非計(jì)算機(jī)專業(yè)編程模式研究

孫新杰 潘水凡

摘?要：針對(duì)應(yīng)用型高校六盤水師范學(xué)院非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)編程如何進(jìn)行教學(xué)的問(wèn)題，本文分析了目前主流語(yǔ)言Python作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的首選語(yǔ)言。并根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生定制不同的教學(xué)方案，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法等方面進(jìn)行研討，提出個(gè)性化服務(wù)編程模式，有助于提升學(xué)生的學(xué)以致用的能力，真正做到教由學(xué)定的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型高校;Python;非計(jì)算機(jī)專業(yè);個(gè)性化

1 概述

六盤水師范學(xué)院作為貴州省首批應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型試點(diǎn)高校，如何真正做到從傳統(tǒng)的理論教學(xué)為主轉(zhuǎn)變成理論與實(shí)踐并重的教學(xué)模式，值得每個(gè)人進(jìn)行深入的思考。Python語(yǔ)言作為目前集成度最高的語(yǔ)言，它的易用性達(dá)到了歷史頂峰，再加上Python語(yǔ)言本身集成的各行各業(yè)的編程數(shù)據(jù)包，可以很方面的為編程人員提供快速有效的幫助。

Python語(yǔ)言是一個(gè)免費(fèi)的、開(kāi)源的、跨平臺(tái)的且具有粘貼性質(zhì)的編程語(yǔ)言，由于它語(yǔ)法簡(jiǎn)單、邏輯設(shè)計(jì)接近于人類思考問(wèn)題并解決問(wèn)題的順序邏輯，而得到大量的使用。Python語(yǔ)言可以應(yīng)用于各行各業(yè)，目前主要應(yīng)用于大數(shù)據(jù)分析與處理、人工智能、圖形處理、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)與管理、深度學(xué)習(xí)等方面。由于它的強(qiáng)大性與簡(jiǎn)潔性使得非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能夠快速的讓計(jì)算機(jī)識(shí)別自己的想法并加以更新創(chuàng)造。

2 編程語(yǔ)言對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的影響及改革因素

2.1 編程語(yǔ)言對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的影響

非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生由于專業(yè)的特殊性，都需要接觸到計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類的學(xué)習(xí)。六盤水師范學(xué)院作為發(fā)展較晚的一類高校，計(jì)算機(jī)教學(xué)也相對(duì)比較落后，目前來(lái)說(shuō)已經(jīng)被淘汰的VB語(yǔ)言依然能夠在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程體系中找到，這樣的計(jì)算機(jī)教學(xué)模式對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)的影響非常小。主流的非計(jì)算機(jī)專業(yè)的理工科學(xué)生學(xué)習(xí)的主要語(yǔ)言還是C語(yǔ)言，C語(yǔ)言作為一種學(xué)習(xí)起來(lái)相對(duì)比較容易接受的高級(jí)語(yǔ)言目前在各高校使用非常之廣泛。非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言能夠養(yǎng)成一種“計(jì)算思維”的模式，然后把該計(jì)算思維的思想用在本專業(yè)上，使得本專業(yè)的問(wèn)題可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程的方法加以解決、仿真等操作?，F(xiàn)在提倡小學(xué)生都要學(xué)習(xí)編程，都要通過(guò)編程把理論問(wèn)題轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠解決問(wèn)題，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維模式，有助于創(chuàng)新與應(yīng)用的提升。因此非計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的需求只會(huì)越來(lái)越多，越來(lái)越重要。

2.2 非計(jì)算機(jī)專業(yè)編程模式改革因素

全校所有非計(jì)算機(jī)專業(yè)都要學(xué)習(xí)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》這門課，《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》長(zhǎng)期以來(lái)講解的語(yǔ)言都是以Python為主，但是主要側(cè)重于Python第三方畫(huà)圖庫(kù)turtle的講解與使用，這部分內(nèi)容對(duì)于大部分專業(yè)的學(xué)生都不能達(dá)到很好的訓(xùn)練的效果，學(xué)生學(xué)習(xí)之后并不知道如何才能把這些學(xué)習(xí)到的編程技巧用于自己的專業(yè)和工作之中。出現(xiàn)這種情況的原因主要是因?yàn)檎n程編程教授過(guò)程中要求過(guò)于死板，所有專業(yè)學(xué)習(xí)的都是最簡(jiǎn)單最容易看到效果的第三方庫(kù)，但是該庫(kù)在本科階段對(duì)學(xué)生專業(yè)課程輔助學(xué)習(xí)并不能起到建設(shè)性的作用，很多學(xué)生都是停留在背誦應(yīng)對(duì)考試的模式，針對(duì)不同專業(yè)開(kāi)設(shè)不同的個(gè)性化的編程訓(xùn)練授課模式顯得非常的必要。

