試析Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)

李玉香 于張紅 李可強(qiáng) 任長(zhǎng)權(quán)

（河北科技師范學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

試析Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)

李玉香 于張紅 李可強(qiáng) 任長(zhǎng)權(quán)

（河北科技師范學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

針對(duì)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)，結(jié)合理論與實(shí)踐，在簡(jiǎn)要闡述Python語(yǔ)言在多元化人才思維能力的培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，分析了Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言在思維能力培養(yǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合相應(yīng)的實(shí)例分析了Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)方式，希望對(duì)相關(guān)人員有一定幫助。

Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；計(jì)算機(jī)；多元化人才；思維能力

1 引言

多項(xiàng)研究表明Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但我國(guó)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言研發(fā)和應(yīng)用的起步比較晚，在多元化人才思維能力培養(yǎng)方面的應(yīng)用還有待進(jìn)一步深入研究。本文基于教學(xué)實(shí)例，對(duì)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)方法進(jìn)行了分析。

2 Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言在多元化人才思維能力培養(yǎng)中的優(yōu)勢(shì)

目前計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)可供選擇的語(yǔ)言種類(lèi)有很多種，最常見(jiàn)的有C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言、Java語(yǔ)言、Python語(yǔ)言等。不同語(yǔ)言編程的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域存在較大差異。就Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言而言，具有語(yǔ)法簡(jiǎn)潔、清晰、易懂的特性，因此，其應(yīng)用范圍非常廣泛，在低年級(jí)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)其計(jì)算能力、創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題的能力等多元化人才思維能力的培養(yǎng)中的應(yīng)用比較普遍。

2.1 Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的特點(diǎn)

Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言屬于一種解釋性的編程語(yǔ)言，其主要的特點(diǎn)是輕語(yǔ)法、重解決問(wèn)題。這一點(diǎn)也決定了在計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)中，應(yīng)用Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)難度比較低，學(xué)習(xí)效率比較高。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，為最大限度保證Python程序的易讀性，Python語(yǔ)言采用了強(qiáng)制縮進(jìn)的方式，有效保證了學(xué)生學(xué)習(xí)他人代碼的能力。

Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言就是解決問(wèn)題的主要工具。通過(guò)Python語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序可以營(yíng)造一個(gè)良好的情景。Python語(yǔ)言具簡(jiǎn)單易學(xué)、易用、適用范圍廣的特性，可以促使學(xué)生把更多精力放在解決相關(guān)問(wèn)題和思維能力的培養(yǎng)上，而不是把大量的時(shí)間浪費(fèi)在學(xué)習(xí)語(yǔ)法知識(shí)和相關(guān)的內(nèi)容上。

2.2 Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)環(huán)境

大量實(shí)例表明，Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言、Java語(yǔ)言相比，具有安裝便捷，使用簡(jiǎn)單友好的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展的，各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的編程愈發(fā)豐富，配置和功能越來(lái)越復(fù)雜。用戶(hù)需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力才能掌握編程語(yǔ)言工具的精髓。忽略了程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言本身的應(yīng)當(dāng)具有的內(nèi)容，因此，很難把所學(xué)的編程語(yǔ)言和培養(yǎng)多元化人才思維能力和解決實(shí)際問(wèn)題相互關(guān)聯(lián)起來(lái)。

2.3 類(lèi)庫(kù)支持

Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和其他語(yǔ)言相比，其具有的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在類(lèi)庫(kù)豐富和應(yīng)用范圍廣泛上。就我國(guó)目前Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言發(fā)展的實(shí)際情況而言，其所擁有類(lèi)庫(kù)在2016年底就超過(guò)了10萬(wàn)個(gè)，充分滿(mǎn)足了計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力培養(yǎng)的需求。

3 計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力培養(yǎng)的四個(gè)過(guò)程

針對(duì)從沒(méi)有接觸過(guò)計(jì)算機(jī)程序培養(yǎng)的人員要進(jìn)行零基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，大體上可以分為四個(gè)過(guò)程，具體如下：

