基于學科融合的課程改革探索

趙奇?寧愛軍

摘要：學科融合是學科發(fā)展的必然趨勢，同時也是提高教學水平和教學質(zhì)量的方法之一。深入剖析了“Python程序設計”課程中如何進行學科融合，分析了當前Python程序設計教學中存在的各種問題，并提出了相應的解決辦法。以經(jīng)濟管理類專業(yè)為例，闡述了如何在教學中進行學科融合，并通過學科融合逐步提升學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。

關鍵詞：學科融合；Python；課程改革

一、前言

目前，在教學中單一學科內(nèi)容已經(jīng)不能滿足教學發(fā)展的需要。學生在學習過程中需要掌握本學科的相關知識，并且還應具備同其他學科交叉融合的能力，即學生們需要通過本學科所學知識對其他學科中遇到的問題進行求解。這種綜合素質(zhì)才是學生日后走入社會所必備的技能。因此，學科融合是大學教育發(fā)展的必然趨勢，其目的是將多個學科資源進行有效整合，以解決實際問題，并且在問題探究的過程中全面培養(yǎng)和訓練學生的綜合素養(yǎng)[1]。

“Python程序設計”課程是一門專業(yè)性非常強的基礎課程。在學科融合背景下，更應該發(fā)揮其應用型語言的特點，將課程教學內(nèi)容融入其他學科，以培養(yǎng)學生利用工具解決實際問題的能力。

二、傳統(tǒng)編程語言授課方式存在的問題

2022年起，天津科技大學開始為全校非計算機專業(yè)部分學院大一新生開設“Python程序設計”課程，課程主要內(nèi)容包括通過教師授課講解相關知識并通過程序演示進行課堂教學，同時鼓勵學生利用機房自主編寫程序并以完成實驗的方式深入理解。該課程評估方式由過程性考核分數(shù)與期末考試成績共同組成。經(jīng)過一年的教學后，發(fā)現(xiàn)該課程存在以下幾個問題：

（一）與傳統(tǒng)編程語言存在較大差異

在之前的教學中，主要教授C語言和VB語言，這兩種編程語言與Python存在較大差別。在教學中，C語言通常通過求解數(shù)據(jù)問題講解相應知識點，因此在課程中包括了較多數(shù)學問題求解的內(nèi)容。與C語言不同，Python作為一種輕語法的編程語言，其語法結(jié)構較為松散，且具有豐富的第三方庫，很多問題可以通過調(diào)用第三方庫解決，因此在教學中應更側(cè)重于引導學生如何使用Python解決實際問題，將Python作為一種工具用來解決問題。

（二）學生畏難情緒較大

由于本課程主要面向全校非計算機專業(yè)的學生，學生們普遍認為程序設計對于自己的專業(yè)發(fā)展和專業(yè)需求沒有關聯(lián)，對于Python的應用前景缺乏一定的了解和重視，因此在學習編程時會有畏難情緒。由于學生的知識和認知主要局限于本學科領域內(nèi)，當面對較為復雜的問題時，常常會感到不知所措，甚至所學的知識無法應用于解決實際問題，因此會產(chǎn)生一定的挫敗感，甚至覺得課程沒有什么用處。

（三）學生學習積極性不高

目前在教學中，仍然采用傳統(tǒng)的編程教學模式，即教師講授編程語法，學生跟隨教師進行相應語法知識點的練習。這種教學方式容易讓學生感到枯燥難懂，其參與度低，學習積極性差。學生在學習過程中，只是對教師講授的知識點進行了簡單練習，無法透徹理解程序，并且缺乏深入研究程序的興趣。這種教學方式無法調(diào)動學生學習課程的積極性[2]。

（四）沒有明確Python的優(yōu)勢

Python與C語言有很大的不同，C語言具有較為嚴格的語法結(jié)構，且在授課中更側(cè)重于抽象概念的建立，常常被用來通過解決數(shù)學問題來講解課程。而Python的語法結(jié)構較為松散，具有豐富的標準庫和第三方庫，可以大量減少計算代碼編寫，更像是一種應用工具。因此，在教學中更應側(cè)重于講授如何使用Python作為工具解決專業(yè)問題，引導學生思考如何運用Python進行分析和解決問題，而不是單純地講解代碼編寫的復雜度。

