“Python語言程序設計”課程具體教學的分析與研究

高勇軍

關鍵詞：Python;教學方法；教學研究

1引言

Python語言為面向對象的解釋型計算機程序設計語言，其語法清晰簡潔，同時具有強大的第三方庫和豐富的應用程序接口，可以使其應用擴展到科學計算、數據挖掘等工業生產中。近年來Python編程語言越來越被教育界所重視。特別是當前日新月異的信息技術給大學計算機基礎教學工作帶來了新的挑戰和發展機遇，各大學校迫切地需要補充一些適應信息時代的高效靈活的編程語言。因此，教育部高教司在2016年發布了《大學計算機基礎課程教學基本要求》，建議將Python作為程序設計基礎課程之一，地方高校、應用型本科高校陸續將Python作為理工專業學生的程序設計課程。目前國內高校計算機學專業的程序設計語言主要是C語言。C語言雖然語法靈活，但語法需要掌握的細節過多，許多環境下并不利于對學生編程學習興趣的培養。Python不存在類似C語言中指針或地址等涉及計算機系統結構的元素，不必關心底層實現，簡單和簡潔對非計算機專業的學生意味著入門容易。特別是Python語言豐富的第三方庫，可用于統計分析、圖像處理、深度學習等，學生在編程時可以調用Python的第三方庫來解決專業領域的問題，進行Python程序設計教學研究的探索有利于提高“Python語言程序設計”課程的教學質量，培養學生解決實際問題的能力，為學生畢業后能盡快適應就業環境打下基礎。

2課程教育普遍存在的問題研究

2.1學生對Python編程的認知不足

Python語言輕便、易讀，成為許多高校計算機專業開設的課程。但是，對于大多數學生而言，他們對計算機編程的認識不足，沒有具體的編程實踐，完全無法體會編程的作用和效果，無法確立計算思維，學生在進行編程設計時會遇到各種各樣的困難，無法避免各種錯誤，難以完成實踐項目，以及不能理解各種概念。這使學生在學習中不可避免地產生畏難情緒，特別是許多學生對于畢業后的就業方向并沒有明確的認識，尤其是非計算機專業的學生認為學習編程完全沒有必要，致使學生無法產生學習的主觀能動性。

2.2教學方式單一，教學方法老化

計算思維的養成和編程習慣的培養需要學生以實踐為主，并在大量的編程實踐中逐步培養，學生只有在不斷的動手實踐中才能培養Python程序編程能力。然而傳統教學模式往往是理論教學，普遍以教師講授為主，學生主動參與和互動不夠充分[2]。授課教師對于程序語句的單純講解難以讓學生理解，如函數的遞歸，只有讓學生實踐之后，才有更深刻的理解。學生計算思維的培養，更需要理解問題的計算特性，并將其抽象成計算問題，再通過程序設計語言來解決問題。學生只有在不斷的編程實踐中，才能培養計算機思維。在遇到某一類問題時進行數學建模，并通過Python程序解決問題。而以側重面授的形式教課常常導致學生無法理解教學內容。很多學校教學中的具體實踐環節安排較少，而且很多時候以卷面型的紙上測試為主，需要學生寫出編程語句來評測學生。這樣的實踐方式無法讓學生真正掌握程序代碼的編寫，更不可能培養出學生的計算思維，不利于培養“應用型人才”。

2.3教學內容不合理

Python程序設計課程內容主要講解Python語言的基本語法和應用。若教學內容僅講述基本變量設置以及字符串表達式、數據類型、函數和循環結構等基礎知識，則會使學生認為學習內容抽象且枯燥乏味。在具體教學過程中，若對在實際編程中應用廣泛的正則表達式、文件內容操作，以及第三方庫等加以忽略，則將嚴重影響教學效果，無法培養學生熟練應用Python程序解決實際問題的能力，從而使他們將來在工作中無法使用Python程序處理遇到的一些復雜的實際問題，不能為社會培養出“實用型人才”。

3課程教學探討與探究

3.1教學目標探討

（1）在教學過程中教師不以具體代碼講述為主，而以培養學生的計算思維，并逐步培養鍛煉學生的編程能力為目的，教會學生使用Python程序編寫出帶獨立特色的程序，以解決一些實際問題，使他們能體驗Python編程課程的樂趣，同時提高自身解決問題的能力，以及培養其計算編程思維能力。

