“Python语言程序设计”课程具体教学的分析与研究

高勇军

关键词：Python;教学方法；教学研究

1引言

Python语言为面向对象的解释型计算机程序设计语言，其语法清晰简洁，同时具有强大的第三方库和丰富的应用程序接口，可以使其应用扩展到科学计算、数据挖掘等工业生产中。近年来Python编程语言越来越被教育界所重视。特别是当前日新月异的信息技术给大学计算机基础教学工作带来了新的挑战和发展机遇，各大学校迫切地需要补充一些适应信息时代的高效灵活的编程语言。因此，教育部高教司在2016年发布了《大学计算机基础课程教学基本要求》，建议将Python作为程序设计基础课程之一，地方高校、应用型本科高校陆续将Python作为理工专业学生的程序设计课程。目前国内高校计算机学专业的程序设计语言主要是C语言。C语言虽然语法灵活，但语法需要掌握的细节过多，许多环境下并不利于对学生编程学习兴趣的培养。Python不存在类似C语言中指针或地址等涉及计算机系统结构的元素，不必关心底层实现，简单和简洁对非计算机专业的学生意味着入门容易。特别是Python语言丰富的第三方库，可用于统计分析、图像处理、深度学习等，学生在编程时可以调用Python的第三方库来解决专业领域的问题，进行Python程序设计教学研究的探索有利于提高“Python语言程序设计”课程的教学质量，培养学生解决实际问题的能力，为学生毕业后能尽快适应就业环境打下基础。

2课程教育普遍存在的问题研究

2.1学生对Python编程的认知不足

Python语言轻便、易读，成为许多高校计算机专业开设的课程。但是，对于大多数学生而言，他们对计算机编程的认识不足，没有具体的编程实践，完全无法体会编程的作用和效果，无法确立计算思维，学生在进行编程设计时会遇到各种各样的困难，无法避免各种错误，难以完成实践项目，以及不能理解各种概念。这使学生在学习中不可避免地产生畏难情绪，特别是许多学生对于毕业后的就业方向并没有明确的认识，尤其是非计算机专业的学生认为学习编程完全没有必要，致使学生无法产生学习的主观能动性。

2.2教学方式单一，教学方法老化

计算思维的养成和编程习惯的培养需要学生以实践为主，并在大量的編程实践中逐步培养，学生只有在不断的动手实践中才能培养Python程序编程能力。然而传统教学模式往往是理论教学，普遍以教师讲授为主，学生主动参与和互动不够充分[2]。授课教师对于程序语句的单纯讲解难以让学生理解，如函数的递归，只有让学生实践之后，才有更深刻的理解。学生计算思维的培养，更需要理解问题的计算特性，并将其抽象成计算问题，再通过程序设计语言来解决问题。学生只有在不断的编程实践中，才能培养计算机思维。在遇到某一类问题时进行数学建模，并通过Python程序解决问题。而以侧重面授的形式教课常常导致学生无法理解教学内容。很多学校教学中的具体实践环节安排较少，而且很多时候以卷面型的纸上测试为主，需要学生写出编程语句来评测学生。这样的实践方式无法让学生真正掌握程序代码的编写，更不可能培养出学生的计算思维，不利于培养“应用型人才”。

2.3教学内容不合理

Python程序设计课程内容主要讲解Python语言的基本语法和应用。若教学内容仅讲述基本变量设置以及字符串表达式、数据类型、函数和循环结构等基础知识，则会使学生认为学习内容抽象且枯燥乏味。在具体教学过程中，若对在实际编程中应用广泛的正则表达式、文件内容操作，以及第三方库等加以忽略，则将严重影响教学效果，无法培养学生熟练应用Python程序解决实际问题的能力，从而使他们将来在工作中无法使用Python程序处理遇到的一些复杂的实际问题，不能为社会培养出“实用型人才”。

3课程教学探讨与探究

3.1教学目标探讨

（1）在教学过程中教师不以具体代码讲述为主，而以培养学生的计算思维，并逐步培养锻炼学生的编程能力为目的，教会学生使用Python程序编写出带独立特色的程序，以解决一些实际问题，使他们能体验Python编程课程的乐趣，同时提高自身解决问题的能力，以及培养其计算编程思维能力。