（五）缺少學科交叉融合

當前課程仍然按照傳統(tǒng)編程語言的教學方式，強調(diào)Python作為單獨的編程語言進行教學，并未將Python與學生所在專業(yè)進行有機結(jié)合。由于本門課程是全校大一學生的公共必修課程，學生所在專業(yè)各有不同，在教學中應當針對學生不同專業(yè)的特點，將Python在該專業(yè)中的應用前景和案例引入教學中，更能激發(fā)學生的學習熱情。因此，應當在課程設計中注重與學生所在專業(yè)的結(jié)合，將Python與學生所學的專業(yè)知識相結(jié)合，在實踐中提高學生的問題解決能力。

通過對非計算機專業(yè)學生進行調(diào)查問卷，發(fā)現(xiàn)學生對開設程序設計課程的認知不足，并且在完成課程學習后，對課程目標了解不充分，無法將所學內(nèi)容與本學科專業(yè)知識相融合，具體情況如表1所示。

三、“Python程序設計”課程中的學科融合難點

學科融合教學是指基于特定的知識點或主題，將多個學科整合在一起進行教學[3]。在學科融合的教學過程中，各個學科都保持自身的學科特點，但是將各自的知識與主體學科進行整合，從而形成相互關聯(lián)的知識體系。學科融合教學的觀點提出了解決某些課程在教學中教學目標不明確、教學思路或方法缺乏創(chuàng)新等問題的方法，同時也明確了學生在學習過程中的目的性，促進學生綜合素質(zhì)的提升和整體發(fā)展。

“Python程序設計”課程在進行學科融合教學改革中也面臨了一些亟待解決的問題。

（一）如何進行學科融合

雖然Python語言相較于C語言具有輕語法、易學習、應用領域廣泛等特點，但仍然是一種編程語言，因此在教學中，需要兼顧編程語言教學基礎的教學內(nèi)容。Python目前已經(jīng)廣泛應用于多個學科中，但在課程中如何將其他學科中的應用作為課程內(nèi)容的一部分融入課堂，仍然是教學設計的重點和難點。從學生的接受程度和各學院學生特點出發(fā)，為教學目標制定合理的教學手段和方法，并逐步融入其他專業(yè)學科的內(nèi)容。

（二）相關學科的專業(yè)背景

學科融合不僅要求學生掌握本學科的專業(yè)知識，還需要掌握一定的其他學科的專業(yè)知識。然而，在學習過程中如何激發(fā)學生對這些學科知識的興趣和學習欲望，是課程設計需要考慮的重要方面。為此，在設計課程內(nèi)容時，教師需要明確學科融合的目的，讓學生在課程學習過程中，了解不同學科之間的內(nèi)在關聯(lián)知識。通過與其他學科知識的融合，促進學生對特定學科知識和本學科知識的深入理解。

（三）學科融合的合理性

現(xiàn)在，越來越多的學科之間實現(xiàn)了知識的交叉融合，而教師在設計教學內(nèi)容時應當考慮學科融合的合理性，不應該強行融合或者進行不合理的融合。這樣很難達到促進學生對知識的理解和應用的目的，同時也會導致學生在學習過程中偏離學習目標。

四、經(jīng)管類專業(yè)“Python程序設計”課程教學中學科融合的方法

根據(jù)以上“Python程序設計”課程在學科融合中面臨的問題，需要在教學中針對這些問題進行合理的教學設計，思考如何通過學科融合提升教學質(zhì)量，明確教學目標，進而提升學生的學習效果。

下面以經(jīng)管類專業(yè)為例，根據(jù)經(jīng)管類專業(yè)特點和學生特色，提出“Python程序設計”課程與經(jīng)管類專業(yè)在學科融合中的幾點措施。

（一）改變傳統(tǒng)教學模式

傳統(tǒng)教學內(nèi)容在設計時偏向于程序設計語言的語法和原理，更注重邏輯思維能力在編程中的體現(xiàn)，程序題目多偏向于數(shù)學求解。對于經(jīng)管類專業(yè)學生，數(shù)學問題無法引起學生的興趣，且學生也難以理解較為復雜的數(shù)學求解方法。因此，應結(jié)合Python語言的特點，在教學內(nèi)容設計時降低問題求解的難度，減少數(shù)學邏輯類問題求解，對于基本語法通過簡單案例讓學生了解使用方式即可，在掌握基本使用方法后再逐步增加難度，將課程內(nèi)容設計偏向于引導學生興趣，而不是求全求難。

（二）引導學生自主學習

在傳統(tǒng)教學中，學生通常處于被動學習的狀態(tài)，缺乏自主學習意識，因此，難以培養(yǎng)出學生的創(chuàng)新能力。在課程中，可以通過教學案例設計引導學生獨立思考，鼓勵學生自主學習，不僅可以提高學生的Python應用能力，還可以激發(fā)其探索更廣泛的Python應用領域，并培養(yǎng)實踐能力，這是提高學生Python綜合能力的重要途徑。

