藝術(shù)院校Python程序設(shè)計課程教學(xué)研究

張晶

摘要：當(dāng)前各大藝術(shù)院校在專業(yè)設(shè)置上既有傳統(tǒng)的國油版雕，又融入了互聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的藝術(shù)設(shè)計，由于藝術(shù)類學(xué)生的邏輯訓(xùn)練較弱，程序設(shè)計類課程難以入門。但對于圖形圖像掌握較好。目前各大高校都相繼開設(shè)Python語言程序設(shè)計課程的教學(xué)，本文著重討論如何結(jié)合藝術(shù)類學(xué)生的特點和Python在圖形圖像編程的優(yōu)勢，對研究藝術(shù)類高校（設(shè)計類）專業(yè)如何更有效地開展Python教學(xué)進行研究。

關(guān)鍵詞：Python;圖像處理;藝術(shù)院校;教學(xué)方法

中圖分類號：TP311 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）28-0170-03

1 引言

Python語言是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝陀嬎銠C程序設(shè)計語言，其語言的簡潔性、易讀性以及可擴展性，成為最受歡迎的程序設(shè)計語言之一。Python語言是一門非常簡單易學(xué)的語言，實踐證明，大多數(shù)沒有任何程序設(shè)計基礎(chǔ)的大一學(xué)生都可以在1小時內(nèi)理解Python設(shè)計方法并具備十幾行代碼的編寫能力，這顯然，對于藝術(shù)類高校的學(xué)生選擇Python語言極為合適。

藝術(shù)類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)編程的目的不是為了培養(yǎng)專業(yè)的編程師，而是鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和分析能力，除此以外，Python語言的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如圖像處理、界面接口設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等，所以這是讓更多的非計算機專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)編程的必要性。

2 藝術(shù)院校開展程序設(shè)計課程

藝術(shù)院校本科教學(xué)中，涉及學(xué)科眾多，以中國美術(shù)學(xué)院為例，就開設(shè)了五大學(xué)科十大學(xué)院（設(shè)計學(xué)院、公共藝術(shù)學(xué)院、建筑學(xué)院、影視動畫學(xué)院、創(chuàng)新學(xué)院等），其所有專業(yè)都屬于非計算機專業(yè)，《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程為先修課程，在創(chuàng)新學(xué)院首開程序設(shè)計課程，這無疑對藝術(shù)類學(xué)生是個挑戰(zhàn)，現(xiàn)在的大學(xué)生思維跳躍、性格外向、審美能力較強、具有一定的創(chuàng)新能力，對圖形的處理能力和造型的把控能力都很強，但存在邏輯思維能力較弱，程序設(shè)計有需要相當(dāng)?shù)膰乐斝?、邏輯性和條理性，能不能很順利地開展Python教學(xué)，在開課之前，筆者做了一些調(diào)查，如表1。

通過表1大體了解，即便是藝術(shù)學(xué)院的學(xué)生，也存在某些專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)了解Python語言，其次，盡管藝術(shù)院校95%的學(xué)生都不具有編程基礎(chǔ)，但意向?qū)W習(xí)的專業(yè)學(xué)生最高達到40%，所以在藝術(shù)院校開設(shè)Python，或者說推進計算機語言的學(xué)習(xí)，是能夠被學(xué)生接受和肯定的。Python語言是最容易讀懂的編程語言，代碼簡潔明了，方便調(diào)用函數(shù)庫，這對于初次接觸編程的學(xué)生來說沒有壓力，學(xué)習(xí)上困擾較少，學(xué)生不需要糾結(jié)其語法和算法，而是用最直接給出問題并提出解決方案，那么在藝術(shù)院校如何開展Python，或重點教授哪一些函數(shù)庫是對學(xué)生的專業(yè)最有用的，是值得我們教師在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上做功課。

如在教學(xué)內(nèi)容上可做如下安排（見表2）。

通過表2可知，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，把這個Python的教學(xué)分為必修部分和選修部分，學(xué)習(xí)了必修部分的內(nèi)容，要求能獨立用Python語言來處理專業(yè)內(nèi)的圖形處理問題。而選修部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有一定難度，讓學(xué)生通過大量的實例和練習(xí)，來獨立進行藝術(shù)圖像繪制的編程能力。另外，由表2可知，在講解Python語言的時候，盡量簡化語法，用具體的、生動的圖形來理解程序的基本結(jié)構(gòu)，其次，考慮到專業(yè)的不同，適當(dāng)引入實例，啟發(fā)式教學(xué)推進，多使用現(xiàn)成的函數(shù)庫調(diào)用，讓程序設(shè)計的處理顯得不是那么復(fù)雜，學(xué)生的興趣一點點地被激發(fā)。

