新商科背景下面向跨專業(yè)學(xué)生的Python程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)研究

錢之琳

（上海對外經(jīng)貿(mào)大學(xué)統(tǒng)計(jì)與信息學(xué)院，上海 201620）

1 背景

以全國教育大會為契機(jī)，新商科理念也順應(yīng)而生。當(dāng)今社會正處于大數(shù)據(jù)和人工智能的巨大浪潮之中，新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正如火如荼進(jìn)行，新技術(shù)新模式潛移默化地改變了人們的思維、生產(chǎn)、學(xué)習(xí)方式。隨著互聯(lián)經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)等概念的誕生，商科也進(jìn)入了新的時(shí)代，以此回應(yīng)科技、社會、經(jīng)濟(jì)所帶來的挑戰(zhàn)。同時(shí)人工智能等新一代信息技術(shù)對高等商科教育也帶來了“范式”轉(zhuǎn)換的挑戰(zhàn)[1]，現(xiàn)如今掌握了專業(yè)領(lǐng)域知識和信息技術(shù)技能的復(fù)合人才在就業(yè)市場非常緊缺，計(jì)算機(jī)課程的開設(shè)對新商科背景下各學(xué)科體系的建設(shè)和復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)越來越重要，這也已經(jīng)成為新商科應(yīng)對諸多復(fù)雜挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)程序設(shè)計(jì)語言課程，既適應(yīng)了大數(shù)據(jù)及人工智能時(shí)代的需求，也培養(yǎng)了學(xué)生在科研、就業(yè)及升學(xué)等多方面具有跨專業(yè)能力的綜合競爭力。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃高速發(fā)展，Python程序設(shè)計(jì)語言因其簡潔的語法、強(qiáng)大的功能和免費(fèi)開源等特性，逐漸成為使用最廣泛和最熱門的編程語言之一。以Python語言作為工具開展程序設(shè)計(jì)相關(guān)課程的教學(xué)，既培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算機(jī)編程技能，又培養(yǎng)了學(xué)生跨專業(yè)的復(fù)合技能，以此提升學(xué)生的就業(yè)升學(xué)的競爭力。

本課程順應(yīng)商科院校各專業(yè)的特點(diǎn)，以Python程序設(shè)計(jì)語言的基本語法和進(jìn)階技能作為教學(xué)基礎(chǔ)，并以目標(biāo)問題的求解作為導(dǎo)向，通過提出問題、設(shè)計(jì)方法、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)、編寫程序、歸納總結(jié)等幾個(gè)方面，使理論與實(shí)踐密切結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)問題求解全過程。通過案例分析和項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生利用Python進(jìn)行諸如數(shù)據(jù)處理、分析和可視化的能力，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)編程基本技能，從而養(yǎng)成計(jì)算思維和數(shù)據(jù)分析能力，為解決本專業(yè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際問題和需求提供幫助，最終提升學(xué)生跨學(xué)科融合的綜合素養(yǎng)和就業(yè)競爭力，為專業(yè)發(fā)展和復(fù)合型人才培養(yǎng)提供支撐。

2 現(xiàn)存問題

本課程基于Python語言開展教學(xué)，圍繞商科學(xué)校的辦學(xué)特色，以提升學(xué)生信息技術(shù)綜合素養(yǎng)為核心，以培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和計(jì)算思維能力為導(dǎo)向，經(jīng)過一定教學(xué)周期的摸索，也發(fā)現(xiàn)了面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的程序設(shè)計(jì)語言課程教學(xué)的一些現(xiàn)存問題。

2.1 學(xué)生編程基礎(chǔ)薄弱

本課程教學(xué)對象均為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，學(xué)生初始具備的計(jì)算機(jī)水平參差不齊。絕大多數(shù)學(xué)生是計(jì)算機(jī)編程零基礎(chǔ)起步，之前完全沒有接觸過任何與計(jì)算機(jī)編程相關(guān)的內(nèi)容。甚至有零星學(xué)生之前完全沒有接觸過計(jì)算機(jī)。但也有一些學(xué)生因?yàn)閷I(yè)需求簡單自學(xué)過C語言、Java語言等。學(xué)生的編程基礎(chǔ)較弱是面向跨專業(yè)學(xué)生開設(shè)Python程序設(shè)計(jì)課程的首要問題。

