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程序設計已成為大部分高校開設的大數據公共課程。本章以“計算思維與Python程序設計”課程為例，結合教學實踐，從教學內容設計、教學手段設計、考核方式設計等方面闡述整個教學框架，探索優化適合本校學生的教學模式和方法，挖掘學生學習的內驅力。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。

關鍵詞： 新工科; Python; 教學探索; 教學質量

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月國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，12月國家工業和信息化部發布《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃（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語言程序設計”。Python的簡潔高效、解釋性、可擴展性、生態性等特征使其備受歡迎，目前Python在網站開發、金融分析、大數據挖掘、網絡爬蟲等多個領域有著非常廣泛的應用， 大數據時代下Python語言市場對人才的需求正處于供不應求的狀態。

Python程序設計作為我校大數據方向的核心編程基礎技術之一，不僅為非計算機專業的學生提供后續專業領域數據分析的一個工具支撐，也為計算機專業學生在后續學習大數據的其他相關課程如“數據挖掘”、“機器學習”等奠定了知識基礎，為學生進一步開展軟件工程訓練和實踐，最終實現學生程序基礎、領域興趣和綜合能力三者統一[1]。因此，探索新工科背景下高校Python教學既有意義也有必要，這也符合當今大數據時代發展的趨勢。

1 教學框架設計

1.1 教學內容設計

“計算思維與Python程序設計”是我校卓越商科的通識教育課程，是非計算機專業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程序設計基礎》（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平臺中觀看教師預先錄制好的視頻。線下學習，主要是利用課堂這個實體根據不同知識模塊進行不同形式的傳授。課程教學的主要任務是讓學生掌握Python基本知識，并通過Python綜合應用來鞏固強化學生的基礎知識，激發學生的編程樂趣[3]。Python課程體系框架，如表1所示。

1.2 教學手段設計

根據學生專業的實際情況，課程教學采用混合教學模式，并通過多媒體技術等策略，改革傳統教學方法，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、課程大綱等內容供學生了解課程概要，并上傳基礎語法知識模塊的相關錄制視頻，要求學生自學完成。平臺提供的學習進度監督功能，可以有效輔助教師了解學生學習視頻動態;線下學習根據學生學習情況來調整課程進度，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，是對前面的基礎語法知識的綜合應用和相關拓展。

在課程后期階段，根據課程學時情況和學生學習情況對部分內容采取翻轉課堂模式。例如，Python生態模塊既提供了案例分析，讓學生了解內置庫和第三方庫等相關內容，然后在課堂上布置一個開放性任務進行知識拓展，讓學生來設計一些有趣的案例，自學完成，并把學習中存在的問題或結果帶到課堂上來交流和展示。例如，描述關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容，進行分析，用云圖展示出來，并說明原因。

1.2.2 網絡技術手段

根據教學內容，利用多媒體技術、有效設計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絡技術支撐。例如，利用問卷星或SPOC平臺在課堂上進行理論測試，了解學生對語法內容的理解程度，突出呈現重難點知識。對錯誤較多的題目，老師要適當講解，幫助學生及時發現問題，激發學生學習的熱情;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，發揮教師在課堂上的主導作用。

在這個互聯網+教育時代，網絡上的課程學習資源非常豐富。教師可以推薦優質的MOOC資源及公眾號等供學生課后參考繼續學習。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 教學考核設計

根據課程課時較少，實踐較多等特點，設計一種綜合性的、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容考核、實踐考核以及結果考核三個環節，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;圍繞教學目標設計實踐考核，包括實驗報告和限時加分思考題的設計。根據學生的完成情況，對重難點問題指導答疑。通過考核結果，教師可以及時發現學生存在的問題，從而調整教學進度。因此，實現多元化考核評價標準使考核成績更加真實、客觀。

在教學實踐中發現，通過不斷完善教學手段和教學內容，在一定程度上可以有效激發學生的編程樂趣，挖掘學生學習的內驅力，提升學生的計算思維能力。在我校的教務管理系統中，“計算思維與Python程序設計”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

本文根據“計算思維與Python程序設計”課程和本校學生的特點，從教學內容、教學手段、教學考核等三方面闡述Python基礎課程的教學框架，激發學生的編程樂趣，挖掘學生學習的內驅力，這也是在實際授課過程中關于Python課程教學的初步建設和探索。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環境的Python多元化教學，推動學生知識內化[5];另外，由于學生的學習能力和掌握知識情況有差異，后期會根據學生的學習情況進行分組，逐步完善和優化創新課程教學新模式，提高課程的教學質量，把Python程序設計基礎課程建設好，這也為我校新工科背景下卓越商科應用型人才的培養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程序設計基礎（第2版）[M].電子工業出版社，2020.

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

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

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