基于Python的高職數學課程教學實踐研究

摘要：在信息化的時代下，高職教育應時刻與時俱進，不斷進行教學改革的實踐探索，基于Python與高職數學課程相結合的必要性分析，詳細介紹了Python與高職數學課程相結合的教學實施過程，給出了科學合理的個性化課程評價方式，以及闡述了新教學模式在教學實踐中呈現出的優勢和收獲，實踐證明Python與高職數學相結合的教學方式對課程改革和學生發展都大有益處。

關鍵詞：高職數學"教學實踐"數學應用"創新能力

Research"on"Teaching"Practice"of"Higher"Vocational"Mathematics"Course"Based"on"Python

ZHANG"Cong1""""ZHANG"Weihong2""""ZHANG"Guohong3

1.Department"of"Basic"Education"and"Research，"Changchun"Finance"College，"Changchun，"Jilin"Province，"130124"China;"2."Qinhuangdao"No.1"High"School，"Qinhuangdao，"Hebei"Province，"066000"China;"3."Shiling"Town"Central"Primary"School"，"Siping，"Jilin"Province，"136505"China

Abstract："In"the"era"of"informatization，"higher"vocational"education"should"keep"pace"with"the"times"and"actively"explore"the"practice"of"teaching"reform."Based"on"the"necessity"analysis"of"combining"Python"with"higher"vocational"mathematics"courses，nbsp;this"article"details"the"teaching"implementation"process"of"combining"Python"with"higher"vocational"mathematics"courses."It"also"provides"a"scientific"and"reasonable"personalized"course"evaluation"method"and"elaborates"on"the"advantages"and"gains"of"the"new"teaching"mode"in"teaching"practice."Practice"has"proven"that"the"teaching"method"of"combining"Python"with"higher"vocational"mathematics"is"of"great"benefit"to"curriculum"reform"and"student"development.

Key"Words："Higher"vocational"mathematics;"Teaching"practice;"Mathematical"application;""Innovation"ability

高職數學課程存在教學內容難理解，學生學習興趣低的問題由來已久，高職數學教師也在不斷地進行教學改革。目前，教學改革多是從教學手段入手，從傳統的板書教學到使用PPT，再到多媒體教學、在線課堂、翻轉課堂等，教師希望通過教學手段的多樣性來調動學生學習的積極性，打破現有的困境，但效果甚微。因此，國內部分高職院校開始縮減數學課程的課時，甚至不開設數學課程，但數學課程的存在對學生邏輯思維的培養、創新能力的提升都有很大益處，所以不能被取替。基于現有的問題，創新教學模式是從根本上解決問題的有效方法，不僅要從手段上創新也要在內容上創新，同時考慮到學生未來的就業需求，Python與高職數學課程相結合的教學模式是最好的選擇，在內容上依托Python對課程教學內容重新進行設計，在教學手段上引入Python不僅能夠豐富教學手段，更能夠降低學習難度，這對于高職數學教學來說是十分重要的。前期從理論層面已經完成了對教學模式的設計和教學內容的梳理，現在需要從實踐層面檢驗教學模式的效果，分析新的教學模式的必要性及其在教學實施過程中帶來的轉變和突破。

1"Python融入高職數學課程的必要性分析

在信息化大環境下，培養學生的信息化素養是教育行業面臨的新的、重要的任務，使學生具備一定的信息素養和科技素養，才能讓學生更好地適應和融入社會，而信息科技的發展離不開數學學科的助力，數學是科技發展的理論支柱和有力工具，在高等教育中占有重要地位。同時，數學不僅是一種工具，也是一種語言、一種解決問題的方法和一種思維模式。因此，讓學生掌握必要的數學知識，進行思維訓練和能力訓練，培養學生的應用意識和創新意識是十分重要的[1]。