2.2 課程教學(xué)內(nèi)容繁多

Python作為廣泛應(yīng)用的熱門編程語言，其涵蓋的知識點(diǎn)很多?；A(chǔ)語法教學(xué)從簡單的輸入輸出，到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再到基本的邏輯控制結(jié)構(gòu)，再到函數(shù)、面向?qū)ο螅约拔募僮?、異常處理，將這些內(nèi)容講精講透，就需要較多教學(xué)課時(shí)的支撐。這還不包括一些擴(kuò)展的知識點(diǎn)，如正則表達(dá)式、協(xié)程、并發(fā)、元編程等。此外在課程體系里還有基于Python的數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)可視化板塊，如 Numpy、Matplotlib、Pandas、Seaborn等模塊的使用以及使用Python語言進(jìn)行簡單的機(jī)器學(xué)習(xí)等等。課程體系中有些內(nèi)容還需要其他計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的支撐，如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，這在一定程度上增加了跨專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，也降低了他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。課程教學(xué)內(nèi)容如何合理安排是本課程開展教學(xué)面臨的第二大問題。

2.3 教學(xué)方式方法變革

現(xiàn)今社會形勢也給未來的教學(xué)模式提出了多樣化需求。線下的傳統(tǒng)課程教學(xué)和線上的新型網(wǎng)絡(luò)教學(xué)要無縫融合。如何減少基礎(chǔ)教學(xué)的枯燥乏味，如何加強(qiáng)教師和學(xué)生的溝通交流，如何提升學(xué)生的動手實(shí)踐能力，如何把本課程和學(xué)生自身專業(yè)領(lǐng)域結(jié)合，都是本課程在教學(xué)路線和方式上面臨的第三大問題。

3 教學(xué)改革

結(jié)果導(dǎo)向的教育（Outcome-based Education,OBE）提出要明確地聚焦于最終有意義的結(jié)果并以最終的結(jié)果來反向設(shè)計(jì)教育過程[2]。作為一種以學(xué)習(xí)者為中心、學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向的教育哲學(xué)思想，可以適應(yīng)高等教育學(xué)生生源結(jié)構(gòu)多元化的需求。同時(shí)也可以滿足對教師角色轉(zhuǎn)變、教學(xué)形式改變和教學(xué)成果識別等要求[3]。OBE教育模式用學(xué)習(xí)成果驅(qū)動代替以往的教學(xué)內(nèi)容驅(qū)動，以此提高教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成教育目的。

本課程教學(xué)基于OBE理念，從學(xué)生能力培養(yǎng)的角度出發(fā)，以學(xué)為中心的教學(xué)方法手段改革、以用為中心的教學(xué)內(nèi)容形式創(chuàng)新作為兩個(gè)基本線路，在教學(xué)中充分應(yīng)用線上線下融合、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)驗(yàn)案例模擬等多種教學(xué)方法手段，以結(jié)果和目標(biāo)驅(qū)動，完成教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)體系完善、教學(xué)模式探索、課程案例積累、科研技術(shù)支撐。本課程教學(xué)改革主要包括教學(xué)對象改革、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方式改革、教學(xué)平臺改革和教學(xué)評估改革。

3.1 教學(xué)對象改革

OBE模式不同于傳統(tǒng)教學(xué)聚焦于課程結(jié)構(gòu)，將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果框架上。本課程教學(xué)對象的起點(diǎn)和水平參差不齊，學(xué)生自身的專業(yè)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)多樣化，采用傳統(tǒng)的固定化一概而論式教學(xué)顯然不適合。所以在開始課程教學(xué)前，首先在線上平臺建立了一套設(shè)計(jì)好的分級測試題目，再根據(jù)分級測試的結(jié)果進(jìn)行精細(xì)化分析，劃分教學(xué)對象為兩個(gè)級別。即根據(jù)測試結(jié)果推斷學(xué)生初始具備的實(shí)際計(jì)算機(jī)能力和編程能力情況，將學(xué)生分為基礎(chǔ)班和進(jìn)階班兩個(gè)教學(xué)班級，分別制定教學(xué)方案和路線。

雖然將課程分為兩個(gè)教學(xué)班級進(jìn)行教學(xué)，但每個(gè)班級的人員并不是自始至終一味地固定不變。隨著教學(xué)的推進(jìn)，會階段性地根據(jù)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和主觀能動性，動態(tài)調(diào)整各班級的教學(xué)名單。教學(xué)路線在后期也有融合，最終兩個(gè)班級的學(xué)生都會歸于同一個(gè)目標(biāo)結(jié)果。這樣也是基于OBE模式的理念，一切教學(xué)都是以學(xué)生作為標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向，在教學(xué)活動中以持續(xù)提升每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)或能力作為第一宗旨。充分尊重每個(gè)學(xué)生的不同特質(zhì)，最大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。

3.2 教學(xué)內(nèi)容改革

不同于以往傳統(tǒng)教學(xué)中教學(xué)安排和日程的固定不變，本課程因?yàn)閷W(xué)生分為兩個(gè)動態(tài)的班級進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容也是根據(jù)學(xué)生的反饋在動態(tài)變化的。

