金融生計(jì)算思維培養(yǎng)探討

王婷

【摘 要】隨著人工智能技術(shù)在金融行業(yè)的深入應(yīng)用，對(duì)金融專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平要求也越來越高。計(jì)算思維能力的提升有助于學(xué)生更有效地使用計(jì)算機(jī)及進(jìn)行二次開發(fā)，對(duì)金融生而言尤為重要。文章以Python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)為依托，提供了培養(yǎng)金融生計(jì)算思維的一些思路和手段，實(shí)踐表明取得了良好效果。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;Python;金融專業(yè)

一、引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)正在以前所未有的速度改變著大量行業(yè)的生態(tài)。員工們的職責(zé)，從相對(duì)低技術(shù)含量的數(shù)據(jù)收集整理、加工分析，過渡到流程分析控制、程序設(shè)計(jì)和決策方向。金融專業(yè)的各個(gè)方向，諸如銀行、證券、財(cái)會(huì)的人力市場(chǎng)，已經(jīng)開始感受到?jīng)_擊：2017年，世界四大會(huì)計(jì)師事務(wù)所不約而同地推出了各自的智能財(cái)務(wù)機(jī)器人;2018年，商業(yè)銀行裁員達(dá)到七萬人以上[1];2020年3月，匯豐銀行提出3.5萬人裁員計(jì)劃。投資銀行也在持續(xù)裁員，但與之相對(duì)應(yīng)的是，高盛加大了程序員的招聘數(shù)量。這些趨勢(shì)，要求我們轉(zhuǎn)變對(duì)金融專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)思路，增加更多的計(jì)算技術(shù)訓(xùn)練，以適應(yīng)發(fā)展和轉(zhuǎn)型的需要。

計(jì)算思維與邏輯思維、實(shí)證思維并列為三大科學(xué)思維[2]。它來源于計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，促使我們用自動(dòng)化、批處理的思路去分析問題、解決問題。自2006年，周以真教授提出計(jì)算思維的概念以來，計(jì)算思維的研究進(jìn)展非常快。我國教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)在2015年發(fā)布的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》中明確指出，計(jì)算機(jī)通識(shí)課程改革，要以計(jì)算思維為導(dǎo)向[3]。對(duì)于金融專業(yè)的學(xué)生來說，掌握計(jì)算思維并投入實(shí)際應(yīng)用，將成為他們的必備技能。

二、金融生程序設(shè)計(jì)語言的選擇

從無到有的創(chuàng)造，對(duì)每一個(gè)學(xué)生來說，都具有強(qiáng)大的吸引力。新生代大學(xué)生，由于長(zhǎng)期接觸電子產(chǎn)品，對(duì)程序的“無所不能”，早已心懷向往。從公共選修課的選課數(shù)據(jù)來看，微信小程序、app設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)、游戲設(shè)計(jì)等課程，供不應(yīng)求。在這些課程里，最能讓學(xué)生體會(huì)到計(jì)算思維魅力的，當(dāng)屬程序設(shè)計(jì)。對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說，能分配在程序?qū)W習(xí)上的時(shí)間有限，如果語法過于繁瑣，一學(xué)期結(jié)束時(shí)，仍在語法細(xì)節(jié)上糾纏，看不到多少實(shí)際的運(yùn)行效果，更看不到對(duì)本專業(yè)學(xué)習(xí)和工作的支撐作用，勢(shì)必打擊學(xué)生編程的興趣，甚至進(jìn)而影響到其學(xué)習(xí)其它計(jì)算機(jī)課程的積極性。所以需要選擇一門合適的入門編程語言。

本校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系，本著以學(xué)生為中心的原則，在教育部高教司及高等學(xué)校計(jì)算機(jī)課程教指委的指導(dǎo)下，經(jīng)過了多輪改革。從早期《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》的單一教學(xué)，到中期的1+N課程試點(diǎn)，直至建立目前的“寬專融”課程體系。其中程序設(shè)計(jì)課程，也經(jīng)歷過VB、C語言和Python的多種嘗試。目前看來，Python比較適合用來做非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的編程啟蒙和計(jì)算思維啟蒙。

Python的主要弱點(diǎn)是執(zhí)行速度較慢，硬件技術(shù)的飛速發(fā)展在一定程度上可以抵消這個(gè)弱勢(shì)，而Python的優(yōu)點(diǎn)則非常突出：

