新商科背景下面向跨專業學生的Python程序設計課程教學研究

錢之琳

（上海對外經貿大學統計與信息學院，上海 201620）

1 背景

以全國教育大會為契機，新商科理念也順應而生。當今社會正處于大數據和人工智能的巨大浪潮之中，新一輪的科技和產業革命正如火如荼進行，新技術新模式潛移默化地改變了人們的思維、生產、學習方式。隨著互聯經濟、共享經濟等概念的誕生，商科也進入了新的時代，以此回應科技、社會、經濟所帶來的挑戰。同時人工智能等新一代信息技術對高等商科教育也帶來了“范式”轉換的挑戰[1]，現如今掌握了專業領域知識和信息技術技能的復合人才在就業市場非常緊缺，計算機課程的開設對新商科背景下各學科體系的建設和復合型創新人才的培養越來越重要，這也已經成為新商科應對諸多復雜挑戰、實現可持續發展的關鍵。

為非計算機專業的學生開設程序設計語言課程，既適應了大數據及人工智能時代的需求，也培養了學生在科研、就業及升學等多方面具有跨專業能力的綜合競爭力。隨著信息技術和互聯網技術的蓬勃高速發展，Python程序設計語言因其簡潔的語法、強大的功能和免費開源等特性，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計相關課程的教學，既培養了學生的計算機編程技能，又培養了學生跨專業的復合技能，以此提升學生的就業升學的競爭力。

本課程順應商科院校各專業的特點，以Python程序設計語言的基本語法和進階技能作為教學基礎，并以目標問題的求解作為導向，通過提出問題、設計方法、準備數據、編寫程序、歸納總結等幾個方面，使理論與實踐密切結合，引導學生利用計算機技術實現問題求解全過程。通過案例分析和項目實踐，培養學生利用Python進行諸如數據處理、分析和可視化的能力，提高學生的計算機編程基本技能，從而養成計算思維和數據分析能力，為解決本專業學術領域的實際問題和需求提供幫助，最終提升學生跨學科融合的綜合素養和就業競爭力，為專業發展和復合型人才培養提供支撐。

2 現存問題

本課程基于Python語言開展教學，圍繞商科學校的辦學特色，以提升學生信息技術綜合素養為核心，以培養學生邏輯思維和計算思維能力為導向，經過一定教學周期的摸索，也發現了面向非計算機專業的程序設計語言課程教學的一些現存問題。

2.1 學生編程基礎薄弱

本課程教學對象均為非計算機專業的學生，學生初始具備的計算機水平參差不齊。絕大多數學生是計算機編程零基礎起步，之前完全沒有接觸過任何與計算機編程相關的內容。甚至有零星學生之前完全沒有接觸過計算機。但也有一些學生因為專業需求簡單自學過C語言、Java語言等。學生的編程基礎較弱是面向跨專業學生開設Python程序設計課程的首要問題。

2.2 課程教學內容繁多

Python作為廣泛應用的熱門編程語言，其涵蓋的知識點很多。基礎語法教學從簡單的輸入輸出，到基礎數據結構，再到基本的邏輯控制結構，再到函數、面向對象，以及文件操作、異常處理，將這些內容講精講透，就需要較多教學課時的支撐。這還不包括一些擴展的知識點，如正則表達式、協程、并發、元編程等。此外在課程體系里還有基于Python的數據分析及數據可視化板塊，如 Numpy、Matplotlib、Pandas、Seaborn等模塊的使用以及使用Python語言進行簡單的機器學習等等。課程體系中有些內容還需要其他計算機專業課程的支撐，如操作系統、數據庫技術、計算機網絡等，這在一定程度上增加了跨專業學生學習的難度，也降低了他們的學習興趣和積極性。課程教學內容如何合理安排是本課程開展教學面臨的第二大問題。