課程教學(xué)內(nèi)容安排大致可以分為兩個(gè)階段，一是基礎(chǔ)語法階段，二是數(shù)據(jù)科學(xué)階段?；A(chǔ)班在第一階段按照教學(xué)對象零基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)循序漸進(jìn)教學(xué)Python基礎(chǔ)語法。進(jìn)階班在第一階段不再按部就班地大篇幅講解Python語言的基本語法，而是將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到程序設(shè)計(jì)的進(jìn)階方法和技巧的教學(xué)。更多的關(guān)注點(diǎn)是知識的系統(tǒng)性和各部分知識之間內(nèi)在邏輯聯(lián)系。增加了一些高階的主題，諸如對象引用與可變性、可迭代對象迭代器與生成器、推導(dǎo)式、正則表達(dá)式等，并在教學(xué)中穿插基礎(chǔ)語法的回顧，以此帶領(lǐng)學(xué)生更深層次地理解程序設(shè)計(jì)語言的構(gòu)造體系，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際問題求解的能力。本課程第一階段教學(xué)過程中會進(jìn)行一到兩次階段性教學(xué)成果評估，使教師能掌握各班級學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，并動態(tài)調(diào)整班級人員和教學(xué)內(nèi)容。

本課程第二階段學(xué)習(xí)將逐漸使兩個(gè)班級的教學(xué)進(jìn)度融合。這一階段主要教授與科學(xué)計(jì)算相關(guān)的Python第三方模塊，諸如 Numpy、Matplotlib、Pandas、Seaborn 等模塊的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和使用方法。再結(jié)合修讀學(xué)生的各自專業(yè)特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展趨勢，在課程教學(xué)方案里增加跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的課程案例模塊，適時(shí)融合成熟的前沿科技，開展諸如金融科技、貿(mào)易統(tǒng)計(jì)等方面的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析案例的構(gòu)建和研討，將知識點(diǎn)融入案例，提高學(xué)生自身專業(yè)與本課程的融合度，使學(xué)生學(xué)有所得、學(xué)能所用，同時(shí)也提高了學(xué)生對本課程的認(rèn)可度和興趣度。

3.3 教學(xué)方式改革

本課程教學(xué)中充分應(yīng)用線上線下融合、翻轉(zhuǎn)課堂、實(shí)驗(yàn)案例模擬等多種教學(xué)方法手段，采用較寬松靈活的教學(xué)方式，建立線上線下、課前課上課后的多層次教學(xué)體系。

Python程序設(shè)計(jì)課程已經(jīng)進(jìn)過多輪教學(xué)周期的教學(xué)摸索，教學(xué)效果反饋良好。已具備較完整的教學(xué)資料，積累了部分課程案例和課程視頻，形成了比較完備的教學(xué)文件體系。因此在教學(xué)中對線上線下融合的教學(xué)方式做了初步的探索，將基礎(chǔ)階段的教學(xué)內(nèi)容、視頻和資源，利用校園網(wǎng)Blackboard平臺（BB平臺）進(jìn)行線上共享，一是方便進(jìn)階班學(xué)生常學(xué)常新和查漏補(bǔ)缺，二是方便基礎(chǔ)班學(xué)生自學(xué)和鞏固知識。在教學(xué)上留給學(xué)生一定的自由度，以滿足每個(gè)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)需求和進(jìn)度。

課程第一階段基本內(nèi)容教授完畢后，增加開放性問題實(shí)踐環(huán)節(jié)。鼓勵學(xué)生利用本課程的知識和方法，解決與其專業(yè)相關(guān)的問題。以2～3人自組團(tuán)隊(duì)，共同完成選題、設(shè)計(jì)、開發(fā)和文檔編寫。以培養(yǎng)學(xué)生快速學(xué)習(xí)能力、綜合運(yùn)用知識能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，構(gòu)建教學(xué)創(chuàng)新體系。

輔助以線上BB平臺，增加與課程相關(guān)的延伸學(xué)習(xí)資源，共享部分開放數(shù)據(jù)，設(shè)置開放話題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和研究探索的能力。線下課堂適當(dāng)增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，利用翻轉(zhuǎn)課堂提高學(xué)生在課程教學(xué)過程中的參與度。

在線上課程平臺共享教學(xué)資源，與學(xué)生建立線上聯(lián)絡(luò)，及時(shí)收集學(xué)生反饋與需求。線下課堂采用啟發(fā)式、討論式、案例式教學(xué)，強(qiáng)化基本技能訓(xùn)練和綜合能力的培養(yǎng)。鼓勵學(xué)生課前自學(xué)、課上參與、課后拓展，引導(dǎo)學(xué)生把被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)有所得學(xué)能所用。