1）語法優(yōu)雅簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂;結(jié)構(gòu)直觀，以縮進(jìn)的方式明確層次關(guān)系，便于理解和調(diào)試;面向?qū)ο?，代碼易于復(fù)用。

2）提供多達(dá)13萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)展庫，涉及數(shù)據(jù)計(jì)算、分析和處理的有NumPy、pandas、arch、pylab等，它們可以有效屏蔽底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，以相對(duì)更接近金融學(xué)公式的寫法來實(shí)現(xiàn)程序的設(shè)計(jì)思路，有助于學(xué)生將關(guān)注點(diǎn)聚焦于問題分析和處理方法。

3）有大量的字符串內(nèi)置函數(shù)和推導(dǎo)式，便于矩陣類數(shù)據(jù)運(yùn)算，為金融數(shù)據(jù)建模和計(jì)算提供了便利。

三、針對(duì)金融專業(yè)的Python教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)主要設(shè)計(jì)為三個(gè)層次：語法教學(xué)方面，要求熟練掌握Python語言的基本語法，了解程序的調(diào)試方法，理解面向?qū)ο缶幊痰南嚓P(guān)概念和函數(shù)式編程模式，能熟練使用常用庫。能力方面，要求學(xué)生熟悉常用計(jì)算機(jī)算法，能獨(dú)立分析問題并編寫代碼形成自動(dòng)化的解決方案。素養(yǎng)方面，提升學(xué)生的計(jì)算思維能力，包括進(jìn)一步加深對(duì)計(jì)算機(jī)硬軟件機(jī)制的了解，理解抽象、構(gòu)造、遞歸和迭代等計(jì)算思維常用手段。

（二）教學(xué)內(nèi)容

由于需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)比較多，我們將課程分為課內(nèi)和課外兩個(gè)部分，課內(nèi)教學(xué)48課時(shí)課外自修24課時(shí)。在48個(gè)課時(shí)里，綜合考慮語法、計(jì)算思維和金融專業(yè)三方面的結(jié)合，將理論知識(shí)充分融進(jìn)實(shí)踐應(yīng)用中，有效提升學(xué)生用計(jì)算思維去分析解決問題的能力。

在教材的選擇上，由于沒有現(xiàn)成的面向金融專業(yè)的Python入門級(jí)課本，所以目前仍然選擇了通用型Python教材，以董付國的《Python程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與應(yīng)用》為主，適當(dāng)補(bǔ)充數(shù)據(jù)分析處理方面的章節(jié)和案例，學(xué)時(shí)分配如表1所示：

課外學(xué)時(shí)主要用于學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，課內(nèi)教學(xué)主要以案例串聯(lián)起相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用、知行合一。案例按關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)分組，主要案例組設(shè)計(jì)如表2所示：

各案例組既有獨(dú)立性，也有關(guān)聯(lián)性。例如繪圖中的數(shù)據(jù)，來源于數(shù)據(jù)分析和向量組。在每個(gè)案例組中，通常有兩個(gè)漸進(jìn)式的例題，由易至難或由共性到專業(yè)。例如階梯式計(jì)算，由貼近日常的水電費(fèi)計(jì)算，過渡到與金融相關(guān)的個(gè)稅計(jì)算。在數(shù)據(jù)分析中，由學(xué)生的成績(jī)分析，擴(kuò)展至證券數(shù)據(jù)分析。比較復(fù)雜的案例，會(huì)使用兩周的時(shí)間來完成。

（三）教學(xué)手段

由于時(shí)間緊，任務(wù)重，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)形式已經(jīng)不能適應(yīng)課程需要，所以本課程在開課之初的設(shè)計(jì)時(shí)，就穿插了多種教學(xué)手段，充分借鑒了目前比較成熟的翻轉(zhuǎn)課堂模式。

在課外自學(xué)課時(shí)中，要求學(xué)生利用超星學(xué)習(xí)通、微信雨課堂等平臺(tái)觀看小視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)并完成相應(yīng)章節(jié)測(cè)試。在這個(gè)過程中，教師可以通過平臺(tái)收集的數(shù)據(jù)，例如視頻的重復(fù)觀看次數(shù)，每個(gè)小題的得分率等，了解到學(xué)生在哪些知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)上遇到的阻礙比較大，從而及時(shí)調(diào)整后續(xù)課堂教學(xué)的重點(diǎn)。有的放矢的教學(xué)，有效提高了學(xué)習(xí)效率。