新時代下高職課程的教學方式也應進行轉型，要與時代接軌，與信息技術接軌，現在無論是學校還是家長，都更加重視對學生編程能力的培養，從學前到小初高各個學段都在為學生融入Python等計算機編程課程，對于高等教育而言，更要走在時代的前沿，要在課堂教學的過程中融入信息技術，在學生掌握知識的基礎上發展學生的基本技能，促進學生全方位的提升和發展。Python作為一種計算機程序語言，具有簡潔、開源、易學的優勢，對于非計算機專業的學生而言也很好理解，在數學課程中引入Python對提升學生的數學學習能力和計算機編程能力都大有裨益[2]。Python的融入可以幫助學生快速地解決一些復雜的計算問題，提升數學學習的效率，同時為解決數學建模問題提供了有力的支持手段。Python的使用除了可以安裝相應的軟件以外，也支持在線編程和在線課程，這就為學生提供了便利的學習平臺和充足的學習資源，以便學生能夠更好地掌握和應用Python學習數學知識和技能。同時，要合理利用Python來設計更加生動有趣的教學活動，創設切實可行的Python學習環境，促進數學教學方式的變革，幫助學生提升解決實際問題的能力，提升學生學習和探究的積極性，進而提高學生的綜合能力。

2"基于Python的高職數學教學實施過程

Python與高職數學課程相結合，有效地促進了學生學習效果和能力的提升，通過線上和線下相結合的形式，對教學實施過程進行梳理，具體包括課前準備環節、課堂教學環節和課后鞏固提升，通過教師對整個教學過程的整體把握和有序安排，提供多樣化的學習資源和學習活動，激發學生的學習興趣，幫助學生更好地掌握數學知識和Python程序設計的技能。

2.1"課前準備環節

在課堂教學開始前，教師要提前做好學情分析，明確教學目標和重難點，在學習通發布本節課的導學案，使學生了解本節課的主要內容，進行課前預習活動，同時發布本節課會用到的Python函數及其編寫規則，讓學生嘗試自行編寫和運行，學生在自學的過程中能夠發現一些問題，這樣就可以帶著問題進行課堂學習，有利于提升課堂教學的效率，同時還可以發布一些自測題目，用來檢測學生自學的效果。這樣的課前準備工作有助于激發學生的學習興趣，激發提出問題和課堂討論的需求，為課堂活動的開展做好鋪墊。

2.2"課堂教學環節

在課堂教學環節中，主要以問題為導向，采用多種教學方式和手段設計教學環節和開展教學活動，包括教師講授、學生提問、小組探究、作品展示等。教師根據課程內容和學生學習情況靈活安排教學活動，進而更好地完成教學目標。教師通過講授和演示的方式，講解高職數學涉及的基本概念和定理，介紹Python程序設計的基本概念、語法規則，以及在解決數學問題時的常用函數，在講解的過程中鼓勵學生積極提問，對于提出的問題，可以采用小組合作探究的方式由學生尋求答案，在遇到疑難問題時，教師再給予輔助，在探究問題的過程中可以鍛煉學生的思維能力、小組合作能力。在課堂活動過程中，應以學生為主體，調動學生的主觀能動性，設置有趣的課堂活動和練習題，使學生充分參與到課堂活動中，如講解矩陣乘法和矩陣的逆時，以加密、解密問題為例，提升學生的參與度和學習興趣。

案例1"矩陣乘法可應用于加密技術。假定規定26個英文字母分別用數字1～26表示，0表示空格，加密采用矩陣乘法，即，其中：為密匙矩陣且可逆；為要傳遞的信息矩陣；為消息的密文矩陣。現需要發出“”這個消息，并且消息按照的順序排列，密匙矩陣，求發出的密文矩陣，即矩陣乘以將要發出的消息矩陣（經過加密）后發出的矩陣。

【案例分析】"設消息矩陣，則經過加密后發出的矩陣。

案例2"矩陣可應用于加密技術，解密是加密的逆過程。假定規定26個英文字母分別用數字1～26表示，0表示空格，加密采用矩陣乘法，已知密匙矩陣，現在接收到的密文矩陣是，如何求傳遞的信息矩陣，即接收到的消息內容。

