非計算機專業編程模式研究

孫新杰 潘水凡

摘?要：針對應用型高校六盤水師范學院非計算機專業學生計算機基礎實驗編程如何進行教學的問題，本文分析了目前主流語言Python作為非計算機專業學生學習的首選語言。并根據不同專業的學生定制不同的教學方案，教學內容，教學方法等方面進行研討，提出個性化服務編程模式，有助于提升學生的學以致用的能力，真正做到教由學定的目標。

關鍵詞：應用型高校;Python;非計算機專業;個性化

1 概述

六盤水師范學院作為貴州省首批應用型高校轉型試點高校，如何真正做到從傳統的理論教學為主轉變成理論與實踐并重的教學模式，值得每個人進行深入的思考。Python語言作為目前集成度最高的語言，它的易用性達到了歷史頂峰，再加上Python語言本身集成的各行各業的編程數據包，可以很方面的為編程人員提供快速有效的幫助。

Python語言是一個免費的、開源的、跨平臺的且具有粘貼性質的編程語言，由于它語法簡單、邏輯設計接近于人類思考問題并解決問題的順序邏輯，而得到大量的使用。Python語言可以應用于各行各業，目前主要應用于大數據分析與處理、人工智能、圖形處理、應用程序開發、網站開發與管理、深度學習等方面。由于它的強大性與簡潔性使得非計算機專業人員也能夠快速的讓計算機識別自己的想法并加以更新創造。

2 編程語言對非計算機專業的影響及改革因素

2.1 編程語言對非計算機專業的影響

非計算機專業學生由于專業的特殊性，都需要接觸到計算機語言類的學習。六盤水師范學院作為發展較晚的一類高校，計算機教學也相對比較落后，目前來說已經被淘汰的VB語言依然能夠在非計算機專業的課程體系中找到，這樣的計算機教學模式對非計算機專業的學生學習的影響非常小。主流的非計算機專業的理工科學生學習的主要語言還是C語言，C語言作為一種學習起來相對比較容易接受的高級語言目前在各高校使用非常之廣泛。非計算機專業的學生通過學習計算機語言能夠養成一種“計算思維”的模式，然后把該計算思維的思想用在本專業上，使得本專業的問題可以通過計算機編程的方法加以解決、仿真等操作。現在提倡小學生都要學習編程，都要通過編程把理論問題轉換成計算機能夠解決問題，這樣有助于培養學生的思維模式，有助于創新與應用的提升。因此非計算機專業對計算機語言的需求只會越來越多，越來越重要。

2.2 非計算機專業編程模式改革因素

全校所有非計算機專業都要學習《大學計算機基礎實驗》這門課，《大學計算機基礎實驗》長期以來講解的語言都是以Python為主，但是主要側重于Python第三方畫圖庫turtle的講解與使用，這部分內容對于大部分專業的學生都不能達到很好的訓練的效果，學生學習之后并不知道如何才能把這些學習到的編程技巧用于自己的專業和工作之中。出現這種情況的原因主要是因為課程編程教授過程中要求過于死板，所有專業學習的都是最簡單最容易看到效果的第三方庫，但是該庫在本科階段對學生專業課程輔助學習并不能起到建設性的作用，很多學生都是停留在背誦應對考試的模式，針對不同專業開設不同的個性化的編程訓練授課模式顯得非常的必要。

大部分學生在學習完計算機編程課之后，也能掌握基本的語法，也能針對該語言開發出一些有意義的小程序，但是隨著課程的結束，后期的專業學習大部分學生不能很好的把所學知識應用到專業課程之中，這個現象出現的主要原因還是在于教學內容的設計不能跟隨學生專業的特點進行針對性訓練。Python語言的出現讓針對不同專業進行個性化定制編程變得更加實際。Python語言是目前來看最接近人類語言的一種高級程序設計語言，而且涉及面非常的廣泛，基本各行各業都可以使用該語言進行針對性的編程實踐。由于該語言對語法的要求相對更加靈活，學生在學習的過程中可以把主要精力放在邏輯思維的轉換上，不用過多的的精力消耗在學習枯燥無味的語法學習上，這樣學生更容易提起興趣，而且Python強大的第三方開發庫更能夠使用學生快速的獲取編程上面的成就感。由于《大學計算機基礎實驗》這門課一直有Python編程的環節，為了不顛覆性的更改《大學計算機基礎》這門課，我們在實驗課的基礎上要進行更新替換，需要按學生未來專業方向的編程需求進行針對性的課程改革。