對于學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生，可以進入Python的高級應(yīng)用學(xué)習(xí)，如圖像處理軟件與Python的完美結(jié)合，來更生動、更細微的來解決藝術(shù)圖像的問題。

3 Python語言的特點

Python語言的設(shè)計哲學(xué)是“明確、簡單、優(yōu)雅”，Python開發(fā)者的哲學(xué)是“用一種方法，最好是只有一種方法來做一件事”。其語言有以下特點：

1） 簡單易學(xué)：Python是一種代表簡單主義思想的語言。Python容易上手，閱讀一個良好的Python程序就感覺像是在讀英語一樣。

2） 免費、開源：Python是自由軟件之一。使用者可以自由地發(fā)布這個軟件的拷貝，閱讀它的源代碼，對它做改動，把它的一部分用于新的自由軟件中。

3） 高級語言：用Python語言編寫程序時無須考慮如何管理你的程序使用的內(nèi)存等這些底層細節(jié)。

4） 可移植性：Python已經(jīng)被移植到許多平臺上。這些平臺包括各大操作體統(tǒng)如Windows、蘋果系統(tǒng)OS。用Python語言寫的程序不需要編譯成二進制代碼。你可以直接從源代碼運行程序。這使得Python語言更加簡單，也是Python程序更加易于移植。

5） 可擴展性：如何需要一段關(guān)鍵代碼運行得更快或者希望某些算法不公平，可以部分程序用C或C++編寫，然后再Python程序中使用它們。反過來也可以把Python嵌入C或C++程序，從而向程序用戶提供腳本功能。

6） 豐富的庫：Python標(biāo)準(zhǔn)庫很龐大，如turtle庫、PIL庫、PILLOW庫等都是具有強大圖像處理能力的第三方庫，不僅包含了豐富的像素，色彩操作功能，還可以用于圖像歸檔和批量處理，這無疑能更有效地解決藝術(shù)院校的設(shè)計類專業(yè)的問題。

4 藝術(shù)院校Python語言教學(xué)的策略研究

國內(nèi)外廣泛關(guān)注且推進“計算思維”教學(xué)理念，具有“計算思維”的學(xué)習(xí)者應(yīng)該能夠深刻理解問題的計算特性并善于利用計算機解決問題。選擇Python語言作為“終身受用的程序設(shè)計語言”來針對藝術(shù)院校來教學(xué)，是因為Python語言是一種簡潔且強大的語言。它的語法簡潔質(zhì)樸，可以用優(yōu)美來形容，最關(guān)鍵的，它強大的圖像庫作為解決設(shè)計專業(yè)類的有效途徑。在Python語言教學(xué)上，應(yīng)該簡化語法，在案例中循序漸進學(xué)會語法，激發(fā)學(xué)生興趣、以圖形案例為主體的教學(xué)方針。

1） 弱化語法

長期以來，各地高校對非計算機專業(yè)會普遍開設(shè)C 語言或C++語言程序設(shè)計課程，但是在長期的教學(xué)過程中，因為教學(xué)內(nèi)容枯燥、語法復(fù)雜、學(xué)習(xí)難度大的因素，再加上非計算機專業(yè)學(xué)生缺少計算機體系結(jié)構(gòu)相關(guān)知識，使得C 語言或C++語言程序設(shè)計課程教學(xué)上出現(xiàn)很大的困惑，也無法開展后續(xù)的計算機應(yīng)用來解決學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域中的問題。顯然，C語言或C++語言太抽象，比較合適計算機專業(yè)的學(xué)生。

Python是相對的自由軟件，Python語法簡潔清晰，強制縮進，可讀性好，相對于c或c++語言，Python學(xué)習(xí)起來會更輕松、更具有規(guī)律性，它豐富的擴展庫和函數(shù)庫很方便地進行調(diào)用。

目前，各地高校開始嘗試針對非計算機專業(yè)用Python語言來教學(xué)，其主要原因：①語言代碼簡潔，不要求程序通過函數(shù)封裝，代碼行數(shù)簡短;②語法簡單，能降低非計算機專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)難度;③擁有強大的圖形庫，能夠?qū)崿F(xiàn)各種實用結(jié)果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有助于學(xué)生學(xué)會一種終身受用的編程語言。

2）圖像庫的學(xué)習(xí)導(dǎo)入

PIL（Python Image library）庫是Python語言的第三方庫，需要通過pip工具安裝，PIL庫支持圖像存儲、顯示和處理，它能夠處理幾乎所有圖片格式，可以完成對圖像的縮放、剪裁、疊加以及向圖像添加線條、圖像和文字操作。

