計(jì)算機(jī)python語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)

王薇

摘要：計(jì)算機(jī)課程得到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，目前高校普及推廣的C語(yǔ)言逐漸拓展為Python語(yǔ)言。Python語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、高效和生態(tài)的3個(gè)特點(diǎn)能夠較好地培養(yǎng)大學(xué)生解決計(jì)算問(wèn)題的思維和能力。Python語(yǔ)言是目前最接近自然語(yǔ)言的通用編程語(yǔ)言，近年來(lái)國(guó)內(nèi)高校逐步開(kāi)設(shè)了Python語(yǔ)言，成為教學(xué)改革熱點(diǎn)。本文闡述了Python語(yǔ)言對(duì)比C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)及自身存在的問(wèn)題，淺談了Python語(yǔ)言的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，采用有趣、有用的小案例來(lái)輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。努力培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：Python語(yǔ)言;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

引言

隨著時(shí)代的發(fā)展， 構(gòu)建在互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)模式之上的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)， 正滲透到每一個(gè)行業(yè)，那么具有數(shù)據(jù)分析和處理的能力對(duì)每個(gè)行業(yè)都有了新的要求。Python是一種解釋性、交互式、面向?qū)ο蟮目缙脚_(tái)的語(yǔ)言。近年來(lái)，熱持續(xù)上漲，人才需求量也逐年攀升，備受程序員的追捧。

Python是一門(mén)入門(mén)簡(jiǎn)單、使用靈活、生態(tài)完整、應(yīng)用廣泛的語(yǔ)言[1]。國(guó)內(nèi)很多高校都開(kāi)設(shè)了相關(guān)課程，開(kāi)設(shè)專業(yè)不僅包括計(jì)算機(jī)、軟件工程、大數(shù)據(jù)等與信息技術(shù)密切相關(guān)的專業(yè)，建筑、機(jī)械、生物、管理、包裝等專業(yè)也開(kāi)設(shè)了這門(mén)課程。

實(shí)驗(yàn)是軟件類課程教學(xué)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，但目前關(guān)于Python實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究較少。本文通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)際小案例來(lái)完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以提高學(xué)生分析問(wèn)題和利用Python程序解決問(wèn)題的能力[2]。

Python作為一種解釋型腳本語(yǔ)言，可以應(yīng)用于以下領(lǐng)域中：Web和Internet開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)、后端開(kāi)發(fā)、桌面界面開(kāi)發(fā)、科學(xué)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)、人工智能、教育近年來(lái)，由于Python 有不斷改良的庫(kù)，使其成為數(shù)據(jù)處理使命的一大代替計(jì)劃。結(jié)合其在通用編程方面的強(qiáng)大實(shí)力，我們完全可以只使用Python 這一種編程語(yǔ)言。

Python語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)程序語(yǔ)言，例如c語(yǔ)言的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排與教材內(nèi)容同步，以復(fù)習(xí)、鞏固理論課的知識(shí)點(diǎn)為主，通過(guò)代碼驗(yàn)證理論課中講授的語(yǔ)法、函數(shù)和算法。通常的做法是對(duì)課堂代碼或者課后習(xí)題或其簡(jiǎn)單變形進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，該做法的優(yōu)點(diǎn)在于與課堂內(nèi)容結(jié)合緊密，便于理解，易于上手，其不足在于各個(gè)章節(jié)習(xí)題較為分散，實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)之間聯(lián)系松散，不利于學(xué)生形成一個(gè)整體的概念，缺乏一個(gè)紅線將其串聯(lián)起來(lái)。很多學(xué)生學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言后仍存在不理解其實(shí)際應(yīng)用，不能很好的建立邏輯思維。

Python語(yǔ)言對(duì)于沒(méi)有編程語(yǔ)言基礎(chǔ)的學(xué)生而言其語(yǔ)序更接近于英語(yǔ)的語(yǔ)法，理解起來(lái)更加容易。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生了解課程用途的重要途徑之一。學(xué)習(xí)課程能干什么，是學(xué)生在學(xué)習(xí)每門(mén)課程中從始至終存在的一個(gè)問(wèn)題，學(xué)生也期望在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到能力的提升。

Python語(yǔ)言在解決實(shí)際問(wèn)題上有著明顯的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)各個(gè)專業(yè)背景不同、學(xué)習(xí)目標(biāo)不同，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師提出了更高的要求，不單單是計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言的教學(xué)，應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言解決自身專業(yè)實(shí)際問(wèn)題。