3 編程模式改革研究思路

本文致力于探索如何在該校當前一個學期共32學時的設置下，引入Python語言專門用于非計算機專業大學計算機基礎實驗中編程類實驗個性化教學進行課程體系的改革。

Python語言作為大數據時代的主推語言，可以為各個專業進行個性化的定制教學，使得非計算機專業的學生也能輕松編程，輕松把計算機與自己的所學專業相互結合，達到真正應用型高校改革的目的。Python語言主要用于大數據時代的編程工作，包括人工智能、數據分析、機器學習，工程應用，數學建模等。本文基于六盤水師范學院向應用型轉型發展以及大學計算機基礎實驗教學改革的基礎上，對大學計算機基礎實驗課程設置、課程內容、教學方法及教學評價進行改革，探索新建地方應用型本科院校大學計算機基礎課程體系建設的有效方法。

本文采取“調研+設計+檢驗”的思路，其間將Python針對各個不同專業個性化定制教學的理念貫穿于研究過程。

第一步，進行相關文獻搜集和課程現狀調查研究：

文獻搜集：對國內外，尤其是我國大陸地區“Python在大學教學中的應用”進行文獻研究。

第二步，將調查結果與文獻研究相結合，以Python個性化定制教學為新理念進行課堂設計，逐步開展課程設置、教學內容、教學方法和教學評價的改革;并運用于實際教學實踐中。

大學計算機基礎實驗教學現狀進行分析，主要從教師教學及培養培訓、學生學習及評價和課堂內容及教學方法等幾個方面展開調查。調查結果將用作大學計算機基礎實驗教學改革的依據。擬對大學計算機基礎實驗教學現狀進行調查分析，主要針對教師、學生以及課堂三個部分開展，了解本校大學計算機基礎實驗的教學現狀。

大學計算機基礎實驗教學一直是大學課程體系中的重要部分，教育部高等教育司明確指出大學計算機基礎課程作為一門必修課是高等教育的有機組成部分。但高校大學計算機基礎實驗教學卻存在諸多問題，一直以來收益甚微，這在新建地方本科院校中尤為突出，主要表現為“高投入低產出”。另外，這類新建地方本科院校處在應用型轉型過程中，大學計算機基礎實驗課程勢必要依照這一趨勢進行改革，以跟上學校的總體發展。

第三步，在教學實踐過程中逐步推進課程體系建設工作，檢測Python個性化定制教學有效性的同時總結理論成果并用于指導教學，以期形成閉環，不斷完善大學計算機基礎實驗課程體系建設。

4 改革過程中要解決的主要問題

第一，Python基礎講解的通識教育和Python個性化定制教學的比例問題：不同專業、不同層次的學生對通識教育和專業個性化定制教學的要求存在差異，同一專業不同層次的學生接受能力如何區分對待，本論文將致力于解決這一問題。

第二，Python教學內容的選取問題：各專業的專業知識都有所不同，Python要盡可能做到緊密結合每個專業（緊密結合每個專業的計算機輔助應用教學是該課程教學應該完成的任務），但在有理科、工科和文史類的本科院校，應該開設哪些Python的課程內容才能最大程度的滿足大部分同學的學習需求，本文將在研究過程中致力于以學習者為中心解答該問題。

第三，教師培養培訓的問題：很多教師仍然對Python比較陌生，認為只有具備強硬的計算機編程能力的相關專業知識才有可能進行Python教學。這一誤解使得Python個性化定制教學課程的推廣陷入師資缺乏的難題。如何讓承擔大學計算機基礎實驗教學的教師主動轉變心態，轉化通識教育的觀念，投身于大學計算機基礎實驗的教學改革中也是亟待解決的問題。

5 非計算機專業Python 課程設計

對于非計算機專業學生，學習編程語言是很有挑戰性的，學生專業不同，思維方式也不相同。為了引發學生學習興趣，達到較好的教學效果，教師要轉變課堂上的角色，讓學生成為課堂的主角。[1]這就需要教師首先轉變思維模式，改變一個大綱用到死的這種教學方式，需要針對不同專業，不同層次，不同需求針對性個性化的更新教學大綱的內容，要使學生在學習過重中出現有共鳴、有想法、愿意做、敢于做等情況。