3.1 認(rèn)識(shí)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言階段

認(rèn)識(shí)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言最短要為期2周，為學(xué)生介紹計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合實(shí)際例子，讓學(xué)生理解IPO，形成“Python程序蠻有趣”的認(rèn)知。并在課后讓學(xué)生自己動(dòng)手執(zhí)行現(xiàn)有小程序，體驗(yàn)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的執(zhí)行結(jié)果，找到程序設(shè)計(jì)的樂(lè)趣，并最大限度上調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感和自信心，為后期學(xué)習(xí)更難的知識(shí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。

3.2 會(huì)讀Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言階段

此階段持續(xù)時(shí)間也要分2周進(jìn)行，主要做法是帶學(xué)生拆解、修改例題，演繹解決問(wèn)題的過(guò)程，既要讓學(xué)生學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)法點(diǎn)，也要引導(dǎo)學(xué)生自主探索Python程序設(shè)計(jì)，并逐步入手利用Python解決問(wèn)題。此階段也要教會(huì)學(xué)生如何分解程序代碼，為后期自己編寫(xiě)代碼奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 會(huì)寫(xiě)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言階段

會(huì)寫(xiě)Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言階段主要的做法讓學(xué)生糾錯(cuò)、對(duì)齊、進(jìn)行增量式編程。使他們能夠達(dá)到理解邏輯流程與程序構(gòu)造、訓(xùn)練思維邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性的目的。實(shí)例表明，就零基礎(chǔ)的學(xué)生而言，花時(shí)間在程序糾錯(cuò)、對(duì)齊、增量式編程上非常重要。要讓每位學(xué)生都能充分認(rèn)識(shí)到Python程序設(shè)計(jì)是一項(xiàng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，在編?xiě)代碼時(shí)需具備較強(qiáng)的思維能力和判斷能力，逐步養(yǎng)成耐心編寫(xiě)程序和糾正程序的素質(zhì)。而寫(xiě)Python程序要從最簡(jiǎn)單的問(wèn)題開(kāi)始，剛開(kāi)始只編寫(xiě)2～3行即可，并在課后要求他們修改一個(gè)現(xiàn)成的復(fù)雜的代碼，代碼數(shù)量控制在15～20行，通過(guò)修改復(fù)雜的程序可以為學(xué)生帶來(lái)智力挑戰(zhàn)和樂(lè)趣[2]。

3.4 會(huì)解決Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言問(wèn)題階段

當(dāng)完成上述三個(gè)階段以后，學(xué)生基本上完成了Python程序設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)、迭代等內(nèi)容的學(xué)習(xí)。也會(huì)使用turtle庫(kù)、math庫(kù)、random庫(kù)等第三方庫(kù)實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的基本功能。并且能夠解決一些問(wèn)題。因此，在此階段，教師要為學(xué)生提供更加復(fù)雜和專(zhuān)門(mén)的案例來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)。教授他們更高級(jí)別解決問(wèn)題的技巧和方法，逐步提高計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力。

4 Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)方法

4.1 應(yīng)用MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂

通過(guò)實(shí)例表明，在使用Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言培養(yǎng)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力時(shí)，應(yīng)用MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂，可以為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)資源，促使學(xué)生進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)。比如：引進(jìn)MOOC網(wǎng)開(kāi)設(shè)的Python語(yǔ)言程序課程，并建立相應(yīng)的SPOC課程，如果學(xué)生在課前預(yù)習(xí)時(shí)遇到難以理解的程序設(shè)計(jì)問(wèn)題，可以自己先在MOOC和SPOC上的視頻和課件資源中尋找答案，如果沒(méi)有找到相應(yīng)的答案或者對(duì)答案解釋一知半解，可在課堂上向老師提問(wèn)，通過(guò)這樣的方式可以很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。實(shí)例表明，此種新型的教學(xué)方式，不但有效改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，而且能夠很大程度上提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

4.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生計(jì)算思維能力

為更好地培養(yǎng)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力，提高其解決問(wèn)題的能力，Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程從第5周開(kāi)始，就要圍繞各類(lèi)庫(kù)展開(kāi)應(yīng)用，并設(shè)計(jì)一些綜合性實(shí)驗(yàn)。比如：設(shè)計(jì)基于Python、Arduino、MAX30100的空氣質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)Arduino和MAX30100把相關(guān)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Python程序中，然后通過(guò)Python程序來(lái)分析采集的數(shù)據(jù)[3]。