與C語(yǔ)言相比，Python語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)具有以下5個(gè)方面：

（1）簡(jiǎn)單易學(xué)。Python語(yǔ)言語(yǔ)法簡(jiǎn)單，學(xué)習(xí)起來(lái)容易上手。這使學(xué)生能夠?qū)Ｗ⒂诮鉀Q問(wèn)題而不是學(xué)習(xí)語(yǔ)言本身。

（2）解釋性。Python寫(xiě)的程序不需要編譯成二進(jìn)制代碼，可以直接從源代碼運(yùn)行程序，可以跨平臺(tái)。

（3）Python語(yǔ)言是開(kāi)源的、免費(fèi)的。

（4）可擴(kuò)展性。為了提升運(yùn)行效率，可以采用C/C++來(lái)編寫(xiě)關(guān)鍵代碼，然后在Python程序中使用它們。

（5）具有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方包。

計(jì)算機(jī)python語(yǔ)言在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

Python環(huán)境搭建問(wèn)題。Python程序安裝包的版本較多，幾乎平均每年都有版本更新，學(xué)生在選擇安裝包時(shí)需根據(jù)自身電腦操作系統(tǒng)的版本進(jìn)行匹配。安裝后需配置環(huán)境變量，與Java安裝類似，現(xiàn)在Python高版本安裝包已兼容了環(huán)境變量的配置，不需要單獨(dú)配置。Python程序安裝后可使用自帶IDLE編輯器進(jìn)行編程，也可選擇其他編輯器。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)生自備電腦系統(tǒng)一般均為Windows系統(tǒng)，python語(yǔ)言程序安裝包版本較多，個(gè)別版本在實(shí)際編程過(guò)程中，特別是引用第三方包時(shí)可能出現(xiàn)語(yǔ)句不一致的情況，這些都會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

計(jì)算機(jī)Python語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

筆者通過(guò)計(jì)劃外實(shí)驗(yàn)的方式開(kāi)設(shè)Python語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)設(shè)計(jì)有趣、有用的教學(xué)案例，從而提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

（1）有趣小案例。例如，動(dòng)態(tài)表情包的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)簡(jiǎn)短的Python語(yǔ)句可將靜態(tài)圖片合成gif的動(dòng)圖。本案例設(shè)計(jì)思想簡(jiǎn)單，學(xué)生可以使用自己喜歡的素材完成實(shí)驗(yàn)。結(jié)果展示方便、清晰、易讀，又可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（2）有用小案例。例如，動(dòng)態(tài)圖表的可視化。通過(guò)簡(jiǎn)短的Python語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)柱狀圖、折線圖、餅圖、動(dòng)態(tài)散點(diǎn)圖等圖表。結(jié)合學(xué)生所學(xué)專業(yè)，特別是展現(xiàn)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)python語(yǔ)言的過(guò)程中引入自身的所學(xué)專業(yè)知識(shí)，讓編程語(yǔ)言輔助解決專業(yè)課程的實(shí)際問(wèn)題。根據(jù)學(xué)生的理解能力和知識(shí)結(jié)構(gòu)選取合適的案例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)課安排的關(guān)鍵。

總結(jié)

Python實(shí)驗(yàn)教學(xué)今后應(yīng)多考慮案例式教學(xué)方法，將Python語(yǔ)言教學(xué)模塊化，每個(gè)模塊通過(guò)實(shí)際小案例來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)、理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，一方面不斷補(bǔ)充適用于Python實(shí)驗(yàn)教學(xué)的項(xiàng)目與案例，另一方面多聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)，了解Python語(yǔ)言在其他學(xué)科實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

每一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展都與時(shí)代背景有著不可分割的聯(lián)系，Python是一種開(kāi)放性語(yǔ)言，具有簡(jiǎn)潔高效的特點(diǎn)，并且擁有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方工具包，在處理數(shù)據(jù)方面具有較高的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)有趣、有用的案例實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)

[1]趙廣輝. 面向新工科的Python程序設(shè)計(jì)交叉融合案例教學(xué)[J]. 計(jì)算機(jī)教育， 2017（8）： 23-27.

[2] 秦科，劉貴松.面向Python應(yīng)用的大學(xué)教學(xué)改革初探[J].計(jì)算機(jī)教育，2017（09）：21-25.