《Python語言程序設計》混合金課建設研究與探討

戴振華　潘學文

摘要：長期以來，非計算機專業(yè)對于是否開始程序設計課程存在爭議，對于開設哪門程序設計語言課程也存在不同意見，課程的教學目標也不是很明確，導致學生程序設計應用能力跟不上時代步伐。隨著互聯(lián)網+和人工智能等技術的發(fā)展，原先以《C語言程序設計》為主導的非計算機專業(yè)程序設計課程已經凸顯了諸多問題，而《Python語言程序設計》課程由于在人工智能和大數(shù)據(jù)領域有著無可比擬的優(yōu)勢日漸受到各大高校的關注，湖南科技學院就是基于這個大環(huán)境，對非計算機專業(yè)程序設計類課程進行改革，以適應社會對大學計算機應用能力需求。

關鍵詞：Python語言;教學改革;混合式

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）08-0135-02

1 引言

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，信息革命再度開啟，大數(shù)據(jù)和人工智能技術成為當今主流技術，簡單地以語法講解程序設計課程的模式已經越來越不適應社會的發(fā)展需求，迫切需要改變以《C語言程序設計》為代表的入門級程序課程，取而代之的是跟當前熱門技術結合緊密的《Python程序設計》課程。前幾年，還只有少數(shù)的高校以《Python程序設計》課程為基本程序設計語言，但以北京理工大學為代表的高校不斷地推進該門課程的教學與改革，課程教學效果達到了預想的目標，很容易結合不同專業(yè)開展教學，激發(fā)學生的學習興趣，提升大學生程序設計應用能力。Python語言能逐漸被接受，究其原因，是因為Python語言有其自身特出的特點，主要表現(xiàn)為以下幾個方面[1]：

（1）語法簡單，不需要花費大量時間講解數(shù)據(jù)類型，沒有 C 語言當中的指針、地址等學生感覺比較難于理解的內容，降低了入門學習者學習計算機知識難度，使學習者可以更專注于解決問題本身，增強了學習者的學習信心。

（2）容易進行混合編程，在其程序代碼中可以方便插入其他語言的代碼，這樣對于解決某些具體問題顯得更簡單。

（3）有強大的第三方庫支持，已經有超過十幾萬個第三方庫覆蓋了諸多應用領域，計算生態(tài)進一步形成，這樣就可以支持有興趣愛好的同學進一步向Python高級編程邁進，真正激發(fā)學生學習計算機的內生動力。

（4）Python語言更容易與專業(yè)相結合，在非計算機專業(yè)程序語言課程中具有極大的優(yōu)勢，可以快速實現(xiàn)實用有趣的程序，增強學生學習程序設計語言課程的積極性。

隨著 Python 程序學習的逐漸升溫，一些高校也開始著手開展 Python 語言教學，但一般是對于專業(yè)學生開設的程序課程，對于非計算機專業(yè)開展Python 教學還不多[2]。隨著Python 教學改革不斷推進，相信越來越多的學校會轉到該門課程學習中。

2 程序設計課程教學現(xiàn)狀

“以教師、教材、教室、機房為中心”的傳統(tǒng)被動接受式學習模式在教學方式上更注重語法的教學，忽視問題導向，導致教師教學完成后，學生感覺不到太多收獲。究其原因是其忽略了學生的獨立主動的思考性和能動性，沒有突出學生創(chuàng)新、創(chuàng)造素質能力的培養(yǎng)，教學與實際需求脫節(jié)。通過多年教學實踐，筆者發(fā)現(xiàn)程序設計類課程教學上存在如下需要解決的問題[3]：

（1）相關專業(yè)院系對計算機程序設計類課程培養(yǎng)要求提高，而實際上教學內容與新時代大學生計算機能力的要求相脫節(jié)，造成預期落差大。

（2）各學校安排的教學內容較為單一，教學前沒有進行系統(tǒng)討論，教學過程中沒有針對學生的知識水平、接受能力、學習特點來實施不同的教學，學生計算思維能力沒有得到明顯提高，導致學生學完程序設計語言后，不知道該課程究竟有什么用，怎么用，在哪些地方用。

