個過程中，一般只是機械性的敲代碼，并沒有加入多少自己思考過程。這會導(dǎo)致學(xué)生真正自己解決具體任務(wù)時，拋開書本，卻發(fā)現(xiàn)無法下手、錯誤頻出。所以要真正掌握這門語言，僅僅通過重復(fù)性、機械性得跟著老師抄寫代碼的學(xué)習(xí)方式是不可取的。要真正掌握Python語言編程的精髓，除了掌握基本語法結(jié)構(gòu)之外，更多的是需要結(jié)合具體項目案例進行綜合訓(xùn)練，加入自己對實際問題思考的過程，進而才能夠培養(yǎng)出編程思維方式。所以，傳統(tǒng)的課程的實踐環(huán)節(jié)并不能有效培養(yǎng)和提高學(xué)生抽象思維和編寫完成程序的能力。

1.5 課程考核方式單一

課程的考核是教學(xué)的最終環(huán)節(jié)，也是授課過程的指揮棒，合理的考核方式能夠指導(dǎo)整個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計。目前關(guān)于Python程序設(shè)計課程的考核多數(shù)是通過平時成績（一般占比30%）和期末考試成績（一般70%）兩部分來衡量。平時成績主要以平時的考勤和課堂表現(xiàn)以及作業(yè)為考核方法。期末考試一般以閉卷方式考試，題目涉及選擇、填空、判斷、程序設(shè)計題，主要考查學(xué)生對基本概念語法和結(jié)構(gòu)的記憶和理解。但對于Python程序設(shè)計這類偏實踐類的課程用閉卷考試的方法難以考查學(xué)生運用編程語言解決實際問題的能力，并且這種考核也難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2 教學(xué)改革措施

2.1 設(shè)置合理的教學(xué)目標

美國周以真教授曾提及過計算機科學(xué)的基本目標，他說：“運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解和系統(tǒng)設(shè)計，即主要通過抽象、轉(zhuǎn)化、仿真和迭代等方法，把一個復(fù)雜的現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)化為可以利用計算機自動解決的問題。它與傳統(tǒng)的閱讀、寫作和計算能力一樣，是信息時代的每個人應(yīng)該擁有的基本思維能力。”喬布斯說，“每個人都應(yīng)該學(xué)習(xí)編程，因為它教會你思考的方式。”所以能夠通過學(xué)習(xí)使用Python解決實際應(yīng)用問題，培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力、創(chuàng)新能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，是課程的基本目的。

考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)能力不同，在具體實施環(huán)節(jié)，對于本課程設(shè)置了一個基本目標以及進階目標。基本目標為：掌握腳本語言程序設(shè)計的基本知識，掌握程序設(shè)計的基本方法，掌握程序設(shè)計的基本理論、方法和應(yīng)用。進階目標為：能夠較正確而熟練地使用Python進行程序的設(shè)計，能夠識讀和編寫較復(fù)雜程度的程序。

2.2 選擇合適的教學(xué)內(nèi)容

由于本課程只有32課時，內(nèi)容多，課時少成了關(guān)鍵難題。所以需要確定教學(xué)核心知識點，合理分配教學(xué)內(nèi)容和課時來解決課程內(nèi)容多、學(xué)時少的問題。本課程在具體內(nèi)容方面，對教學(xué)內(nèi)容和課時進行適當(dāng)調(diào)整，以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)，學(xué)有重點。在實施過程中，重點講解Python基本語法、列表字典元組集合作為課后講解。對于類與對象、綜合案例、文件異常處理部分，作為擴展內(nèi)容讓學(xué)生根據(jù)需求觀看視頻資源。

2.3 集體備課

集體備課有利于發(fā)揮集體智慧，彌補單個教師備課過程不足，將集體智慧與個人特長有效結(jié)合起來取長補短，提高教學(xué)整體水平。Python教學(xué)組有十幾位老師，定期開設(shè)教學(xué)研討會，討論包括教學(xué)方案、教學(xué)計劃、教學(xué)案例等修訂，以及教學(xué)實施過程中遇到的問題以及解決方案。團隊反復(fù)打磨知識點，聚焦考點，并建設(shè)了Python在線題庫。

2.4 線上線下雙結(jié)合

建設(shè)線上課程，課程組在超星課堂上建設(shè)了一套完整的教學(xué)視頻、并配合配套習(xí)題以及習(xí)題的視頻講解。同學(xué)們可以根據(jù)線下課程的掌握情況進行合理選擇相關(guān)視頻進行觀看。教師可以對學(xué)生在超星平臺上的觀看、討論、測驗等對學(xué)生的知識點掌握情況能夠更深入的了解。如果，某一些知識點視頻觀看比較多，說明學(xué)生掌握得不太透徹，那么可以根據(jù)這種情況，對這一內(nèi)容進行補充。

每部分知識點都進行了細化，對于基礎(chǔ)較薄弱的同學(xué)，課后可以通過觀看視頻的方式加深對知識的理解，對知識點進行查漏補缺。

2.5 選用新教材，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

采用高等學(xué)校計算機等級考試《Python程序設(shè)計基礎(chǔ)》作為參考教材，本教材以初學(xué)者為起點，由淺入深、循序漸進地講述了Python程序設(shè)計的基本概念和基本方法。學(xué)生配合教材，通過一學(xué)期Python課程的學(xué)習(xí)，掌握了基本的語法后，能上機調(diào)試運行程序，解決了簡單地實際問題，并可以沖刺計算機二級等級考試。

2.6 仿真類考試系統(tǒng)

傳統(tǒng)的程序設(shè)計類考試需要人工完成出題、印刷以及判分等工作，需要花費大量時間和精力。而通過Python在線考試系統(tǒng)達到了簡化考試流程的目的，實現(xiàn)了出題、自動批閱、統(tǒng)計成績等的自動化，減輕了教師和管理人員的工作量。

