基于大數(shù)據(jù)背景Python編程語言創(chuàng)新實(shí)踐研究

張婭莉 周予

摘要：大數(shù)據(jù)背景下，傳統(tǒng)單一的課程模式已無法適應(yīng)人工智能時(shí)代的發(fā)展。通過深入對(duì)比研究線上MOOC學(xué)習(xí)和線下課堂課程的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)一套線上線下創(chuàng)新課程模式，并將該課程模式應(yīng)用于Python程序設(shè)計(jì)的實(shí)踐課程中。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);Python;創(chuàng)新課程

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）06-0197-03

0 引言

隨著大數(shù)據(jù)發(fā)展及AI時(shí)代的到來，獲取知識(shí)不僅是書本或者傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，智能手機(jī)等可移動(dòng)設(shè)備也在產(chǎn)生大量有效信息，同時(shí)影響著人們的日常生活和學(xué)習(xí)。在大數(shù)據(jù)背景下，傳統(tǒng)單一的課程模式已無法跟上新時(shí)代的發(fā)展，教育工作者面臨的重要任務(wù)是如何借助大數(shù)據(jù)時(shí)代下的新工具、新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐課程，通過創(chuàng)新實(shí)踐的研究轉(zhuǎn)變課程理念，變革學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)習(xí)效率，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠基[1]。本文以Python課程為例探究大數(shù)據(jù)環(huán)境線上線下混合式課程發(fā)展模式。

1 Python語言

Python于1989年由荷蘭人吉多·范羅蘇姆（Guido van Rossum）發(fā)明，1991年正式公布。Python并不是一門新的語言，其實(shí)它的歷史比Java還要久，從1989年至今Python經(jīng)歷了從1.0到3.0的時(shí)代。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能時(shí)代的到來，以及國家對(duì)中小學(xué)編程的推廣，Python的熱度也越來越高，在編程語言的地位也發(fā)生了巨大的改變，進(jìn)入2018年后，Python語言發(fā)展的速度就像是坐了火箭一樣，直線上升。根據(jù)2020年TIOBE公布的最新編程語言排行榜顯示，Python已經(jīng)成為僅次于Java和C語言的全球第三大編程語言[2]。

Python是一種解釋型、面向?qū)ο蟮恼Z言，隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，美國的頂級(jí)高校已經(jīng)將Python作為計(jì)算機(jī)專業(yè)入門課的首選語言;而國內(nèi)越來越多的高校也開始將Python作為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的首選入門語言。2015年教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)指導(dǎo)委員會(huì)發(fā)布了《大學(xué)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程課程基本要求》，首次提出將Python語言作為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)入門的首選語言[3]。而Python作為人工智能時(shí)代最為火熱的編程語言主要原因是Python入門簡單，易于掌握，便于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)編程語言學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。Python語言主要具有以下特點(diǎn)：

（1）Python語法簡單，語言簡潔;為程序員節(jié)省大量的時(shí)間可以關(guān)注任務(wù)的本身。

（2）Python可讀性強(qiáng)，超強(qiáng)的可讀性使開發(fā)者在更短時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)和記憶，加速開發(fā)進(jìn)度，提升效率。

（3）可移植和跨平臺(tái)，Python和Java一樣都是跨平臺(tái)語言，由于Python是解釋型語言，會(huì)被編譯成二進(jìn)制代碼，然后再在操作系統(tǒng)下解釋執(zhí)行，這種跨平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方式大大提升了代碼的執(zhí)行速度。