（3）對于高校程序設計類課程，學生的學習期待在不斷增長。學生喜歡關注熱點問題，如對人工智能、網絡爬蟲等計算問題十分關心，想通過程序設計課程的學習來接觸這些知識，而原先以《C語言程序設計》為代表的學習不能很好地結合熱點問題，長此以往，學生會慢慢失去學習積極性。

（4）傳統(tǒng)程序設計教學模式已經很難適應社會對人才新思維的要求，特別在互聯(lián)網+、大數(shù)據(jù)和人工智能技術飛速發(fā)展時代，對人才的計算機能力要求又提升了一個臺階，于是，兼顧興趣和創(chuàng)新的教學模式已經變得非常迫切，但大部門高校的教學方案和目標嚴重脫離社會需求，已經不能適應社會發(fā)展的需要，導致學生不想學，老師不想教。

分析以上問題得出：激發(fā)學生學習興趣，建立個性化學習模式，結合社會需求，提高其創(chuàng)新思維顯得非常重要。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的不斷發(fā)展，對程序設計的認識從以知識驗證為主的問題求解轉變?yōu)槊嫦驅嶋H問題解決為主的計算求解。這些需求倒逼高校對程序設計類課程進行一系列改革，基于“Python語言”課程的混合金課建設研究就是在這樣的背景下提出的。

3 《Python語言》混合金課建設方案

Python是一種解釋型語言，程序執(zhí)行效率較高[4]，它面向對象程序語言，更切合實際，尤其在人工智能和深度學習等應用領域發(fā)揮了越來越重要的作用[5]，湖南科技學院原先開設VB程序語言，后期開設過C語言，最近幾年主要是開設Office高級，這樣對培養(yǎng)學生計算機應用能力還遠遠不夠，因此，啟動了《Python語言程序設計》課程教學改革。

3.1 《Python語言》課程改革指導思想

借鑒優(yōu)秀高校的程序設計類課程教改經驗，結合學校實際，通過改進Python教學目標和教學內容，結合線上多種教學平臺，實施線上線下混合式教學，對形成的教改階段性成果不斷進行交流改進，分階段、分步驟地開展研究及實踐工作，最后對項目進行總結推廣。

3.2 《Python語言》課程教學改革目標

激發(fā)學生學習程序設計課程的內生動力和創(chuàng)造性，通過不斷調整優(yōu)化教學內容和教學方式激發(fā)學生學習興趣，建立以應用為核心的教學模式，利用Python程序設計，培養(yǎng)學生的專業(yè)思維和創(chuàng)新能力，理解Python生態(tài)系統(tǒng)，學會用第三方庫解決實際問題，從原先簡單課程建設（慕課）到實施金課建設（線上線下混合式教學），從課程閉門教學到跨校協(xié)同創(chuàng)新，全方位提升課程教學水平，達到培養(yǎng)學生計算思維能力和創(chuàng)新應用能力的育人目標。

3.3 《Python語言》課程改革要點

借鑒歷次程序設計類課程改革和其他高校成功改革經驗，突破原先以語法講解為主的課程教學模式，進行《Python語言程序設計》全方位改革設計，以適應新時代對大學生程序設計能力的要求，主要從以下幾個方面去努力：

（1）改進Python教學目標和教學內容，以使教學更貼近學生專業(yè)，更貼近學生，從而有效推進個性化學習，提升教學效果，將程序設計課程的有用性和有趣性很好地結合起來。

（2）如何通過實施線上線下混合式Python教學來提升教學質量。

（3）如何有效進行教學效果的分析評估，進而不斷改進教學。

（4）如何突破閉門教學模式，進一步實施開放式教學和協(xié)同教學。

3.4 《Python語言》課程改革具體方案

湖南科技學院在該門課程上教學經驗不足，期望在改革過程中不斷改進教學，經過全體教學人員集體討論，《Python語言程序設計》混合金課建設分成三個部分：課程內容、混合模式、課程平臺。