（2）以“一流課程”建設為根本出發點，學校需要通過Python課程的教學，為社會培養出具有大數據、人工智能等新興技術背景的高階應用型、復合型“新工科”人才[3]。學校積極探索培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級計算思維的方法。對于課程體系建設的進一步優化，建立類型多樣的教學案例庫，以深入培養學生對知識點的理解。充分利用Python程序第三方庫和GUI工具集，以解決各種現實問題。通過pygame等第三方庫指導學生進行一些趣味編程和游戲編程來培養學習興趣，并提高學生綜合應用所學知識的能力。學生能應用程序解決實際問題，可以極大地提升學生對Python程序設計課程學習的自信心。教師所教授的知識應符合時代發展趨勢，在課程中保持授課課程內容的前沿性和時代性，教學形式體現其先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化。人工智能作為一種未來性的技術被各國廣受關注，作為最適合人工智能開發的Python編程語言在課程建設過程中，可以適當引入人工智能中的經典案例使學生更多地了解Python編程語言的用途。

3.2教學內容探討

對于學校計算機專業培養方案而言，C語言程序設計開設在第一學期，數據結構開設在第三學期，在這些基礎上，第五學期開設Python程序設計課程。當學生對于計算機編程思維有一定基礎后，對于Python程序編程課程的內容除了給他們適當簡潔地介紹講解變量、表達式、數據類型、函數、列表等基本知識以外，還應當考慮此課程和相關其他課程的銜接，并將重點放在Python第三方函數庫的應用，如Numpy，Matplotlib，jit等，也可以適當地引導學生了解第三方庫TensorFlow，從而為人工智能課程教學做鋪墊。教學中應注意以下幾點。

（1）授課教師要牢記該課程的重要性，并給學生講清課程的重要意義，在思想上提高學生對課程的認識。授課教師從使用一些基礎工作任務帶動學生用Python語言編寫簡單項目，到引導學生參與討論一些有難度的開放型題目，以提高學生對Python編程的興趣，激發他們自主學習的能力并給與其充分自由討論的空間。

（2）通過線下進行項目驅動與人工智能實例的演練，引導學生了解Python程序在人工智能中的作用，讓學生充分了解Python程序編程的用途，擴展其科研視野，并激發學生主動探索與解決實際問題的能力。

3.3教學方法研究

（1）充分開展線上線下混合教學。

利用各種方式培養學生的自學能力。課前根據授課內容為學生布置相關的具體問題，按照一定的時間節點，要求學生完成課前知識點測試，尋找共性問題并引導他們在學習中解決問題。對一些不理解或易混淆的知識，可以在線討論或者答疑[4]。同時，指導學生通過翻轉教學等全新的自主學習方法開展自主學習，同時在互聯網上探索一些教材上沒有涉及的問題以彌補傳統課程的缺陷。課堂授課時，依據學生在線學習的情況，對學生線上學習進行評價，以培養他們自主學習的能力。教師對課程中一些重難點加以講解，同時布置給學生一些任務，以供大家一起思考和探討，有利于教師把握學習進度，并使學生更好地融人課堂。具體如表1所列。

教師在實訓機房通過提出問題，以探討學生的一些共性問題，并指導學生上機完成課堂上思考探討的項目任務，同時，教師對一些個性化問題加以個別輔導。實踐項目要達到理論知識和實際相結合，以培養學生的實踐動手能力[5-6]。課后通過單元測試等各種方式檢查學生學習效果。

（2）加強師生聯系、引導學生互動。

通過微信、QQ、公共論壇等社交網絡加強師生之間、學生之間的互動和聯系。其可以幫助在線學習者編程技能得以提高，也可以幫助教師較好地引導學生進行深入學習。教師利用學生、師生間通過討論建立的關系網絡能夠及時了解學生對所學知識的掌握程度，并可以引導學生討論、思考學習中遇到的問題，鼓勵學生之間積極討論，發表個人觀點，通過互相交流來解決問題。

3.4課程考核

（1）使用在線課程測評，能夠加強對學習過程的考核，加強網上在線測試并將隨機測試貫徹于學生學習的整個過程中，同時考核學生對一些小項目的編程能力。在此基礎上，教師可以及時掌握學生的學習動態，根據學生學習動態，了解學生在學習中遇到的難點，并根據教學中的重難點，有意識地推動學生學習的進展[7]。

（2）以學生為中心，采用多種考核方式，最終成績可以由多個部分組成。將課前知識點測試，課后作業，平常上課對項目任務的討論等作為平時成績的一部分，可以更科學地評價出每個學生對知識的掌握程度。對于學習情況好、動手能力強的學生，鼓勵他們參加競賽類項目，以拓展這部分學生的學習視野。針對動手能力一般的學生，則可以借助完成簡單的Python程序課程，使其能夠具備基礎的Python編程能力[8]。

4結束語

本文客觀分析了現階段”Python語言程序設計”教學過程中存在的問題，提出了提升Python程序設計課程教學質量的思路，進而為當前開展“Python語言程序設計”課程教學的高校提供參考和借鑒。