大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)完計(jì)算機(jī)編程課之后，也能掌握基本的語(yǔ)法，也能針對(duì)該語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出一些有意義的小程序，但是隨著課程的結(jié)束，后期的專業(yè)學(xué)習(xí)大部分學(xué)生不能很好的把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到專業(yè)課程之中，這個(gè)現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因還是在于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)不能跟隨學(xué)生專業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性訓(xùn)練。Python語(yǔ)言的出現(xiàn)讓針對(duì)不同專業(yè)進(jìn)行個(gè)性化定制編程變得更加實(shí)際。Python語(yǔ)言是目前來(lái)看最接近人類語(yǔ)言的一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，而且涉及面非常的廣泛，基本各行各業(yè)都可以使用該語(yǔ)言進(jìn)行針對(duì)性的編程實(shí)踐。由于該語(yǔ)言對(duì)語(yǔ)法的要求相對(duì)更加靈活，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中可以把主要精力放在邏輯思維的轉(zhuǎn)換上，不用過(guò)多的的精力消耗在學(xué)習(xí)枯燥無(wú)味的語(yǔ)法學(xué)習(xí)上，這樣學(xué)生更容易提起興趣，而且Python強(qiáng)大的第三方開(kāi)發(fā)庫(kù)更能夠使用學(xué)生快速的獲取編程上面的成就感。由于《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》這門課一直有Python編程的環(huán)節(jié)，為了不顛覆性的更改《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》這門課，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)上要進(jìn)行更新替換，需要按學(xué)生未來(lái)專業(yè)方向的編程需求進(jìn)行針對(duì)性的課程改革。

3 編程模式改革研究思路

本文致力于探索如何在該校當(dāng)前一個(gè)學(xué)期共32學(xué)時(shí)的設(shè)置下，引入Python語(yǔ)言專門用于非計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中編程類實(shí)驗(yàn)個(gè)性化教學(xué)進(jìn)行課程體系的改革。

Python語(yǔ)言作為大數(shù)據(jù)時(shí)代的主推語(yǔ)言，可以為各個(gè)專業(yè)進(jìn)行個(gè)性化的定制教學(xué)，使得非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生也能輕松編程，輕松把計(jì)算機(jī)與自己的所學(xué)專業(yè)相互結(jié)合，達(dá)到真正應(yīng)用型高校改革的目的。Python語(yǔ)言主要用于大數(shù)據(jù)時(shí)代的編程工作，包括人工智能、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)，工程應(yīng)用，數(shù)學(xué)建模等。本文基于六盤水師范學(xué)院向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型發(fā)展以及大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行改革，探索新建地方應(yīng)用型本科院校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系建設(shè)的有效方法。

本文采取“調(diào)研+設(shè)計(jì)+檢驗(yàn)”的思路，其間將Python針對(duì)各個(gè)不同專業(yè)個(gè)性化定制教學(xué)的理念貫穿于研究過(guò)程。

第一步，進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)搜集和課程現(xiàn)狀調(diào)查研究：

文獻(xiàn)搜集：對(duì)國(guó)內(nèi)外，尤其是我國(guó)大陸地區(qū)“Python在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用”進(jìn)行文獻(xiàn)研究。

第二步，將調(diào)查結(jié)果與文獻(xiàn)研究相結(jié)合，以Python個(gè)性化定制教學(xué)為新理念進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)，逐步開(kāi)展課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)的改革;并運(yùn)用于實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，主要從教師教學(xué)及培養(yǎng)培訓(xùn)、學(xué)生學(xué)習(xí)及評(píng)價(jià)和課堂內(nèi)容及教學(xué)方法等幾個(gè)方面展開(kāi)調(diào)查。調(diào)查結(jié)果將用作大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的依據(jù)。擬對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，主要針對(duì)教師、學(xué)生以及課堂三個(gè)部分開(kāi)展，了解本校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是大學(xué)課程體系中的重要部分，教育部高等教育司明確指出大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為一門必修課是高等教育的有機(jī)組成部分。但高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻存在諸多問(wèn)題，一直以來(lái)收益甚微，這在新建地方本科院校中尤為突出，主要表現(xiàn)為“高投入低產(chǎn)出”。另外，這類新建地方本科院校處在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型過(guò)程中，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程勢(shì)必要依照這一趨勢(shì)進(jìn)行改革，以跟上學(xué)校的總體發(fā)展。