【案例分析】"由案例1知，如何在已知、的情況下求？

對于案例2而言，解密是加密的逆過程.已知密匙矩陣，信息矩陣，密文矩陣。由，有，，，

通過這樣的案例教學可以讓學生之間傳遞“悄悄話”，通過娛樂的方式加強對教學內容的強化。同時，Python還具有強大的可視化功能，對于繪制圖像和數據處理這類可視化問題，可以讓學生在課堂上進行作品展示，采用教師點評和學生互評相結合的形式進行評價，在作品展示的活動中，一方面可以提升學生的自信心和語言表達能力，同時可以在評價的過程中發現問題，在大家的思維碰撞中不斷創新和提升。

2.3"課后鞏固提升

在完成課堂教學活動后，教師根據教學內容為學生安排課后測試，檢驗學生的學習成果，通過測試可以對課堂學習內容進行鞏固加深，查缺補漏，發現問題及時解決，布置課后分享環節，學生可以分享自己對知識的理解和學習心得，師生之間可以互相交流探討，教學相長，同時教師向學生提供拓展的文獻和視頻等教學資料幫助學生進行能力提升，在此基礎上，還會布置一些數學建模的小問題，由學生以小組的形式完成問題分析、模型的建立與求解以及模型的檢驗和推廣，通過解決問題，提升學生的數學應用能力和編程能力，通過數學建模的訓練，還可以進一步提升學生的學習能力和綜合素質"[3]。

3"基于Python的高職數學課程評價

好的教學模式不僅要有好的教學理念和好的教學實施方法，同樣要有科學有效的教學評價。教學評價的主體是學生，評價的內容應該涵蓋學生對數學知識和Python技能的掌握程度、數學應用效果，以及數學思維的發展情況和綜合能力提升等方面。教師通過全方位的課程評價，衡量學生的學習效果，同時根據不足之處，改進教學模式，提升教學效果。

目前，高職課程評價大致分為“過程性評價+期末考核評價”的方式，原來的數學課程評價，只能通過試卷考核的方式檢驗學生的知識掌握程度，通過課堂學習的狀態進行過程性考核的評定，但是在數學課程中引入Python，豐富了課堂教學的內容和組織形式，可以實現以往無法實現的課堂活動和課外拓展，可以通過編程的實操能力來評價學生的實踐能力，可以通過學生對數學建模問題的完成情況來評價學生的創新能力和解決問題的能力，可以通過小組合作評價學生的溝通協調能力和團隊合作能力。同時，引入學習通教學平臺，平臺數據可以反映學生整個課堂活動的參與情況，為過程性考核提供依據。在評價方式方面，采取教師評價、學生互評和學生自評相結合的方式，在過程性考核和期末考核的基礎上，進行了增值評價[4]，新的評價模式會更加注重學生的個性化差異，對于不同層次的學生設置不同難度的測試題和建模問題，使學生都能夠基于自身能力和水平的基礎上得到發展，實現個性化成長的同時，提升課程評價的科學性[5]。

4"基于Python的高職數學課程的教學優勢

4.1"重視理實一體化，提升課程實用性

數學課程一直被定義為理論課程，雖然在教學過程中教師不斷強調數學的應用性及其在各行各業的實際應用，但在實際教學中卻很少涉及，學生在進行數學學習時依舊是定義、定理、計算和證明，由于數學學科本身的抽象性，學生學起來很困難，因此很難感受到數學的實用價值，所以在高職學生群體中經常會聽到“數學無用論”的傳言，對學生學習的興趣和主動性造成了極大的影響。但在數學課程中引入Python以后，Python強大的計算功能和可視化功能為數學學習提供了很大的便利，無論是知識理解還是問題解決，都可以通過Python進行操作，從教學安排上來看，對于數學計算部分的內容都可以應用Python解決，降低了高職數學課程的學習難度，同時也節約一部分教學時間，可以用來開展更多的課堂活動，用于課程的實操以及數學問題的解決，改變了數學課程純理論的模式，轉型為理論與實踐相結合的教學模式，極大地提升了學生的學習興趣，提升學生的實踐能力和運用數學知識解決實際問題的能力，提升教學效果。

