基于CDIO模式的Python教學(xué)研究

摘 要：Python語(yǔ)言是近幾年發(fā)展迅猛的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，但在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)較小，中文資料匱乏，實(shí)用案例較少，教學(xué)難度大。本文首先闡述Python語(yǔ)言的特點(diǎn)和CDIO工程教育模式的概念及理念，然后分析目前教學(xué)模式下存在的問題，提出了改革措施。

關(guān)鍵詞：Python語(yǔ)言;CDIO模式;教學(xué)改革

一、引言

1989年，荷蘭人Guido van Rossum在阿姆斯特丹以ABC 語(yǔ)言為基礎(chǔ)，開發(fā)了一個(gè)新的腳本解釋程序，這就是Python。1991年，第一個(gè)Python編譯器公開發(fā)行。Python具有開源、免費(fèi)、簡(jiǎn)單易學(xué)等特點(diǎn)，Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)非常豐富，支持命令式編程、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、函數(shù)式編程等多種編程范式。Python可以把其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫的各種模塊聯(lián)結(jié)在一起，又被稱為膠水語(yǔ)言。CDIO教育模式是由麻省理工學(xué)院等高校組成的跨國(guó)教育研究組織所創(chuàng)立的工程教育理念，CDIO分別代表產(chǎn)品生命周期中的四個(gè)主要環(huán)節(jié)：構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）。CDIO模式倡導(dǎo)“做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，在工程項(xiàng)目中學(xué)習(xí)教學(xué)理念，遵循案例導(dǎo)向、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)模式，把工程訓(xùn)練過程融入課程教學(xué)中，將課程理論與實(shí)踐操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類課程在學(xué)習(xí)過程中需要對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行算法分析，進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫程序?qū)崿F(xiàn)算法，解決現(xiàn)實(shí)中的問題。

二、現(xiàn)狀分析

一是課程教材中提供的實(shí)例往往是單純的解釋某條指令的用法，或是解決某種算法問題，缺少解決現(xiàn)實(shí)問題的例子，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二是以往課堂理論教學(xué)，課下上機(jī)實(shí)踐的教學(xué)模式，理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是分別獨(dú)立進(jìn)行的，存在理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題，學(xué)習(xí)效果不太理想。

三是教學(xué)方法單一、呆板，沒有根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)設(shè)計(jì)，沒有根據(jù)教學(xué)過程中不同的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，無(wú)法充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

近些年來開展了一系列相關(guān)學(xué)科的教育教學(xué)改革，并在教學(xué)過程中嘗試一些新的教學(xué)方法，但從學(xué)生學(xué)習(xí)情況的反饋來看，教學(xué)效果不是很理想，沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

三、教學(xué)改革

將CDIO模式引入Python課堂教學(xué)中，主要是加強(qiáng)理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，在加深學(xué)生理論知識(shí)理解的同時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。針對(duì)以往教學(xué)過程中存在的問題，具體改革措施如下。

1. 豐富實(shí)例內(nèi)容。選擇一些生活中遇到的問題作為例子，分析問題、設(shè)計(jì)算法并通過編寫程序解決問題，可以適當(dāng)加入一些硬件編程的內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)編程的理解，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。選擇實(shí)例時(shí)要注意編程難度，由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并且實(shí)例內(nèi)容要涵蓋主要教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。

2. 打破傳統(tǒng)教學(xué)模式中課堂理論教學(xué)，課下上機(jī)實(shí)踐的教學(xué)模式。將部分重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容的講授安排在上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行，邊講解邊操作，教師在講授并演示的過程中，學(xué)生可在自己的計(jì)算機(jī)上同步完成操作，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合，教學(xué)效果顯著增強(qiáng)。

例1. 猜拳小程序

編寫程序從鍵盤輸入“包、剪、錘”，計(jì)算機(jī)通過隨機(jī)函數(shù)生成“包、剪、錘”，比較雙方出拳判斷勝負(fù)并輸出結(jié)果。

這個(gè)小程序簡(jiǎn)單有趣，并且涵蓋了輸入、輸出、選擇結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算和模塊導(dǎo)入等主要課程知識(shí)點(diǎn)。

例2. Kinect體感應(yīng)用

Python編寫程序通過Kinect捕捉人體關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)游戲控制。

這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)是對(duì)硬件編程，需要安裝Python功能擴(kuò)展工具，體現(xiàn)了Python強(qiáng)大的擴(kuò)展能力。體感控制對(duì)學(xué)生來說新鮮有趣，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生編程的興趣。

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要說明了河北工程大學(xué)在Python語(yǔ)言教學(xué)過程中的一些探索，結(jié)合CDIO工程教育模式對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式進(jìn)行改革，通過豐富實(shí)例內(nèi)容、設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目等方法，加強(qiáng)理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)?？梢詾槲倚Ｏ嚓P(guān)專業(yè)課程開展CDIO模式提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

李竹林，張根耀，王文發(fā)，等.基于CDIO的計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)改革與效果分析[J].計(jì)算機(jī)教育，2014（16）：64-66.

作者簡(jiǎn)介：蔡恒（1978— ），河北邯鄲人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。