第三步，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中逐步推進(jìn)課程體系建設(shè)工作，檢測(cè)Python個(gè)性化定制教學(xué)有效性的同時(shí)總結(jié)理論成果并用于指導(dǎo)教學(xué)，以期形成閉環(huán)，不斷完善大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系建設(shè)。

4 改革過(guò)程中要解決的主要問(wèn)題

第一，Python基礎(chǔ)講解的通識(shí)教育和Python個(gè)性化定制教學(xué)的比例問(wèn)題：不同專業(yè)、不同層次的學(xué)生對(duì)通識(shí)教育和專業(yè)個(gè)性化定制教學(xué)的要求存在差異，同一專業(yè)不同層次的學(xué)生接受能力如何區(qū)分對(duì)待，本論文將致力于解決這一問(wèn)題。

第二，Python教學(xué)內(nèi)容的選取問(wèn)題：各專業(yè)的專業(yè)知識(shí)都有所不同，Python要盡可能做到緊密結(jié)合每個(gè)專業(yè)（緊密結(jié)合每個(gè)專業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用教學(xué)是該課程教學(xué)應(yīng)該完成的任務(wù)），但在有理科、工科和文史類的本科院校，應(yīng)該開(kāi)設(shè)哪些Python的課程內(nèi)容才能最大程度的滿足大部分同學(xué)的學(xué)習(xí)需求，本文將在研究過(guò)程中致力于以學(xué)習(xí)者為中心解答該問(wèn)題。

第三，教師培養(yǎng)培訓(xùn)的問(wèn)題：很多教師仍然對(duì)Python比較陌生，認(rèn)為只有具備強(qiáng)硬的計(jì)算機(jī)編程能力的相關(guān)專業(yè)知識(shí)才有可能進(jìn)行Python教學(xué)。這一誤解使得Python個(gè)性化定制教學(xué)課程的推廣陷入師資缺乏的難題。如何讓承擔(dān)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師主動(dòng)轉(zhuǎn)變心態(tài)，轉(zhuǎn)化通識(shí)教育的觀念，投身于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革中也是亟待解決的問(wèn)題。

5 非計(jì)算機(jī)專業(yè)Python 課程設(shè)計(jì)

對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言是很有挑戰(zhàn)性的，學(xué)生專業(yè)不同，思維方式也不相同。為了引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到較好的教學(xué)效果，教師要轉(zhuǎn)變課堂上的角色，讓學(xué)生成為課堂的主角。[1]這就需要教師首先轉(zhuǎn)變思維模式，改變一個(gè)大綱用到死的這種教學(xué)方式，需要針對(duì)不同專業(yè)，不同層次，不同需求針對(duì)性個(gè)性化的更新教學(xué)大綱的內(nèi)容，要使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)重中出現(xiàn)有共鳴、有想法、愿意做、敢于做等情況。

5.1 教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定

教學(xué)目標(biāo)是針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)類編程的一種要求。把計(jì)算機(jī)知識(shí)滲透到非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生上面需要循序漸進(jìn)的思想，不能一次性把教學(xué)目標(biāo)設(shè)置的過(guò)于高大上，使學(xué)生由于過(guò)于夠不到反而放棄該門課程的學(xué)習(xí)。要設(shè)定的目標(biāo)不是掌握多少的語(yǔ)法，而是要學(xué)會(huì)使用該語(yǔ)言達(dá)到計(jì)算思維的培養(yǎng)，達(dá)到邏輯能力的判斷，達(dá)到應(yīng)用該語(yǔ)言解決專業(yè)課學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的基本問(wèn)題。教學(xué)目標(biāo)要盡量的簡(jiǎn)化，以學(xué)生為中心，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)完該門課程應(yīng)該達(dá)到的具體程度，能夠具體解決哪些問(wèn)題，不能把教學(xué)目標(biāo)設(shè)置的過(guò)于高大上，含糊其辭的語(yǔ)句不要體現(xiàn)在教學(xué)目標(biāo)上。這門課的教學(xué)目標(biāo)可以針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，不同層次的學(xué)生，同一專業(yè)不同層次的學(xué)生設(shè)置不同的教學(xué)目標(biāo)，比如基本目標(biāo)是能夠?qū)W生能夠使用Python編程解決基本的邏輯問(wèn)題，能夠使用和本專業(yè)相關(guān)聯(lián)的第三方開(kāi)源包解決本專業(yè)內(nèi)的基礎(chǔ)問(wèn)題。