（2）以“一流课程”建设为根本出发点，学校需要通过Python课程的教学，为社会培养出具有大数据、人工智能等新兴技术背景的高阶应用型、复合型“新工科”人才[3]。学校积极探索培养学生解决复杂问题的综合能力和高级计算思维的方法。对于课程体系建设的进一步优化，建立类型多样的教学案例库，以深入培养学生对知识点的理解。充分利用Python程序第三方库和GUI工具集，以解决各种现实问题。通过pygame等第三方库指导学生进行一些趣味编程和游戏编程来培养学习兴趣，并提高学生综合应用所学知识的能力。学生能应用程序解决实际问题，可以极大地提升学生对Python程序设计课程学习的自信心。教师所教授的知识应符合时代发展趋势，在课程中保持授课课程内容的前沿性和时代性，教学形式体现其先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化。人工智能作为一种未来性的技术被各国广受关注，作为最适合人工智能开发的Python编程语言在课程建设过程中，可以适当引入人工智能中的经典案例使学生更多地了解Python编程语言的用途。

3.2教学内容探讨

对于学校计算机专业培养方案而言，C语言程序设计开设在第一学期，数据结构开设在第三学期，在这些基础上，第五学期开设Python程序设计课程。当学生对于计算机编程思维有一定基础后，对于Python程序编程课程的内容除了给他们适当简洁地介绍讲解变量、表达式、数据类型、函数、列表等基本知识以外，还应当考虑此课程和相关其他课程的衔接，并将重点放在Python第三方函数库的应用，如Numpy，Matplotlib，jit等，也可以适当地引导学生了解第三方库TensorFlow，从而为人工智能课程教学做铺垫。教学中应注意以下几点。

（1）授课教师要牢记该课程的重要性，并给学生讲清课程的重要意义，在思想上提高学生对课程的认识。授课教师从使用一些基础工作任务带动学生用Python语言编写简单项目，到引导学生参与讨论一些有难度的开放型题目，以提高学生对Python编程的兴趣，激发他们自主学习的能力并给与其充分自由讨论的空间。

（2）通过线下进行项目驱动与人工智能实例的演练，引导学生了解Python程序在人工智能中的作用，让学生充分了解Python程序编程的用途，扩展其科研视野，并激发学生主动探索与解决实际问题的能力。

3.3教学方法研究

（1）充分开展线上线下混合教学。

利用各种方式培养学生的自学能力。课前根据授课内容为学生布置相关的具体问题，按照一定的时间节点，要求学生完成课前知识点测试，寻找共性问题并引导他们在学习中解决问题。对一些不理解或易混淆的知识，可以在线讨论或者答疑[4]。同时，指导学生通过翻转教学等全新的自主学习方法开展自主学习，同时在互联网上探索一些教材上没有涉及的问题以弥补传统课程的缺陷。课堂授课时，依据学生在线学习的情况，对学生线上学习进行评价，以培养他们自主学习的能力。教师对课程中一些重难点加以讲解，同时布置给学生一些任务，以供大家一起思考和探讨，有利于教师把握学习进度，并使学生更好地融人课堂。具体如表1所列。

教师在实训机房通过提出问题，以探讨学生的一些共性问题，并指导学生上机完成课堂上思考探讨的项目任务，同时，教师对一些个性化问题加以个别辅导。实践项目要达到理论知识和实际相结合，以培养学生的实践动手能力[5-6]。课后通过单元测试等各种方式检查学生学习效果。

（2）加强师生联系、引导学生互动。

通过微信、QQ、公共论坛等社交网络加强师生之间、学生之间的互动和联系。其可以帮助在线学习者编程技能得以提高，也可以帮助教师较好地引导学生进行深入学习。教师利用学生、师生间通过讨论建立的关系网络能够及时了解学生对所学知识的掌握程度，并可以引导学生讨论、思考学习中遇到的问题，鼓励学生之间积极讨论，发表个人观点，通过互相交流来解决问题。

3.4课程考核

（1）使用在线课程测评，能够加强对学习过程的考核，加强网上在线测试并将随机测试贯彻于学生学习的整个过程中，同时考核学生对一些小项目的编程能力。在此基础上，教师可以及时掌握学生的学习动态，根據学生学习动态，了解学生在学习中遇到的难点，并根据教学中的重难点，有意识地推动学生学习的进展[7]。

（2）以学生为中心，采用多种考核方式，最终成绩可以由多个部分组成。将课前知识点测试，课后作业，平常上课对项目任务的讨论等作为平时成绩的一部分，可以更科学地评价出每个学生对知识的掌握程度。对于学习情况好、动手能力强的学生，鼓励他们参加竞赛类项目，以拓展这部分学生的学习视野。针对动手能力一般的学生，则可以借助完成简单的Python程序课程，使其能够具备基础的Python编程能力[8]。

4结束语

本文客观分析了现阶段”Python语言程序设计”教学过程中存在的问题，提出了提升Python程序设计课程教学质量的思路，进而为当前开展“Python语言程序设计”课程教学的高校提供参考和借鉴。