課堂教學(xué)主要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。課前以統(tǒng)調(diào)數(shù)據(jù)和測(cè)試成績(jī)?yōu)橐罁?jù)，按每個(gè)班的特點(diǎn)，將學(xué)生劃分為幾種類型，例如語法細(xì)節(jié)掌握比較好的、算法思路清晰的、調(diào)試耐心的、表達(dá)能力強(qiáng)的等。在此基礎(chǔ)上，將學(xué)生分成5人小組，每一組中盡量包含更多類型的學(xué)生。教師先進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，然后引出課堂主要案例，提出部分思路，接下來由小組各自討論實(shí)現(xiàn)的方法并編寫代碼進(jìn)行驗(yàn)證。最終各小組形成解決該類問題的要點(diǎn)文檔，并在班級(jí)群內(nèi)傳閱，以開闊大家的思路。這個(gè)分析、驗(yàn)證和總結(jié)的過程，就是不斷錘煉學(xué)生計(jì)算思維的過程，讓他們逐漸明了，哪些問題，用哪些手段，就可以變成計(jì)算機(jī)能解決的問題。讓他們深刻理解到，有時(shí)候?yàn)榱朔椒ǖ耐ㄓ眯愿鼜?qiáng)，代碼的魯棒性更好，我們會(huì)引入一些讓問題看上去更復(fù)雜的元素。

課后作業(yè)要求獨(dú)立完成，有選做和必做兩個(gè)部分。選做題難度較高，不要求上交，正確答案一周后會(huì)直接公布在班級(jí)群中。

（四）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)價(jià)體系中增加對(duì)計(jì)算思維的考查部分，主要方法有二：一是將平時(shí)成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中的占比提高到百分之五十，二是在期末考試中增加分析類題型。平時(shí)成績(jī)中，除了常規(guī)的考勤、課前成績(jī)和作業(yè)成績(jī)外，小組的總結(jié)文檔成績(jī)占到百分之四十。文檔不規(guī)定具體的形式，學(xué)生上交的有條目式、表格式、流程圖式和思維導(dǎo)圖式等。這部分成績(jī)要求教師在日常教學(xué)中勤觀察、嚴(yán)要求，避免有學(xué)生混水摸魚。

（五）實(shí)施效果

以上教學(xué)施行了兩個(gè)學(xué)期，從考查結(jié)果來看，百分七十三的學(xué)生初步建立了編程分析二維數(shù)據(jù)的能力，能生成直觀化的數(shù)據(jù)分析圖形，遠(yuǎn)高于前期C語言教學(xué)時(shí)百分之二十一的數(shù)據(jù)。程序設(shè)計(jì)題的得分率達(dá)到百分之八十三，為后續(xù)的金融大數(shù)據(jù)分析和金融時(shí)間序列分析等課程打下了良好的基礎(chǔ)。

從收集的反饋數(shù)據(jù)來看，學(xué)生普遍表示難度適中，多數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌颡?dú)立完成或檢索資料后獨(dú)立完成;在編程的過程中能體驗(yàn)到成就感，加強(qiáng)了學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣和信心。部分同學(xué)主動(dòng)提出，希望能得到后期自學(xué)的渠道和素材。

四、結(jié)語

為適應(yīng)新形勢(shì)下的工作環(huán)境，迎接人工智能時(shí)代的到來，金融專業(yè)的學(xué)生應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)變計(jì)算機(jī)課程體系的重心，注重計(jì)算思維的培養(yǎng)和編程能力的提升。通過合理的設(shè)計(jì)，程序課與金融專業(yè)課可以起到一個(gè)良好的互相促進(jìn)作用。專業(yè)課為程序課提供素材，提高代碼的實(shí)用性，程序課為專業(yè)課提供實(shí)現(xiàn)手段，促進(jìn)學(xué)生對(duì)公式和計(jì)算思維、自動(dòng)化處理的理解。在后續(xù)階段，一方面嘗試引入各類競(jìng)賽和考級(jí)，以考促學(xué)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，仍需加強(qiáng)跨專業(yè)合作，與金融專業(yè)教師增加交流和探討，提供更多與專業(yè)結(jié)合更緊密的項(xiàng)目和案例。

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