5.2 教學(xué)內(nèi)容

由于《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》這門課的開(kāi)設(shè)總是要先于學(xué)生的專業(yè)課程，因此學(xué)生對(duì)自己的專業(yè)的了解并不深刻，計(jì)算機(jī)類的教師也對(duì)學(xué)生所在專業(yè)需要擁有計(jì)算機(jī)編程完成的教學(xué)輔助工作也不清楚，這樣就需要計(jì)算機(jī)類教師發(fā)揮主觀能動(dòng)性，在做教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)之前就需要經(jīng)過(guò)大量的走訪專業(yè)教師，特別是學(xué)生所在系的一線教師，老教師，大三大四的學(xué)生，通過(guò)多方面不斷的走訪總結(jié)，把學(xué)生所在系的老師和學(xué)生的想法轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的需求分析。然后在需求分析完成之后，才指定教學(xué)內(nèi)容，并把制作完成的教學(xué)內(nèi)容的初稿拿給學(xué)生所在系教師進(jìn)行審閱并提出寶貴的意見(jiàn)，然后不斷的更新迭代才能制定出比較合理的教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)涵蓋的基本內(nèi)容建議應(yīng)該包括：Python基礎(chǔ)語(yǔ)法知識(shí)、Python序列、流程控制語(yǔ)、函數(shù)等。[2]由于各行各業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的處理的要求增多還應(yīng)該針對(duì)不同專業(yè)設(shè)置不同程度的Excel課程以及針對(duì)學(xué)生所在專業(yè)的專業(yè)課與計(jì)算機(jī)結(jié)合點(diǎn)進(jìn)行編程的設(shè)計(jì)訓(xùn)練。

六盤水師范學(xué)院的課時(shí)安排是32個(gè)學(xué)時(shí)，由于這些學(xué)時(shí)也只能保證Python基礎(chǔ)的講解及個(gè)性化定制的案列的簡(jiǎn)單講解，后續(xù)教師可以提供一些學(xué)生所在專業(yè)的簡(jiǎn)單實(shí)用的小案例幫助學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)與掌握。

5.3 教學(xué)方法

Python教學(xué)也屬于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類教學(xué)的一種，傳統(tǒng)的語(yǔ)言教學(xué)中積累的比較好的教學(xué)方式，這里我們還是需要借鑒，比如案列法，演示法等。這些傳統(tǒng)的教學(xué)方法當(dāng)然有很多的可取之處，但是本次教學(xué)改革的目的是要根據(jù)不同需求制作個(gè)性化、針對(duì)性強(qiáng)、實(shí)用性為主的教學(xué)與學(xué)習(xí)目的，因此需要進(jìn)行個(gè)性化的定制編程，需要進(jìn)行一些更加有實(shí)效的教學(xué)方式探討。比如定期邀請(qǐng)學(xué)生所在系的專業(yè)教師進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程到專業(yè)編程需求的講解就顯得非常的必要，讓本專業(yè)教學(xué)通過(guò)學(xué)生能夠理解的專業(yè)課程，及時(shí)的讓他們呢知道學(xué)習(xí)到的計(jì)算機(jī)知識(shí)是怎么一步步轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述的，有種身臨其境的感覺(jué)，達(dá)到知道如何學(xué)，如何用，如何轉(zhuǎn)化的目的。也可在課堂上定期進(jìn)行小范圍的翻轉(zhuǎn)課堂的模式，讓學(xué)生提出問(wèn)題，讓另外的學(xué)生解決問(wèn)題，并要不斷的進(jìn)行換位完成該工作。通過(guò)本專業(yè)教師的講解，學(xué)生會(huì)對(duì)自己所學(xué)專業(yè)有更好的認(rèn)知，有更加明確的理論轉(zhuǎn)換實(shí)際的需求，此方法可以作為傳統(tǒng)教學(xué)方法的補(bǔ)充。

6 總結(jié)

該新建地方應(yīng)用型本科高校目前處在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型期間，非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)相對(duì)國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校存有差距，直接導(dǎo)致學(xué)生缺乏甚至是不具備利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自己專業(yè)應(yīng)用的能力、學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)成果、了解本專業(yè)前沿發(fā)展的能力。計(jì)算機(jī)與自己專業(yè)相結(jié)合應(yīng)用能力的缺乏體現(xiàn)出大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果低下，造成教學(xué)資源浪費(fèi)。因此，提倡通用Python語(yǔ)言與各個(gè)專業(yè)相關(guān)的教學(xué)結(jié)合的改革方式，一方面能夠提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和能力，另一方面可以幫助學(xué)生轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)知識(shí)，加強(qiáng)實(shí)際運(yùn)用能力。

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