（三）根據(jù)學生專業(yè)特色選擇教學案例

根據(jù)學科融合的特點，在“Python程序設計”課程中應該根據(jù)學生專業(yè)特點選擇適合經(jīng)管類學科的案例，讓學生親身體驗Python在學科專業(yè)領域的應用。但是，在設計這些案例時，要避免簡單粗暴地套用案例。教學案例的主要目的是幫助學生掌握知識點，而不是為了介紹某個經(jīng)管類專業(yè)知識，因此，在案例設計時，應該將Python與案例有機結(jié)合，而不是生硬地捆綁在一起。

（四）以數(shù)據(jù)分析項目作為課程考察目標

學科融合的目的最終是為了讓學生可以利用本學科知識，并將本學科知識靈活應用于交叉學科之中。為了實現(xiàn)這個目的，在“Python程序設計”課程中，可以以數(shù)據(jù)分析項目作為課程的最終考核方式。在完成數(shù)據(jù)分析報告的過程中，學生不僅需要學習Python程序設計知識，還需要相關項目的專業(yè)知識。因此，學生在完成報告的過程中需要從分析目的、分析方法、問題求解、實現(xiàn)過程等幾個方面入手。這樣不僅可以提升學生分析問題、解決問題的能力，還可以提升學生跨學科思維的能力，從而提高學生的綜合素質(zhì)。學生在完成項目的過程中，不僅加深了對相關知識點的掌握，同樣培養(yǎng)了分析、協(xié)作、規(guī)劃等高階思維能力[4]。

（五）學生成績綜合評定

傳統(tǒng)的期末考卷形式并不適合于考核學生在學科融合中的綜合素質(zhì)。因此，為了保證學生成績的公平性，針對學生的綜合能力，可以將最終成績劃分為三個部分。

首先，過程性考核分數(shù)。過程性考核包括學生的出勤情況、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)情況以及隨堂測試情況。這部分成績重點考查學生日常的學習情況，主要用于督促學生課堂學習。

其次，期末測試分數(shù)。期末測試用于考查學生課程中知識點的掌握情況，可以采用選擇題的題型方式，重點考查學生對知識點的理解。

最后，數(shù)據(jù)分析項目分數(shù)。最終項目分數(shù)用于考查學生的綜合素質(zhì)，包括學生在完成數(shù)據(jù)分析項目時所需要的分析問題能力和解決問題能力。為了保證數(shù)據(jù)分析項目能夠真實體現(xiàn)每個學生的水平，可以由各組組長根據(jù)每位同學的貢獻程度按比例分配分數(shù)。這樣既可以保證每個學生在數(shù)據(jù)分析項目中的得分真實體現(xiàn)其水平，又可以區(qū)分學生成績，避免有些學生在小組中無貢獻而獲得分數(shù)。采用這種方式，可以更全面地考核學生的綜合素質(zhì)，同時也可以鼓勵學生在學習過程中付出更多的努力和時間。

經(jīng)過課程改革探索，再次對學生進行調(diào)查問卷，發(fā)現(xiàn)學生對課程目標更加明確，學習興趣也得到較大提升，對Python程序設計知識與本專業(yè)知識如何進行融合也有了初步了解，具體情況如表2所示。

五、結(jié)語

在現(xiàn)今的教學中，單一學科內(nèi)容已經(jīng)無法滿足教育的要求。學科融合已成為教學水平提高和課程質(zhì)量提升的必然趨勢，“Python程序設計”課程也不例外。本文從問題提出到問題解決，探討了一種基于學科融合的“Python程序設計”課程改革方案。課程改革的結(jié)果不僅提高了學生的Python編程能力，同時也加強了分析問題、解決問題的能力，從而為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和提高學生的學習興趣起到了積極作用。

參考文獻

[1]韋學飛.學科融合的價值、目標與途徑[J].教育理論與實踐，2021（17）：7-10.

[2]陳頌麗.“新文科”背景下基于項目任務式的Python課程教學改革研究[J].計算機應用文摘，2023（01）：35-37.

[3]車紫輝，李愛華.學生整體發(fā)展：學科融合的邏輯起點[J].教育理論與實踐，2021（20）：7-9.

[4]殷群.學科融合教育：智能時代育人方式新樣態(tài)[J].上海教育科研，2021（01）：92-96.

基金項目：天津市普通高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革研究計劃項目“面向新一代信息技術的計算機基礎課程教學改革”（課題編號：B231005710）

責任編輯：王穎振、周航