（1）在課程內容教學中，建議按獨立單元來設計教學任務，對每個單元設定一個明確的問題或目標。每個單元教學過程中逐步引入新的程序設計要素、新的第三方庫，對教學知識點進行有效擴展，以適應更高層次學習。根據(jù)學生的實際情況，動態(tài)調整知識點和能力訓練方案，不斷優(yōu)化教學。建議Python教學課程內容單元主要有：單元1：Turtle創(chuàng)意繪畫。單元2：Turtle繪畫進階：參數(shù)化、遞歸和分形。單元3：中文文本處理初步。單元4：中文處理進階：關鍵字提取與主題提取。單元5：網絡爬蟲初步。單元6：網絡爬蟲進階。單元7：數(shù)據(jù)分析研究與可視化。

（2）在單元內容的實施進程中結合混合教學模式，主要采用如下混合模式教學。階段一：設定目標或問題、講解相關知識，線上平臺發(fā)布作業(yè)。階段二：結合學生專業(yè)，通過豐富的平臺實現(xiàn)學生自學、創(chuàng)意、設計、編程實現(xiàn)。階段三：若干次線下討論課后，學生展示作品，老師同步點評、提問、學生記課堂筆記。階段四：單元教學效果的總結和反饋。

（3）Python主要教學平臺的選擇?；旌鲜浇虒W一般要使用多種平臺進行混合，在《Python語言程序設計》混合金課建設過程中，得到了學校的大力支持，主要的教學平臺有：①北京理工大學計算機學院的Python教學平臺Python123實踐平臺，具體網址是：http：//python123.io。②中國大學MOOC和愛課程教學平臺。③超星教學平臺和學校內部課程中心教學平臺。

3.5 《Python語言》課程改革實施步驟

《Python語言》課程改革建設主要分成三個階段，每個階段設定一定的目標和任務，完成后才能進入下一階段，逐步推進，重在落實，三個階段主要目標任務如下：

第一階段：切實推動Python語言課程教學內容和教學模式的改革，從課程到教材、理念到實踐、線下到線上、等級考試進行全方位改革，形成與社會發(fā)展相適應的程序設計課程教學內容體系、混合模式和平臺。

第二階段：在教學改革實施過程中，更加注重學生能力的培養(yǎng)，教學質量的提高以及教學標準與其他高校的協(xié)同。

第三階段：總結推廣階段，對該課程的建設進行分析研究，通過對成功經驗和不成功經驗的分析確定下一步改進的措施，為后續(xù)改革和其他課程的改革積累經驗。

4 結束語

本文結合湖南科技學院非計算機專業(yè)程序設計類課程教學分析該課程教學普遍存在的一些問題，提出開設《Python程序設計》課程的原因，介紹了開設這門課程的背景，并結合學校實際，闡述了該課程實施混合式改革的必要性，提出課程改革的目標和采取的一系列措施，最后對課程改革的方案進行了說明。

參考文獻：

[1] 王瑞，唐萬梅.“MOOC+翻轉課堂”的多元化教學模式研究與實踐——以《Python語言程序設計》課程為例[J].軟件導刊，2019，18（2）：204-207.

[2] 闖躍龍，郭文平.面向非計算機專業(yè)學生的Python教學內容設計[J].臺州學院學報，2018，40（3）：56-60.

[3] 嵩天，黃天羽.Python語言程序設計教學案例新思維[J].計算機教育，2017（12）：11-14，19.

[4] 秦科，劉貴松.面向Python應用的大學教學改革初探[J].計算機教育，2017（9）：21-25.

[5] 楊榮領.《Python語言程序設計基礎》課程教學改革實踐[J].高教學刊，2019（3）：135-137.

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