新工科背景下Python教學探討與實踐

許洪云 陳朝焰

摘? 要： 新工科背景下Python程序設(shè)計已成為大部分高校開設(shè)的大數(shù)據(jù)公共課程。本章以“計算思維與Python程序設(shè)計”課程為例，結(jié)合教學實踐，從教學內(nèi)容設(shè)計、教學手段設(shè)計、考核方式設(shè)計等方面闡述整個教學框架，探索優(yōu)化適合本校學生的教學模式和方法，挖掘?qū)W生學習的內(nèi)驅(qū)力。教學實踐證明，提出的教學框架一定程度上有助于提高教學效果，提高學生的編程樂趣。

關(guān)鍵詞： 新工科; Python; 教學探索; 教學質(zhì)量

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）02-96-03

Abstract： The Python programming course has become the public course about big data in the context of New Engineering. Taking the course of "Computational Thinking and Python Programming" as an example， combined with teaching practice， this paper expounds the whole teaching framework on the design of teaching content， teaching measures and evaluation methods， and explores and optimizes the teaching mode and teaching method that are suitable for the students in our school to excavate the internal driving force of students in learning. The teaching practice shows that， to some extent， the proposed teaching framework is helpful to improve teaching effect and make the programming more enjoyable.

Key words： New Engineering; Python; teaching exploration; teaching quality

0 引言

2017年7月國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，12月國家工業(yè)和信息化部發(fā)布《促進新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃（2018-2020年）》。2018年3月起，教育部將Python列入全國計算機等級考試科目，在計算機二級考試中加入了“Python語言程序設(shè)計”。Python的簡潔高效、解釋性、可擴展性、生態(tài)性等特征使其備受歡迎，目前Python在網(wǎng)站開發(fā)、金融分析、大數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)爬蟲等多個領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用， 大數(shù)據(jù)時代下Python語言市場對人才的需求正處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

Python程序設(shè)計作為我校大數(shù)據(jù)方向的核心編程基礎(chǔ)技術(shù)之一，不僅為非計算機專業(yè)的學生提供后續(xù)專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)分析的一個工具支撐，也為計算機專業(yè)學生在后續(xù)學習大數(shù)據(jù)的其他相關(guān)課程如“數(shù)據(jù)挖掘”、“機器學習”等奠定了知識基礎(chǔ)，為學生進一步開展軟件工程訓練和實踐，最終實現(xiàn)學生程序基礎(chǔ)、領(lǐng)域興趣和綜合能力三者統(tǒng)一[1]。因此，探索新工科背景下高校Python教學既有意義也有必要，這也符合當今大數(shù)據(jù)時代發(fā)展的趨勢。

1 教學框架設(shè)計

1.1 教學內(nèi)容設(shè)計

“計算思維與Python程序設(shè)計”是我校卓越商科的通識教育課程，是非計算機專業(yè)學生的入門編程語言，共32學時。教材主要采用李東方等編著的《Python程序設(shè)計基礎(chǔ)》（第2版）[2]。課程將知識模塊分為線上學習與線下學習兩部分。線上學習讓學生在本校的SPOC平臺中觀看教師預(yù)先錄制好的視頻。線下學習，主要是利用課堂這個實體根據(jù)不同知識模塊進行不同形式的傳授。課程教學的主要任務(wù)是讓學生掌握Python基本知識，并通過Python綜合應(yīng)用來鞏固強化學生的基礎(chǔ)知識，激發(fā)學生的編程樂趣[3]。Python課程體系框架，如表1所示。

1.2 教學手段設(shè)計

根據(jù)學生專業(yè)的實際情況，課程教學采用混合教學模式，并通過多媒體技術(shù)等策略，改革傳統(tǒng)教學方法，多角度提升課堂教學效果， 探索新工科背景下Python教學的新模式。

1.2.1 混合教學模式

課程采用線上SPOC平臺以及線下學習相結(jié)合的混合教學模式，如表2所示。開課前，教師在線上SPOC平臺上傳課程簡介、課程大綱等內(nèi)容供學生了解課程概要，并上傳基礎(chǔ)語法知識模塊的相關(guān)錄制視頻，要求學生自學完成。平臺提供的學習進度監(jiān)督功能，可以有效輔助教師了解學生學習視頻動態(tài);線下學習根據(jù)學生學習情況來調(diào)整課程進度，課堂上針對重難點知識或者學生易錯的地方采用傳統(tǒng)講授法，并通過實踐使學生理解并掌握知識點。表2最后三部分知識模塊主要采用涉及實際問題的案例分析法，是對前面的基礎(chǔ)語法知識的綜合應(yīng)用和相關(guān)拓展。

