面向?qū)嵗龖?yīng)用的Python教學(xué)探討

宋鴻梅　韓連?！涡沱悺≈車「堕L鳳　韓建

摘要：python是當(dāng)今最受歡迎的編程軟件之一，在大學(xué)本科中也廣泛開設(shè)python編程課程，但是大部分學(xué)生未能達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。返璞歸真，回歸學(xué)習(xí)的本質(zhì)，以應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，以生活實(shí)例探討語法規(guī)則，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)了python會(huì)用python，提升教學(xué)效果，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：python教學(xué);教學(xué)方式;案例驅(qū)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）12-0018-02

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蘋果創(chuàng)始人喬布斯說過“每個(gè)人都應(yīng)該學(xué)習(xí)編程”，奧巴馬也曾表示“編程關(guān)乎美國的未來”。早在1984年，鄧小平就發(fā)出了“計(jì)算機(jī)的普及要從娃娃抓起”。編程語言是工科大學(xué)生必須學(xué)習(xí)一門課程，尤其是電子、計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)。Python是一種面向?qū)ο蟮慕忉屝驼Z言，是自由語言，源代碼和解釋器遵循GPL協(xié)議，代碼簡潔清晰。Python語言在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用：如系統(tǒng)編程、圖形處理、數(shù)學(xué)處理、文本處理、數(shù)據(jù)庫編程、網(wǎng)絡(luò)編程、Web編程、多媒體應(yīng)用，尤其是在人工智能領(lǐng)域和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

1python教學(xué)中存在的問題

Python編程語言強(qiáng)大的功能和豐富的擴(kuò)展庫讓其成為很多大學(xué)教學(xué)采用的編程語言，同時(shí)也受到同學(xué)們的歡迎。但是本科的課業(yè)繁重，python編程語言的課時(shí)也非常有限，python入門的例子往往也是求階乘，判斷素?cái)?shù)，判斷完全數(shù)等和生活脫節(jié)的例子，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)枯燥乏味。最后往往興趣殆盡，只學(xué)會(huì)了屏幕打印“Hello world！”，背離了學(xué)習(xí)的初衷。

2以需求促學(xué)習(xí)，讓學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)在生活中

需求是科技進(jìn)步最為重要的動(dòng)力，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)來說也不外于此。現(xiàn)代學(xué)習(xí)、生活往往離不開電腦的使用，如果可以自己編程實(shí)現(xiàn)一些學(xué)習(xí)、生活的需求，定會(huì)在一定程度上刺激學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、提升學(xué)習(xí)效率。

大學(xué)本科階段，學(xué)習(xí)任務(wù)繁重，學(xué)生伏案學(xué)習(xí)、工作的時(shí)間越來越長，或者有部分學(xué)生長時(shí)間沉迷游戲而沒有得到及時(shí)提醒，浪費(fèi)了大量寶貴時(shí)間，但又沒有足夠的自我管理能力。而且緊張的腦力工作使得對(duì)時(shí)間的流逝感覺遲鈍，投入時(shí)往往兩三個(gè)小時(shí)往往轉(zhuǎn)瞬即過，站起來的時(shí)候才感到腰酸背痛，長此以往嚴(yán)重?fù)p耗了同學(xué)們的身體。養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)、工作習(xí)慣，每隔四五十分鐘起來活動(dòng)一下是一個(gè)非常值得推薦的做法。

3以貼近生活的實(shí)例探討python語言要素

在程序語言設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生自己完成一款適合自己的桌面提醒軟件，不僅會(huì)很好地鍛煉學(xué)生的編程技能，并且加深對(duì)程序設(shè)計(jì)流程和相關(guān)編程語言知識(shí)的領(lǐng)會(huì)，激發(fā)學(xué)生編程愛好，長此以往一定會(huì)深層次的提升編程技能[1]。

借助于python語言來設(shè)計(jì)一款久坐提醒的桌面軟件，實(shí)現(xiàn)這一提醒功能，是非常方便的，是同學(xué)們稍加努力就可做到的。

圖1所示的代碼段可以實(shí)現(xiàn)在預(yù)定的時(shí)間彈出一個(gè)圖片，提示學(xué)生休息一下，編程時(shí)可以按照自己喜好選擇一個(gè)比較有趣的圖片，例如這里選擇的是從百度圖片里下載的如圖2。然后稍微停頓一下，打開一個(gè)運(yùn)動(dòng)視頻，學(xué)生可以跟著視頻做一下室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。

程序雖然簡短，但是包含的信息并不少。第一行代碼“# -*- coding： utf-8 -*-”，編輯器自動(dòng)生成，表示python3.x的采用的編碼是utf-8. 第二行到第六行是注釋信息，記錄程序編寫時(shí)間和作者，引導(dǎo)學(xué)生編程時(shí)，有詳細(xì)的注釋信息，養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。8、9、10、11行表明需要用到的模塊，從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)python的模塊進(jìn)一步了解，模塊是python的一大特色，極大地提升了代碼的復(fù)用性。培養(yǎng)學(xué)生閱讀幫助文檔的習(xí)慣，例如webbrowser模塊提供了一個(gè)高級(jí)界面，允許用戶顯示基于web的文檔。這里采用的編程環(huán)境是spyder，在spyder的控制臺(tái)，輸入help（webbrowser）， 會(huì)彈出簡短的幫助文檔[2]：

Help on module webbrowser：

NAME

webbrowser - Interfaces for launching and remotely controlling Web browsers.