PIL庫主要可以實現(xiàn)圖像歸檔和圖像處理兩方面功能需求。圖像歸檔：對圖像進行批處理、生成圖像預(yù)覽、圖像格式轉(zhuǎn)換等。圖像處理：圖像基本處理、像素處理、顏色處理等。最常用的3個字庫為：Image、ImageFilter、ImageEnhance。Image類的圖像讀取和創(chuàng)建方法有image.open（）、image.new（）、image.frombytes、（）inage.verify（），image類的常用屬性有image.format、image.mode、image.size、image.palette，image類的序列圖像操作方法有image.seek（）、image.tell（），image類的圖像轉(zhuǎn)換和保存方法有image.save（）、image.convert（）、image.thumbnail（）。

Tutul庫是一個很直觀有趣的函數(shù)庫。它的主要功能就是實現(xiàn)簡單圖形到復(fù)雜圖形的繪制。它的基本思路是：有一個小海龜在沿著坐標(biāo)系爬行，形成一個圖形的軌跡。Turtle.penup（）、turtle.pendown（）分別表示抬起畫筆和落下畫筆，turtle.pensize（）、turtle.width（）表示設(shè)置畫筆尺寸和寬度，turtle.pencolor（）表示給畫筆設(shè)置顏色，turtle.fd（）和turtle.seth（）表示行進動作和改變繪制角度。通過這些比較簡單的命令，就可以繪制出基本形狀或較為復(fù)雜的卡通形象。

3） 案例教學(xué)，循序漸進

面向藝術(shù)類專業(yè)學(xué)生的授課教學(xué)中，采用圖形案例

為主，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提升學(xué)習(xí)主動性。設(shè)計類的學(xué)生都有很強的圖形設(shè)計和造型能力，能把程序設(shè)計課的內(nèi)容用于手繪的效果，無疑對學(xué)生來講很是新鮮和新奇。研究用Python語言程序設(shè)計在選取案例如何增加趣味性、規(guī)律性，總結(jié)編程思路，積極引入最合適學(xué)生的圖像函數(shù)庫，使得編程能有效地解決學(xué)生的專業(yè)上的問題，從而實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

和大多數(shù)程序語言設(shè)計一樣，Python語言也是涉及程序的控制結(jié)構(gòu)，分單分支if結(jié)構(gòu)、二分支if…else、多分支if…elif….else結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)（for、while、break、continue），那我們在設(shè)計教學(xué)思路的時候采用tutle庫形象的介紹這幾個結(jié)構(gòu)的區(qū)別。

例如順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的教學(xué)，應(yīng)用turtle 庫繪制等邊三角形，通過繪制的結(jié)果來理解、掌握順序程序設(shè)計結(jié)構(gòu)。如圖1（程序和結(jié)果）。

例如分支結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的教學(xué)，應(yīng)用turtle庫繪制五角星、正方形等圖形，通過繪制的結(jié)果來幫助學(xué)生理解和掌握分支結(jié)構(gòu)。如圖2、圖3（程序和結(jié)果）。

例如循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的教學(xué)，應(yīng)用turtle庫繪制蜂窩等圖形，通過繪制的結(jié)果來幫助學(xué)生理解和掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)。如圖4（程序和結(jié)果）。

5 結(jié)束語

對藝術(shù)院校的學(xué)生而言，不但要學(xué)會自身的專業(yè)，并且要適應(yīng)“計算思維和計算生態(tài)”的教學(xué)理念，計算機程序語言猶如新鮮血液一樣注入他們的專業(yè)中，Python語言的學(xué)習(xí)對于藝術(shù)院校的開展是迫在眉睫和持之以恒的，但與計算機專業(yè)學(xué)生的教學(xué)策略是不同的，需要結(jié)合藝術(shù)專業(yè)特點因材施教，利用Python語言特點與藝術(shù)類學(xué)生的優(yōu)勢，使得藝術(shù)與科技的完美結(jié)合，為社會輸送更優(yōu)秀的復(fù)合型人才。

我院的Python語言基礎(chǔ)課程尚在起步階段，在課程的教學(xué)內(nèi)容和安排上進行了一些階段性的嘗試和思考，目前受到了選修學(xué)生的歡迎，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性都很高，這對于我們這一批開課老師也有很大的動力。在利用現(xiàn)有線上課程資源的基礎(chǔ)上，要盡快創(chuàng)建適合藝術(shù)院校課程需求的慕課;其次，更系統(tǒng)的分析各專業(yè)特點和需求，編寫適合不同專業(yè)需求的教學(xué)案例，積極探索教學(xué)改革，讓Python學(xué)習(xí)成為藝術(shù)院校專業(yè)學(xué)習(xí)的一個分支。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】