新工科背景下Python程序設計課程教學過程研究

摘要：隨著新工科專業的誕生，新工科建設也被積極推進，給高校新工科專業建設提出了更高的要求。文章以Python程序設計課程為例，緊抓程序設計類課程教學過程關鍵要素，對教學過程進行研究設計，同時結合專業課程特點及社會時政，以滿足社會及行業需求為目標，深入了解學生的學習情況，并靈活調整教學過程，旨在培養具有實踐能力、創新能力、高素質、復合型的新工科人才。

關鍵詞：Python程序設計；教學方法；新工科人才

高校程序設計類課程是跨入新工科信息技術行業的基礎課程，涉及范圍廣，應用面向機器學習、人工智能、圖形處理、網絡編程等領域。因此，考慮程序設計類課程的教學特點，教師應重點關注該類課程的教學方式、自身的教學能力、課堂的教學形式等。 本文以Python程序設計課程為例，對該課程的教學過程進行設計研究。

一、程序設計類課程教學過程關鍵要素分析

在程序設計類課程教學過程中，為確保學生能夠有效掌握編程技能，教師必須將教學內容融入實際應用場景，豐富實踐環節，呈現多種實踐形式。因此，教師要不斷提高教學能力，創新教學過程，根據程序設計類課程的教學特點，分析該類課程教學過程中的關鍵要素。

（一）教學方法

傳統的教學方法主要有講授法、練習法、直觀演示法、討論法、任務驅動法等線下教學方法，為了滿足不同教學情景，還衍生出現場教學、過程教學、主題教學、情景教學等教學方法。程序設計類課程注重實踐，不僅要求教學過程做到理實一體化，還要求教師根據學生的學習情況及課程時長，合理地運用教學方法。教師針對性使用教學方法能夠提高教學質量，保障教學效果，從而達到預期的教學目標。

（二）教學形式

由于現代信息技術的發展，線上教學形式也越來越豐富，“中國大學MOOC”“智慧樹”“雨課堂”“超星”等線上教學平臺不斷涌現，為各類專業課程提供了豐富的教學資源。同時，線上教學與線下教學的混合使用，調動了學生的學習積極性。但是，線下教學具有不可替代的重要性，師生之間面對面的交流和互動能夠調動學生的學習熱情，激發學生的學習興趣，營造良好的課堂氛圍。合理地選擇教學形式能夠達到事半功倍的教學效果，常見的線下教學形式有分組討論、學生互動、提問式等，教師可以根據實際情況單一使用或組合使用。

（三）教學能力

任何課程都需要教師具備“教”的能力，而程序設計類課程對教師“教”的能力要求更高。教師不僅需要在專業課程上做到知識深入、技能精湛，還需要深入行業領域，挖掘行業潛在優勢，了解行業發展前景，為學生提供準確的專業發展方向。在日常生活中，教師要時刻保持提高專業技能、關注社會時事和行業資訊的習慣。由于計算機行業技術發展迅速，為了提高對行業領域相關技術變化的敏銳性，教師應與時俱進，不斷學習、精進，學校也應加強和鼓勵教師參與行業各項培訓和學術交流會議。

二、Python程序設計課程教學過程研究

Python程序設計課程是高校工科類專業的重要課程，屬于高級計算機語言。由于其具備易學易用、開源等特點，使得它的使用涉及信息行業的各個領域，各高校也十分重視培養該領域的人才，并不斷加強此課程的課程建設。因此，筆者通過分析程序設計類課程的關鍵要素，得出程序設計類課程在教學過程中重要的四個要素是教學方法、教學形式、教學能力和教學體系。

下面，筆者以Python程序設計課程教學過程為例進行研究，內容選取Python程序設計課程中的程序語句，該教學過程以學生為主體，根據學生的學習情況及學習背景，對學生的學習能力進行劃分并設計教學過程。除了四個重要要素之外，教學資源的選擇、教學平臺的高效使用、教學評價的綜合反饋也是提高教學質量的重要手段。

（一）教學方法，因材施教

Python程序設計課程具有交互性強、實踐性強的特點，對學生計算機操作能力也有一定要求，所以教師在設計教學方法時需要綜合考慮學情及課程特點。教學方法的設計依托于教學目標，而好的教學目標包含核心素養、科學素養、課程標準、課程資源、課堂目標和學習目標。好的教學方法應從學生的角度分析學生的學習情況，從內容的角度安排課程的教學階段，從實踐的角度設計課堂的教學活動，從教師的角度做到有效的課堂引導。

分析學生的學習情況時，教師應考慮學生的學習起點，以及學習過程存在的問題。

1.學習起點

根據學生的學習情況，教師將學生分為A、B、C、D四個小組。針對A組學生，教師講解知識點后直接分配實踐任務；針對B組學生，教師講解知識點后進行案例引導，接著分配實踐任務；針對C組學生，教師先講解知識點，接著進行案例教學，再進行實踐任務引導；針對D組學生，教師全程參與知識點講解、案例教學、任務實現等環節。

2.學習過程存在的問題

學生在學習過程中會遇到各種學習障礙。針對畏難情緒高的學生，教師要予以寬慰；針對自制力差的學生，教師要采取適當且合理的強制教學手段，幫助學生提高自制力；針對注意力不集中的學生，教師要適當安排課堂活動，吸引學生的注意力；針對課程學習興趣不高的學生，教師要在教學內容中設計興趣點，如讓學生思考生活中有哪些現象可以類比于程序語句。