4.2"尊重學生主體性地位，實現個性化發展

在新的教學模式下充分尊重學生的主體地位，在教學實施過程時，更加注重學生的參與度，不再以教師為主體，會根據學生不同的知識儲備和學習能力設置不同難度梯度的測試題和拓展問題，鼓勵學生提出問題，例如：在數學應用方面，可以讓學生根據關注點發現生活中的一些數學問題，并加以分析和解決，在團隊合作的過程中，著力發現學生的優勢，在提升學生自信心的同時，使學生的優勢得以發展，注重過程性考核，讓學生切實地參與到課程考核中，關注學生自身的成長，進行增值評價，這樣可以更加科學、合理地促進學生個性化發展。

4.3"發展學生數學應用能力，培養創新意識

數學建模是對數學課堂教學的一種補充，與傳統的教學方式不同，數學建模更注重對學生應用能力、創新能力和綜合素質的培養[6]，雖然在高職的數學教學中也在不斷滲透數學建模的內容，但是由于高職學生數學基礎薄弱，解決問題的手段單一，給數學建模的推廣造成了很大的難度，只能選擇最基礎的建模問題進行解決，因此對學生應用能力和創新能力的發展也很局限，但引入Python后，可以用簡單的程序代碼解決復雜的計算問題，同時可以運用Python的可視化功能進行繪圖和數據分析，為模型的建立和求解提供了極大的便利。

全國大學生數學建模競賽是高職學生可參加的全國性的數學類大賽，在數學領域備受關注，之前筆者學校也一直參與比賽，但是由于學生數學水平一般，并且對編程和計算機處理方面的能力除了計算機專業的學生以外，其他專業學生幾乎對C語言、Python、Matlab等計算機程序語言一無所知，所以即使每年參與比賽但最終成績非常不理想，但在新的教學模式下，所有專業學生開始用Python解決數學問題，為數學建模競賽打開了新的大門，2023年該校共有10支隊伍參加了比賽，其中9支隊伍拿到省級獎項，這是該校在建模競賽領域取得的新突破，也給了教師極大的信心，同時建模的成就也為數學教學帶來了正向的促進作用，真正實現以賽促教，以賽促學。

5"結語

教學模式的改革是新時代下的必然趨勢，Python與高職數學課程的結合不僅滿足了社會發展的需求和數學課程教學改革的要求，也滿足了學生個性化發展的需要。新的教學模式為高職數學課程賦予了新的活力，為教師的教和學生的學開辟了新的思路，新模式下的課程實施過程更加豐富多元，課程評價更加科學合理，教學效果顯著提升，在新模式下培養出的學生學習興趣濃厚，課堂參與度高，對數學知識的應用能力和創新能力都得到極大地發展。

參考文獻

[1]鄭重武.新文科背景下大學文科高等數學的課堂教學實踐[J].創新創業理論研究與實踐，2023，6（21）：52-54，75.

[2]梁愛華，徐歆愷，李紅豫等.以應用能力培養為導向的Python程序設計在線教學實踐[J].計算機教育，2021（2）：49-52.

[3]李光敏，文富榮，許新華.Python程序設計混合式教學實踐探究[J].湖北師范大學學報（自然科學版），2023，43（3）：113-118.

[4]郭鳴飛.基于成績增值的高校教師教學質量評價研究[D].杭州：浙江科技學院，2022.

[5]張倩穎，朱文明.基于增值理念的高職數學課程教學評價改革探究[J].科教文匯，2024，（14）：82-85.

[6]徐園.基于數學建模能力培養的高職數學教學創新與實踐探索[J].河北職業教育，2023，7（3）：82-85.