4.3 學(xué)生助教，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的參與度

通過(guò)學(xué)生助教的方式，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)課程的參與度。教師在學(xué)校中選擇2～3名學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任助教。在分擔(dān)教師壓力的基礎(chǔ)上，縮短學(xué)生和學(xué)生，學(xué)生和教師之間的距離。此種培養(yǎng)方式，不但增強(qiáng)了學(xué)生的榮譽(yù)感，而且能夠帶動(dòng)其他學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)中[4]。

4.4 細(xì)節(jié)入手，貼近所需

相關(guān)專(zhuān)家表示，學(xué)習(xí)興趣是提升學(xué)習(xí)效率的催化劑。在Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相關(guān)課程開(kāi)始階段，通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一系列的調(diào)查，詢(xún)問(wèn)學(xué)生選擇Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言學(xué)習(xí)的主要原因，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中90%的學(xué)生因興趣愛(ài)好選擇了Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程。在具體教學(xué)過(guò)程可以從以下兩個(gè)方面入手：第一，注重細(xì)節(jié)。在講解新知識(shí)和概念性公式理論時(shí)，通過(guò)幽默的比喻或者故事進(jìn)行簡(jiǎn)單的講解，這樣學(xué)生就不會(huì)覺(jué)得練習(xí)選擇結(jié)構(gòu)以及字符串處理這樣的編程例題枯燥乏味；第二，貼近所需。課程中對(duì)于Python庫(kù)以及例題的選取，盡可能貼近學(xué)生所需，從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入分析了Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)，并得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有簡(jiǎn)單易懂、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)計(jì)算機(jī)多元化人才思維能力的培養(yǎng)要循序漸進(jìn)，通過(guò)認(rèn)識(shí)Python、會(huì)讀程序、會(huì)寫(xiě)程序、會(huì)解決問(wèn)題四個(gè)階段入手才能把原本枯燥乏味的Python程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程變得更加簡(jiǎn)單易懂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

將Python特有的計(jì)算生態(tài)資源和優(yōu)秀案例與學(xué)生的專(zhuān)業(yè)或者興趣相結(jié)合，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主探索Python程序設(shè)計(jì)，從而達(dá)到多元化人才思維能力培養(yǎng)的目的。

[1]狄博，王曉丹．基于Python語(yǔ)言的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)[J]．計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2014，36(S1)：122-125．

[2]嵩天，黃天羽，禮欣．Python語(yǔ)言：程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的理想選擇[J]．中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2016(02)：42-47．

[3]王一賓，裴根生．基于Qt的Python代碼迷惑器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．安慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2017(03)：56-61+71．

[4]王明松，錢(qián)靜媛．基于Python語(yǔ)言的面向?qū)ο笳n程實(shí)踐教學(xué)探討[J]．電腦知識(shí)與技術(shù)，2017，13(04)：136-137．

[5]劉衛(wèi)國(guó)，奎曉燕．Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)體系建設(shè)[J]．計(jì)算機(jī)教育，2017(08)：13-17．

Discussion on the Python Programming Language in ThinkingAbility Training of Computer Talents

Li Yuxiang Yu Zhanghong Li Keqiang Ren Changquan
(Hebei Normal University of Science and Technology,Qinhuangdao 066004,Hebei)

Combining theory with practice,this paper expounds the advantages of Python programming language in thinking ability of diversified talents in brief,analyzes the current development situation,and analyzes the cultivation methods with corresponding examples,hoping to provide some reference for related personal.

Python programming language;computer;diversified talents;thinking ability

G642

A

1008-6609(2017)10-0017-03

李玉香(1964)，女，河北懷來(lái)人，本科/碩士，教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)課程與教學(xué)。

2017年度河北省人力資源和社會(huì)保障課題“大數(shù)據(jù)背景下Python語(yǔ)言不同層次人才適應(yīng)性研究”，基金編號(hào)：JRS-2017-3084；秦皇島市社科聯(lián)2017年社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)應(yīng)用性課題“大數(shù)據(jù)背景下MATLAB、R語(yǔ)言、Python應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)適應(yīng)性比較研究”，基金編號(hào)：201705038。