3.4 教學(xué)平臺改革

課程教學(xué)不再局限于線下課堂的傳統(tǒng)教學(xué)，順應(yīng)時(shí)代和學(xué)生的需求，本課程利用多個(gè)線上平臺進(jìn)行輔助教學(xué)。為了方便教學(xué)資源積累、管理與分享，更好地服務(wù)學(xué)生，目前已經(jīng)在學(xué)校Blackboard平臺上建立了課程，建設(shè)了課件、軟件、教學(xué)視頻等教學(xué)資源。在課程教學(xué)過程中將繼續(xù)開展網(wǎng)站建設(shè)，補(bǔ)充與課程相關(guān)的延伸學(xué)習(xí)資源和開放數(shù)據(jù)等資源。不同于參與線下課堂聽課的局限性，本課程教學(xué)過程中利用騰訊會議同步在線上進(jìn)行直播教學(xué)，方便無法到線下聽課的學(xué)生開展學(xué)習(xí)。并通過網(wǎng)絡(luò)通信工具和學(xué)生保持緊密聯(lián)系，為學(xué)生答疑解惑，及時(shí)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，也方便教師動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和路線。

3.5 教學(xué)評估改革

基于教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的改變，教學(xué)評估方式也不再局限于課程成績和課堂教學(xué)的評估。課程內(nèi)容本身不再是評估的焦點(diǎn)，而是轉(zhuǎn)移到學(xué)生是否獲得了相應(yīng)的能力。并且教學(xué)效果的檢驗(yàn)不僅應(yīng)當(dāng)包含定量分析學(xué)生的學(xué)習(xí)成果與預(yù)定教學(xué)目標(biāo)匹配程度的正向考核過程，還應(yīng)當(dāng)包含反向評估過程，從而形成教學(xué)考核和評價(jià)體系的可持續(xù)改進(jìn)[4]。本課程以課程目標(biāo)、教學(xué)隊(duì)伍、課程資源、教學(xué)過程、教學(xué)效果和課程管理這六個(gè)方面作為評估體系的基本構(gòu)成[5]，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)地動態(tài)改進(jìn)，即根據(jù)學(xué)生的需求、愿望和基礎(chǔ)開展教學(xué)，并對學(xué)生的持續(xù)反饋進(jìn)行分析，進(jìn)而完成教學(xué)策略的動態(tài)調(diào)整。因此本課程首先關(guān)注學(xué)生的自我評價(jià)，學(xué)生將在學(xué)習(xí)結(jié)束后，反思自己是否獲得了想要的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而運(yùn)用有效的教學(xué)評價(jià)進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)。

學(xué)生個(gè)體的多樣性使得教學(xué)策略多樣性、培養(yǎng)目標(biāo)多樣性，繼而評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)也是多樣化的。除了學(xué)生評教和課程成績之外，這個(gè)評估指標(biāo)很難量化。教學(xué)過程中的考試、階段性小測試、小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂記錄、課堂活躍度、小組項(xiàng)目成果等，都是學(xué)生學(xué)有所得能力成長的證據(jù)。

另外也有一些非量化的反饋能側(cè)面反映本課程的教學(xué)效果。例如，在本課程教學(xué)完成后，有部分學(xué)生利用所學(xué)知識，能夠組隊(duì)參加各類數(shù)據(jù)分析競賽并取得優(yōu)異成績；有部分學(xué)生能活學(xué)活用，在本專業(yè)領(lǐng)域嘗試創(chuàng)新突破，參與完成一些科研項(xiàng)目；本課程作為計(jì)算機(jī)大類的基礎(chǔ)課程，從其他教師和教學(xué)團(tuán)隊(duì)的反饋來看，學(xué)生學(xué)完本課程后，利用所學(xué)知識和技能，繼續(xù)學(xué)習(xí)諸如數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、文本分析等其他相關(guān)課程，能夠得到本課程知識體系的有力支撐。

本課程根據(jù)周期性“評估―反饋―改進(jìn)”來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的持續(xù)改進(jìn)，反向引導(dǎo)課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)和教學(xué)體系的改良，進(jìn)而達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)和結(jié)果，保障高質(zhì)量的教學(xué)。

4 結(jié)語

當(dāng)今時(shí)代對新商科人才的要求，不再局限于專業(yè)領(lǐng)域的能力，而是隨著科技的飛速發(fā)展，對人才培養(yǎng)提出了更高層次的需求，培養(yǎng)具有跨學(xué)科跨專業(yè)綜合素養(yǎng)的復(fù)合型人才勢在必行。利用程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行專業(yè)問題求解，正是大數(shù)據(jù)、人工智能高速發(fā)展的信息時(shí)代對專業(yè)人才最迫切的需求。本課程教學(xué)基于OBE教育理念，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，從單純的課堂講授轉(zhuǎn)變到多種模式混合多種層次融合的教學(xué)模式，因材施教、閉環(huán)改進(jìn)，設(shè)計(jì)教學(xué)方法、完善教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)案例實(shí)踐、啟發(fā)創(chuàng)新思維，對新商科背景下復(fù)合型人才的培養(yǎng)和成長提供良好的支撐。