（4）面向?qū)ο?，Python中一切皆為對(duì)象，對(duì)象的本質(zhì)是一個(gè)內(nèi)存塊，擁有特定的值。

免費(fèi)和開源、可擴(kuò)展性、豐富的庫等等都是Python的特點(diǎn)。

2 Python線上線下新型混合模式課程

2.1 國內(nèi)Python線上線下課程現(xiàn)狀

截止2017年全國近百所高校相繼開設(shè)針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的Python課程，同時(shí)在各大課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)比如中國大學(xué)MOOC上也出現(xiàn)了Python語言相關(guān)的MOOC課程。雖然當(dāng)前MOOC在國內(nèi)得到了飛速的發(fā)展和普及，但是學(xué)習(xí)效果并不理想，普遍出現(xiàn)了注冊(cè)用戶多，而真正堅(jiān)持學(xué)習(xí)完成一門課程的人較少。其原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）缺乏監(jiān)督和引導(dǎo)，無法做到面對(duì)面交流學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)完全靠個(gè)人自律，沒有較強(qiáng)的自律，就無法在網(wǎng)課規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，久而久之就完全失去了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。（2）學(xué)習(xí)方法不當(dāng)，網(wǎng)課學(xué)習(xí)的過程缺少教師的引導(dǎo)，在遇到關(guān)鍵問題時(shí)方法不當(dāng)會(huì)造成事倍功半的效果，嚴(yán)重打擊學(xué)生積極性。而作為高校課程不僅僅是傳授知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和習(xí)慣，樹立學(xué)生正確的人生觀和價(jià)值觀。

2.2 新型線上線下混合課程

針對(duì)目前國內(nèi)高校計(jì)算機(jī)課程課程普遍存在的限制學(xué)生思維能力發(fā)展的問題，本文以培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維為導(dǎo)向，以教改委發(fā)布的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程課程基本要求》為指導(dǎo)思想，以本校學(xué)生為實(shí)踐對(duì)象，開發(fā)設(shè)計(jì)一套“線上MOOC學(xué)習(xí)+線下課堂課程”的Python創(chuàng)新實(shí)踐課程模式。

2.2.1 線下Python課程設(shè)計(jì)

在以計(jì)算思維為導(dǎo)向的基礎(chǔ)上，將程序設(shè)計(jì)解決問題的思路應(yīng)用到線下Python課程設(shè)計(jì)中。線下Python實(shí)踐課程轉(zhuǎn)變以前以教師為中心的傳統(tǒng)課程模式，突出教師為指導(dǎo)下以學(xué)生為中心的課程模式，重視學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，重在發(fā)掘?qū)W生學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮學(xué)生在線下課堂上的主導(dǎo)作用[4]。線下課程中教師通過情景導(dǎo)入、任務(wù)驅(qū)動(dòng)和新知探究對(duì)問題進(jìn)行分析與抽象，通過案例的導(dǎo)入引發(fā)學(xué)生疑問，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題;通過交流討論教師引導(dǎo)學(xué)生探究，運(yùn)用新知識(shí)設(shè)計(jì)算法，編寫Python程序并運(yùn)行調(diào)試;最后由教師進(jìn)行課題總結(jié)。

2.2.2 基于MOOC的Python線上課程設(shè)計(jì)

隨著MOOC時(shí)代的來臨，充分利用網(wǎng)絡(luò)教育資源的廣泛性和線下課堂課程的面對(duì)面交流互動(dòng)優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合我校學(xué)生整體情況，構(gòu)建適合Python程序設(shè)計(jì)語言課程的線上線下混合課程模式。新的課程模式下，既能在課前通過MOOC學(xué)習(xí)提升學(xué)生知識(shí)面和積極性，同時(shí)又能利用線下課堂面對(duì)面交流充分發(fā)揮學(xué)生在課上的主體能動(dòng)性，以及教師的引導(dǎo)作用;從而使學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中化被動(dòng)為主動(dòng)，在學(xué)習(xí)新知識(shí)同時(shí)培養(yǎng)計(jì)算思維能力。

由于我校學(xué)生構(gòu)成不同，其計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)背景也各不相同，在使用中國大學(xué)MOOC平臺(tái)進(jìn)行Python課程設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必以貼近學(xué)生學(xué)習(xí)生活的有趣程序案例作為每章節(jié)課程的出發(fā)點(diǎn)，將所學(xué)的Python編程知識(shí)融入到生動(dòng)有趣的案例中，借助興趣激發(fā)學(xué)習(xí)Python的潛力，從而讓學(xué)生體會(huì)到Python編程的魅力，進(jìn)而在扎實(shí)掌握的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。Python課程MOOC平臺(tái)設(shè)計(jì)主要包括：課程目標(biāo)、課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、隨堂作業(yè)設(shè)計(jì)、階段性測(cè)驗(yàn)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)軌跡分析[5]。