2.3 教學方式方法變革

現今社會形勢也給未來的教學模式提出了多樣化需求。線下的傳統課程教學和線上的新型網絡教學要無縫融合。如何減少基礎教學的枯燥乏味，如何加強教師和學生的溝通交流，如何提升學生的動手實踐能力，如何把本課程和學生自身專業領域結合，都是本課程在教學路線和方式上面臨的第三大問題。

3 教學改革

結果導向的教育（Outcome-based Education,OBE）提出要明確地聚焦于最終有意義的結果并以最終的結果來反向設計教育過程[2]。作為一種以學習者為中心、學習結果為導向的教育哲學思想，可以適應高等教育學生生源結構多元化的需求。同時也可以滿足對教師角色轉變、教學形式改變和教學成果識別等要求[3]。OBE教育模式用學習成果驅動代替以往的教學內容驅動，以此提高教學質量，達成教育目的。

本課程教學基于OBE理念，從學生能力培養的角度出發，以學為中心的教學方法手段改革、以用為中心的教學內容形式創新作為兩個基本線路，在教學中充分應用線上線下融合、翻轉課堂、實驗案例模擬等多種教學方法手段，以結果和目標驅動，完成教學內容更新、教學體系完善、教學模式探索、課程案例積累、科研技術支撐。本課程教學改革主要包括教學對象改革、教學內容改革、教學方式改革、教學平臺改革和教學評估改革。

3.1 教學對象改革

OBE模式不同于傳統教學聚焦于課程結構，將重點轉移到學生的學習結果框架上。本課程教學對象的起點和水平參差不齊，學生自身的專業領域結構多樣化，采用傳統的固定化一概而論式教學顯然不適合。所以在開始課程教學前，首先在線上平臺建立了一套設計好的分級測試題目，再根據分級測試的結果進行精細化分析，劃分教學對象為兩個級別。即根據測試結果推斷學生初始具備的實際計算機能力和編程能力情況，將學生分為基礎班和進階班兩個教學班級，分別制定教學方案和路線。

雖然將課程分為兩個教學班級進行教學，但每個班級的人員并不是自始至終一味地固定不變。隨著教學的推進，會階段性地根據每個學生的學習情況和主觀能動性，動態調整各班級的教學名單。教學路線在后期也有融合，最終兩個班級的學生都會歸于同一個目標結果。這樣也是基于OBE模式的理念，一切教學都是以學生作為標準導向，在教學活動中以持續提升每個學生的學習或能力作為第一宗旨。充分尊重每個學生的不同特質，最大限度激發學生的學習動機。

3.2 教學內容改革

不同于以往傳統教學中教學安排和日程的固定不變，本課程因為將學生分為兩個動態的班級進行教學，教學內容也是根據學生的反饋在動態變化的。

課程教學內容安排大致可以分為兩個階段，一是基礎語法階段，二是數據科學階段。基礎班在第一階段按照教學對象零基礎的標準循序漸進教學Python基礎語法。進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，而是將重點轉移到程序設計的進階方法和技巧的教學。更多的關注點是知識的系統性和各部分知識之間內在邏輯聯系。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、推導式、正則表達式等，并在教學中穿插基礎語法的回顧，以此帶領學生更深層次地理解程序設計語言的構造體系，進而培養學生利用計算機技術進行實際問題求解的能力。本課程第一階段教學過程中會進行一到兩次階段性教學成果評估，使教師能掌握各班級學生的真實學習情況，并動態調整班級人員和教學內容。

本課程第二階段學習將逐漸使兩個班級的教學進度融合。這一階段主要教授與科學計算相關的Python第三方模塊，諸如 Numpy、Matplotlib、Pandas、Seaborn 等模塊的基本數據結構和使用方法。再結合修讀學生的各自專業特點和技術發展趨勢，在課程教學方案里增加跨學科、跨領域的課程案例模塊，適時融合成熟的前沿科技，開展諸如金融科技、貿易統計等方面的數據處理、數據分析案例的構建和研討，將知識點融入案例，提高學生自身專業與本課程的融合度，使學生學有所得、學能所用，同時也提高了學生對本課程的認可度和興趣度。