考試系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)試卷考試，能夠更好地模擬上機編程環(huán)境，學(xué)生在平時練習(xí)過程中，可以在系統(tǒng)上反復(fù)練習(xí)，系統(tǒng)可以自動判分，并提示錯誤信息，學(xué)生在練習(xí)過程中可以有針對地根據(jù)錯誤信息糾正，降低了學(xué)習(xí)難度，提高了復(fù)習(xí)效率。而系統(tǒng)中的題庫由Python教學(xué)團隊精心設(shè)計，緊扣課程知識點，案例豐富，能較好地考查學(xué)生知識掌握情況。教師可以“智能組卷”模塊進行隨機組卷和發(fā)放題目，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)配套試卷。

通過Python在線考試系統(tǒng)進行在線考試、自動判分、隨機出題、成績統(tǒng)計等功能，給學(xué)生提供了真實上機編程的環(huán)境，減少了教師的工作量，提高工作效率，并保證了考試的公平性。

2.7 多元化考核方式

采用科學(xué)的評價方法對于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行客觀公正的評價至關(guān)重要。因此，結(jié)合Python程序設(shè)計課程輕理論重應(yīng)用的特點，選擇多元化的考核方式。考核方案由平時成績（50%）、期末成績（50%）組成，其中平時成績由課程視頻學(xué)習(xí)、課堂考勤、課外作業(yè)、階段性測驗、期中測驗組成。課程視頻部分根據(jù)學(xué)生在課程平臺上觀看視頻學(xué)習(xí)的情況；課外作業(yè)部分指是學(xué)生在在線考試平臺上的實驗環(huán)節(jié)完成作業(yè)的情況；階段性測驗是在教學(xué)過程中設(shè)置若干次在線測驗，測驗的題目主要緊扣課外作業(yè)中的題目，能夠檢查學(xué)生相關(guān)知識掌握情況和效果；而期中測驗是學(xué)期中期對學(xué)生知識點進行的綜合考察。由于課外作業(yè)、階段性測驗、期中測驗統(tǒng)一采用線上實驗和考試的方式，統(tǒng)一題庫，環(huán)環(huán)相扣。最后是期末考試，同樣采用線上考試的方法，在規(guī)定時間內(nèi)從題庫中生成試卷進行作答，為了保證公平性隨機試卷中所涉及的知識點、分值以及題型均保持一致，力爭通過多元化考核方法實現(xiàn)科學(xué)評價。

3 改革教學(xué)方法和手段

3.1 利用可視化教學(xué)手段

計算機編程具有抽象性，很多學(xué)生剛開始接觸時難以理解，致使學(xué)生認為計算機知識非常枯燥，逐漸對課程感覺厭煩。為了增強學(xué)生計算機學(xué)科的興趣，應(yīng)做到與時俱進，將可視化的方法運用到教學(xué)過程中來。在實施過程中，比如講到列表那一塊，我們會畫出一個大的容器，在容器里面來存儲多個元素，并通過箭頭的方式來表現(xiàn)對象和空間的分布情況。通過這類方法能夠讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中大腦里構(gòu)建知識點，能夠快速理解、掌握直觀化的課程內(nèi)容，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)效率，還構(gòu)建了高效課堂，有效提高計算機教學(xué)的有效性和趣味性。

3.2 使用類比與案例化教學(xué)方法

Python課程初學(xué)者時需要對程序設(shè)計的一些基本概念建立一定的理解。一個新的領(lǐng)域總會面臨著新概念的講解，比如說變量、地址、結(jié)構(gòu)、面向過程、面向?qū)ο蟆⒑瘮?shù)等知識，這些概念對初學(xué)者較較抽象，接受起來難度比較大。因此，在課堂中涉及新理論的部分，可采取類比教學(xué)方法，讓同學(xué)們腦海里能夠?qū)Ω拍钣休^形象的理解。比如對變量的理解，可以通過打比方，變量就是一個“帶標簽的盒子”，你需要把數(shù)據(jù)放進去。然后通過圖形化的界面，把變量的名稱，賦值運算符以及具體數(shù)值放進去。

通過合理設(shè)計的案例可以加深學(xué)生對各類語句以及使用場景的設(shè)計。如在ifelse語句里面，我們以描述人的活動作為案例，如果是晴天那么去公園玩，如果下雨在家里看書，如果多云那么就去跑步。這些典型契合實際的案例會加深學(xué)生對知識的理解。

3.3 小組式教學(xué)

為平衡學(xué)生之間的學(xué)習(xí)差距，讓同學(xué)們互幫互助，教學(xué)采用學(xué)習(xí)小組形式。具體實施方式，在實驗室里實操知識講解部分，只廣播每小組固定電腦，小組成員跟著老師一起編寫代碼，在練習(xí)過程中，老師會進行提問搶答環(huán)節(jié)，小組同學(xué)共同合作完成課堂練習(xí)部分。這樣子形成一個共同學(xué)習(xí)的場景，小組式學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)生的參與度，提高了學(xué)生的積極性、主動性。

4 結(jié)論

根據(jù)Python課程教學(xué)實踐，結(jié)合學(xué)校課程體系與學(xué)生個性特征，在教學(xué)過程中，不斷分析和總結(jié)，對該課程教學(xué)進行了一系列改革，獲得了較顯著的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中，探索建設(shè)財經(jīng)類相結(jié)合的教學(xué)Python配套案例，并在教學(xué)模式和手段探索兩個方面繼續(xù)深入研究，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，加強財經(jīng)類學(xué)生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力、創(chuàng)新能力和發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。