MODULE REFERENCE

https：//docs.python.org/3.8/library/webbrowser

然后按照提示便可以查找詳細(xì)模塊使用文檔

time是經(jīng)常使用的內(nèi)置模塊，time模塊有著非常豐富的函數(shù)和方法，time模塊為控制時(shí)間變量提供了豐富的函數(shù)。例如time.time（）函數(shù)以秒為單位返回自第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問世以來的系統(tǒng)時(shí)間。time.sleep（）函數(shù)可以讓程序的執(zhí)行暫停一段時(shí)間。通過time.gmtime（）函數(shù)不止可以查詢?nèi)掌凇r(shí)間、星期幾，還可以知道一年過去了多少天。

Matplotlib是一個(gè)用于在Python中創(chuàng)建靜態(tài)、動(dòng)畫和交互式可視化的綜合庫。是一個(gè)非常強(qiáng)大的繪圖工具，使用起來和MATLAB非常相似，不止可以通過help函數(shù)獲得使用信息，同樣官網(wǎng)上有著教程，并且Matplotlib有中文官網(wǎng)，給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供極大便利[3]。

通過13行進(jìn)行設(shè)定工作時(shí)間，這里引入input（）函數(shù)的使用，同時(shí)強(qiáng)調(diào)，input（）的參數(shù)雖然是可選的，但是要養(yǎng)成添加提示信息的編程習(xí)慣，著重向?qū)W生說明程序可讀性的重要性。input（）輸入的數(shù)據(jù)是字符串類型，如果后續(xù)需要計(jì)算，需要轉(zhuǎn)換為數(shù)值類型，根據(jù)需要使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換int（）、float（）。還可使用eval（）進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，同時(shí)向?qū)W生介紹三種函數(shù)的特點(diǎn)和使用規(guī)則。

程序中用到幾個(gè)函數(shù)：input（）、sleep（）、imread（）等，提醒學(xué)生這些函數(shù)的不同之處，從環(huán)境配置到調(diào)用方式的不同。使學(xué)生了解Python模塊函數(shù)的三個(gè)層次：

（1）內(nèi)置函數(shù)，不需要import語句導(dǎo)入，函數(shù)可以直接調(diào)用，例如input（）、eval（）等;

（2）標(biāo)準(zhǔn)模塊函數(shù)，用import語句導(dǎo)入后再調(diào)用，但不需要安裝，例如time（）模塊，調(diào)用時(shí)需要指明命名空間;

（3）第三方模塊函數(shù)，需要安裝后才能使用，例如webbrowser、matplotlib。培養(yǎng)學(xué)生搭建開發(fā)環(huán)境的能力，養(yǎng)成閱讀官網(wǎng)文檔的習(xí)慣。

一段小程序中包含了大量python語言知識(shí)，通過實(shí)例的訓(xùn)練教學(xué)python語言要素，從理論到實(shí)際再到理論，加深對(duì)python的理解并逐漸使用python解決實(shí)際問題。諸如此類，由淺入深設(shè)立編程實(shí)例，鍛煉學(xué)生的編程思維，凝練對(duì)語法和算法的理解，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，如有突出表現(xiàn)，以成績鼓勵(lì)，用分?jǐn)?shù)刺激學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)[4]。

4總結(jié)

從Python教學(xué)中出現(xiàn)的問題出發(fā)，解決理論教學(xué)與生活實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)習(xí)興趣逐漸減弱的問題，讓學(xué)生在學(xué)校里的知識(shí)、技能應(yīng)用的生活中去，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。鼓勵(lì)學(xué)生深入生活，勤于思考，把生活的實(shí)際應(yīng)用和學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系起來，用生活實(shí)例訓(xùn)練編程技能，學(xué)與用融會(huì)貫通，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生利用自己的所學(xué)讓自己的生活更加科學(xué)、更加便利。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱雄泳，張菲菲，陳憶群，等.新工科《Python程序設(shè)計(jì)》課程改革探索[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2020，16（24）：131-133.

[2] Spyder documention， https：//www.spyder-ide.org/.

[3] Matplotlib documentation， https：//matplotlib.org/contents.html.

[4] 馬文秀，李焱.Python程序設(shè)計(jì)從知識(shí)型課程向能力培養(yǎng)型課程的改革實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2019，15（28）：162-163，187.

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