2.2.3 Python線上線下結(jié)合課程設(shè)計(jì)

基于中國大學(xué)MOOC的Python線上線下課程設(shè)計(jì)主要包含兩個(gè)核心和四個(gè)模塊：以中國大學(xué)MOOC平臺(tái)和線下課堂課程為核心，基于學(xué)生和教師兩個(gè)不同對(duì)象展開四個(gè)模塊。

MOOC平臺(tái)提供Python課程的在線學(xué)習(xí)，重在知識(shí)的獲取;線下課堂的課程重在知識(shí)的遷移，引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)到的Python知識(shí)學(xué)以致用;而兩個(gè)模塊的側(cè)重點(diǎn)和考核方式各不相同。

線上MOOC平臺(tái)學(xué)習(xí)的過程主要是對(duì)Python課程知識(shí)獲取的過程，側(cè)重點(diǎn)是教師在選擇Python學(xué)習(xí)資源時(shí)難易程度層次分明，課前任務(wù)布置務(wù)必貼合學(xué)生對(duì)Python知識(shí)掌握的實(shí)際情況[6]。學(xué)生在中國大學(xué)MOOC平臺(tái)觀看教師發(fā)布的學(xué)習(xí)視頻，參與論壇討論，完成隨堂作業(yè)，教師根據(jù)學(xué)生線上學(xué)習(xí)軌跡判斷學(xué)生自學(xué)的效果及困惑之處，例如知識(shí)點(diǎn)的觀看時(shí)長、觀看次數(shù);如果某個(gè)知識(shí)點(diǎn)被大部分學(xué)生反復(fù)觀看則說明該知識(shí)點(diǎn)是學(xué)生的疑難點(diǎn)，這也為教師線下課堂如何課程做了很好的鋪墊。

線下課堂課程過程是對(duì)知識(shí)遷移，學(xué)以致用的過程。重點(diǎn)在于通過面對(duì)面的交流解決學(xué)生線上課程的疑惑，通過現(xiàn)場(chǎng)交流和討論解決知識(shí)盲點(diǎn)。學(xué)生通過第一步線上知識(shí)獲取后，必定會(huì)產(chǎn)生如何應(yīng)用于實(shí)踐的疑問。而線下課堂課程就是對(duì)知識(shí)遷移，通過項(xiàng)目實(shí)踐來完成Python課程知識(shí)的學(xué)以致用。根據(jù)線上MOOC自學(xué)情況反饋，教師結(jié)合MOOC平臺(tái)討論區(qū)的情況引導(dǎo)學(xué)生思考，通過面對(duì)面的討論了解學(xué)生疑惑點(diǎn)，并針對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行有的放矢的講解。有了系統(tǒng)的知識(shí)講解后，教師提出項(xiàng)目任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生利用MOOC平臺(tái)學(xué)習(xí)的Python知識(shí)和教師線下課堂強(qiáng)調(diào)的重難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的精準(zhǔn)遷移。線下課堂課程的優(yōu)勢(shì)就在于實(shí)現(xiàn)學(xué)生和教師之間的面對(duì)面交流，因此在學(xué)生完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中，教師的輔助指導(dǎo)也起著舉足輕重的作用。項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，時(shí)刻觀察學(xué)生動(dòng)態(tài)，及時(shí)了解學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題，并給予引導(dǎo)性的解答。同時(shí)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，更要注重培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、互幫互助的精神，在課程過程中適時(shí)引入課程思政，培養(yǎng)學(xué)生成為有能力、有理想的棟梁之才。

3 結(jié)語

Python是一門集實(shí)踐與應(yīng)用為一體的綜合性課程。在Python的整個(gè)課程過程中，線上理論學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，線下實(shí)踐是對(duì)線上知識(shí)精準(zhǔn)遷移的體現(xiàn)[7]。本文深入分析了Python線上MOOC學(xué)習(xí)和線下課程的優(yōu)缺點(diǎn)，從課程環(huán)節(jié)重點(diǎn)探究線上資源和線下交流的有機(jī)結(jié)合方式，針對(duì)線上線下課程特點(diǎn)設(shè)置針對(duì)性的多元化考核方式，形成一套完整的線上線下有機(jī)結(jié)合的課程體系。

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