在教學內容上，教師要綜合考慮教學時長，通過項目化教學制作授課計劃，設計教學框架，整合有效知識點，增加教學案例并進行演示，設計難度適中的實踐項目，合理安排教學進程。為增強實踐效果，教師需要設計邏輯清晰的項目方案，通過討論、提問、引導、查閱資料等方式豐富課堂教學活動，提高學生的動手能力。在課前，教師設計教案，制作課件，高效安排教學進程，做到有效的課堂引導，達到活動豐富、學習效果較好的目的。例如，程序語句中包含分支語句、循環語句、異常語句等，是Python程序設計課程中控制程序執行順序的重要語句結構。在學習這部分內容之前，學生已經了解了程序如何開發和編寫，掌握了基本的數據類型，接下來他們需要設計能夠有規律處理不同數據的語句結構。因此，教師可以引入實際項目，如判斷水仙花數，通過循環語句輸入數值，通過分支語句在內部進行判斷，用異常語句來處理不確定的語句，最終做到有效應用語句結構處理不同類型數據，得到準確的結果。

（二）教學形式，豐富多樣

當前，高校的教學形式多種多樣，如講授法、討論法、演示法、實踐練習法、任務驅動法等。教師有效組合這些教學形式，不僅能夠體現教學活動的豐富性和多元性，還能夠提高學生的實踐和思考能力。例如，在水仙花項目中，一組學生完成循環結構的設計，一組學生完成判斷結構的設計，另外一組學生完成異常語句的設計，最后整合在一起形成完整的項目。教師還應針對學生在實踐活動中出現的問題與學生互動，以幫助學生解決問題為目的，引導學生進行線上線下討論，以此營造良好的學習氛圍，激發學生的學習熱情，培養學生深度思考的能力，讓學生真正做到理實一體化。

（三）教學能力，高效卓越

教師的教學能力直接決定了課程的教學質量，學校應重視培養教師的教學能力。教學能力不僅體現在教師的專業技能、教學方法上，還體現在教師對學生學情、性格特點的洞察上，能夠動態地預測學生的學習和發展情況。而教師在課堂上表現出的表達能力、溝通能力、組織能力、觀察能力也很重要，這些會影響學生的學習心態，決定最終的教學效果。下面，筆者把教學能力分為專業技能和認識技能兩個方面進行討論。

專業技能是指教師具備的專業知識，以及能夠直接教給學生的專業技術。首先，學校需要為教師提供培訓和學習的平臺，鼓勵教師參加技能競賽，并給予經費支持。其次，教師需要養成主動學習的意識和習慣，注重思考，與專業技能經驗豐富的行業人才交流，不斷提高專業技能，并能夠將知識點高效地教授給學生。

認識技能是指教師能夠認識到建立有效溝通的重要性，以及有效組織、管理學生的意義。要想提高認識技能，教師應多注意觀察，訓練思維邏輯，保持閱讀和學習的習慣，堅持正確交流的原則，深入學生群體，關注學生需求，與學生保持良好的師生關系，定期進行總結調整，并通過以身作則的方式影響學生，幫助學生培養學習意識和習慣。

（四）教學體系，嚴謹獨特

本文中所涵蓋的教學體系包括教學目標、教學內容、教學方法、教學評價。首先，教師要明確學生在完成Python程序設計課程或特定學習階段后應達到的技能目標，注重培養學生解決項目中實際問題的能力、創新思維能力和團隊合作精神。其次，教師設計的教學內容不僅要涵蓋所教基礎知識，還要使內容之間具有系統性和邏輯性，良好銜接Python程序設計課程與其他專業課程，形成一個連貫的知識體系，在實踐環節用Python相關行企業中常見的實際項目案例，讓學生在實踐中學習。再次，教師根據實際課堂教學目標和內容選擇合適的教學方法，主要采用項目驅動教學法，增加實踐課程的比重，讓學生在完成數據分析等項目的過程中掌握知識和技能，將線上線下混合教學貫穿教學全過程，利用在線課程平臺提供更多學習資源和互動交流。最后，教師評估學生的學習成果和教師的教學效果，主要采用多元化評價方式，包括項目成果評估、課堂表現、小組作業、課程考試等，同時針對知識點運用情況，在教學過程中引入過程性評價，以便及時調整教學策略。

三、總結

為了滿足新工科背景下的育人要求，本文分析程序設計類課程的教學特點，總結程序設計類課程建設的關鍵要素，接著以Python程序設計課程為例，對該課程教學過程進行研究。研究分為四個部分，分別為教學方法、教學形式、教學能力、教學體系。在教學方法方面，筆者主要從學生的學習情況、課程內容安排、課堂實踐活動、教師課堂引導進行設計，同時考慮學生的學習習慣及風格、學習過程存在的問題，將學生分等級進行教學引導；在教學形式方面，設計以小組為單位的組合教學形式；在教學能力方面，要求教師提高專業技能和認識技能；在教學體系方面，圍繞教材的選擇、教學平臺的使用、教學評價結果的設計三個方面進行闡述。本文的研究內容能夠鍛煉學生的創新意識，提高學生主動思考能力和實踐能力，為各高校程序設計類課程提供有效的理論支持。

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基金項目：陜西交通職業技術學院“Python應用開發課程思政示范課程研究與實踐”，項目編號：XKS2310。

（作者單位：陜西交通職業技術學院）