5.1 教學目標的設定

教學目標是針對非計算機專業的學生學習計算機類編程的一種要求。把計算機知識滲透到非計算機專業的學生上面需要循序漸進的思想，不能一次性把教學目標設置的過于高大上，使學生由于過于夠不到反而放棄該門課程的學習。要設定的目標不是掌握多少的語法，而是要學會使用該語言達到計算思維的培養，達到邏輯能力的判斷，達到應用該語言解決專業課學習過程中遇到的基本問題。教學目標要盡量的簡化，以學生為中心，著重強調學生學完該門課程應該達到的具體程度，能夠具體解決哪些問題，不能把教學目標設置的過于高大上，含糊其辭的語句不要體現在教學目標上。這門課的教學目標可以針對不同專業的學生，不同層次的學生，同一專業不同層次的學生設置不同的教學目標，比如基本目標是能夠學生能夠使用Python編程解決基本的邏輯問題，能夠使用和本專業相關聯的第三方開源包解決本專業內的基礎問題。

5.2 教學內容

由于《大學計算機基礎實驗》這門課的開設總是要先于學生的專業課程，因此學生對自己的專業的了解并不深刻，計算機類的教師也對學生所在專業需要擁有計算機編程完成的教學輔助工作也不清楚，這樣就需要計算機類教師發揮主觀能動性，在做教學內容的設計之前就需要經過大量的走訪專業教師，特別是學生所在系的一線教師，老教師，大三大四的學生，通過多方面不斷的走訪總結，把學生所在系的老師和學生的想法轉換成計算機的需求分析。然后在需求分析完成之后，才指定教學內容，并把制作完成的教學內容的初稿拿給學生所在系教師進行審閱并提出寶貴的意見，然后不斷的更新迭代才能制定出比較合理的教學內容。針對非計算機專業Python編程教學涵蓋的基本內容建議應該包括：Python基礎語法知識、Python序列、流程控制語、函數等。[2]由于各行各業對數據的處理的要求增多還應該針對不同專業設置不同程度的Excel課程以及針對學生所在專業的專業課與計算機結合點進行編程的設計訓練。

六盤水師范學院的課時安排是32個學時，由于這些學時也只能保證Python基礎的講解及個性化定制的案列的簡單講解，后續教師可以提供一些學生所在專業的簡單實用的小案例幫助學生進一步的學習與掌握。

5.3 教學方法

Python教學也屬于計算機語言類教學的一種，傳統的語言教學中積累的比較好的教學方式，這里我們還是需要借鑒，比如案列法，演示法等。這些傳統的教學方法當然有很多的可取之處，但是本次教學改革的目的是要根據不同需求制作個性化、針對性強、實用性為主的教學與學習目的，因此需要進行個性化的定制編程，需要進行一些更加有實效的教學方式探討。比如定期邀請學生所在系的專業教師進行計算機編程到專業編程需求的講解就顯得非常的必要，讓本專業教學通過學生能夠理解的專業課程，及時的讓他們呢知道學習到的計算機知識是怎么一步步轉化成計算機語言描述的，有種身臨其境的感覺，達到知道如何學，如何用，如何轉化的目的。也可在課堂上定期進行小范圍的翻轉課堂的模式，讓學生提出問題，讓另外的學生解決問題，并要不斷的進行換位完成該工作。通過本專業教師的講解，學生會對自己所學專業有更好的認知，有更加明確的理論轉換實際的需求，此方法可以作為傳統教學方法的補充。

6 總結

該新建地方應用型本科高校目前處在應用型轉型期間，非計算機專業學生計算機編程基礎相對國內重點高校存有差距，直接導致學生缺乏甚至是不具備利用計算機實現自己專業應用的能力、學習專業相關成果、了解本專業前沿發展的能力。計算機與自己專業相結合應用能力的缺乏體現出大學計算機基礎實驗教學成果低下，造成教學資源浪費。因此，提倡通用Python語言與各個專業相關的教學結合的改革方式，一方面能夠提升學生的計算機基礎知識和能力，另一方面可以幫助學生轉化基礎知識，加強實際運用能力。

參考文獻：

[1]狄博，王曉丹.基于Python語言的面向對象程序設計課程教學[J].計算機工程與科學，2014（36）：122-125.

[2]仲曉芳.面向非計算機類專業Python編程教學設計研究[J].無線互聯科技，2017.9：82-83.