在課程后期階段，根據(jù)課程學時情況和學生學習情況對部分內(nèi)容采取翻轉(zhuǎn)課堂模式。例如，Python生態(tài)模塊既提供了案例分析，讓學生了解內(nèi)置庫和第三方庫等相關(guān)內(nèi)容，然后在課堂上布置一個開放性任務(wù)進行知識拓展，讓學生來設(shè)計一些有趣的案例，自學完成，并把學習中存在的問題或結(jié)果帶到課堂上來交流和展示。例如，描述關(guān)于個人簡介的一段話或者找一本自己喜愛的電子書籍或政府報告等內(nèi)容，進行分析，用云圖展示出來，并說明原因。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段

根據(jù)教學內(nèi)容，利用多媒體技術(shù)、有效設(shè)計PPT課件等手段輔助教學，抓住學生的視覺和聽覺。課堂上，充分利用其他一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐。例如，利用問卷星或SPOC平臺在課堂上進行理論測試，了解學生對語法內(nèi)容的理解程度，突出呈現(xiàn)重難點知識。對錯誤較多的題目，老師要適當講解，幫助學生及時發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學生學習的熱情;注重課堂上和學生之間的互動，了解學生對知識點的掌握情況，發(fā)揮教師在課堂上的主導作用。

在這個互聯(lián)網(wǎng)+教育時代，網(wǎng)絡(luò)上的課程學習資源非常豐富。教師可以推薦優(yōu)質(zhì)的MOOC資源及公眾號等供學生課后參考繼續(xù)學習。例如，北京理工大學嵩天老師、山東工商學院董付國老師等提供的Python系列課程。

1.3 教學考核設(shè)計

根據(jù)課程課時較少，實踐較多等特點，設(shè)計一種綜合性的、更客觀準確的過程評價考核體系尤為必要[4]。因此，在成績評定體系引入授課過程中不同形式的考核，強化平時考核的力度和手段。將課程的考核方式分為內(nèi)容考核、實踐考核以及結(jié)果考核三個環(huán)節(jié)，如表3所示。利用課堂提問以及問卷星手段，對學生理論知識理解掌握情況進行考核;圍繞教學目標設(shè)計實踐考核，包括實驗報告和限時加分思考題的設(shè)計。根據(jù)學生的完成情況，對重難點問題指導答疑。通過考核結(jié)果，教師可以及時發(fā)現(xiàn)學生存在的問題，從而調(diào)整教學進度。因此，實現(xiàn)多元化考核評價標準使考核成績更加真實、客觀。

在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，通過不斷完善教學手段和教學內(nèi)容，在一定程度上可以有效激發(fā)學生的編程樂趣，挖掘?qū)W生學習的內(nèi)驅(qū)力，提升學生的計算思維能力。在我校的教務(wù)管理系統(tǒng)中，“計算思維與Python程序設(shè)計”課程，學生對教師的評價指標從2018-2019⑴學期的92.097分到2019-2020⑴學期的92.269分;學生對課程的興趣度也從89.05%達到了91.46%。

2 小結(jié)

本文根據(jù)“計算思維與Python程序設(shè)計”課程和本校學生的特點，從教學內(nèi)容、教學手段、教學考核等三方面闡述Python基礎(chǔ)課程的教學框架，激發(fā)學生的編程樂趣，挖掘?qū)W生學習的內(nèi)驅(qū)力，這也是在實際授課過程中關(guān)于Python課程教學的初步建設(shè)和探索。作為卓越商科的通識教育課程，該課程后期將逐步嘗試基于MOOC環(huán)境的Python多元化教學，推動學生知識內(nèi)化[5];另外，由于學生的學習能力和掌握知識情況有差異，后期會根據(jù)學生的學習情況進行分組，逐步完善和優(yōu)化創(chuàng)新課程教學新模式，提高課程的教學質(zhì)量，把Python程序設(shè)計基礎(chǔ)課程建設(shè)好，這也為我校新工科背景下卓越商科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)進行探索與實踐提供了借鑒。

參考文獻（References）：

[1] 嵩天，黃天羽，禮欣.Python語言.程序設(shè)計課程教學改革的理想選擇[J].中國大學教學，2016.2：42-47

[2] 李東方，文欣秀，張向東等，Python程序設(shè)計基礎(chǔ)（第2版）[M].電子工業(yè)出版社，2020.

[3] 黃淑芹，張海，王淮生.興趣驅(qū)動的Python語言課程教學改革研究[J].電腦知識與技術(shù)，2020.16.

[4] 許洪云，陳朝焰，張晶.新工科背景下高校信息素養(yǎng)課程教改實踐[J].電腦知識與技術(shù)，2019.15.

[5] 薛紅梅，申艷光，生龍，孫勝娟.基于MOOC的Python程序設(shè)計教學實踐及應(yīng)用[J].軟件導刊（教育技術(shù)），2019.18.