3.3 教學方式改革

本課程教學中充分應用線上線下融合、翻轉課堂、實驗案例模擬等多種教學方法手段，采用較寬松靈活的教學方式，建立線上線下、課前課上課后的多層次教學體系。

Python程序設計課程已經進過多輪教學周期的教學摸索，教學效果反饋良好。已具備較完整的教學資料，積累了部分課程案例和課程視頻，形成了比較完備的教學文件體系。因此在教學中對線上線下融合的教學方式做了初步的探索，將基礎階段的教學內容、視頻和資源，利用校園網Blackboard平臺（BB平臺）進行線上共享，一是方便進階班學生常學常新和查漏補缺，二是方便基礎班學生自學和鞏固知識。在教學上留給學生一定的自由度，以滿足每個學生不同的學習需求和進度。

課程第一階段基本內容教授完畢后，增加開放性問題實踐環節。鼓勵學生利用本課程的知識和方法，解決與其專業相關的問題。以2～3人自組團隊，共同完成選題、設計、開發和文檔編寫。以培養學生快速學習能力、綜合運用知識能力、團隊協作能力，構建教學創新體系。

輔助以線上BB平臺，增加與課程相關的延伸學習資源，共享部分開放數據，設置開放話題，培養學生的自主學習和研究探索的能力。線下課堂適當增加實踐環節，利用翻轉課堂提高學生在課程教學過程中的參與度。

在線上課程平臺共享教學資源，與學生建立線上聯絡，及時收集學生反饋與需求。線下課堂采用啟發式、討論式、案例式教學，強化基本技能訓練和綜合能力的培養。鼓勵學生課前自學、課上參與、課后拓展，引導學生把被動學習轉化為主動學習，使學生學有所得學能所用。

3.4 教學平臺改革

課程教學不再局限于線下課堂的傳統教學，順應時代和學生的需求，本課程利用多個線上平臺進行輔助教學。為了方便教學資源積累、管理與分享，更好地服務學生，目前已經在學校Blackboard平臺上建立了課程，建設了課件、軟件、教學視頻等教學資源。在課程教學過程中將繼續開展網站建設，補充與課程相關的延伸學習資源和開放數據等資源。不同于參與線下課堂聽課的局限性，本課程教學過程中利用騰訊會議同步在線上進行直播教學，方便無法到線下聽課的學生開展學習。并通過網絡通信工具和學生保持緊密聯系，為學生答疑解惑，及時收集學生的學習反饋，也方便教師動態調整教學內容和路線。

3.5 教學評估改革

基于教學對象、教學內容和教學方式的改變，教學評估方式也不再局限于課程成績和課堂教學的評估。課程內容本身不再是評估的焦點，而是轉移到學生是否獲得了相應的能力。并且教學效果的檢驗不僅應當包含定量分析學生的學習成果與預定教學目標匹配程度的正向考核過程，還應當包含反向評估過程，從而形成教學考核和評價體系的可持續改進[4]。本課程以課程目標、教學隊伍、課程資源、教學過程、教學效果和課程管理這六個方面作為評估體系的基本構成[5]，強調可持續地動態改進，即根據學生的需求、愿望和基礎開展教學，并對學生的持續反饋進行分析，進而完成教學策略的動態調整。因此本課程首先關注學生的自我評價，學生將在學習結束后，反思自己是否獲得了想要的學習效果，進而運用有效的教學評價進一步改進教學。

學生個體的多樣性使得教學策略多樣性、培養目標多樣性，繼而評價的標準也是多樣化的。除了學生評教和課程成績之外，這個評估指標很難量化。教學過程中的考試、階段性小測試、小組討論、翻轉課堂記錄、課堂活躍度、小組項目成果等，都是學生學有所得能力成長的證據。

另外也有一些非量化的反饋能側面反映本課程的教學效果。例如，在本課程教學完成后，有部分學生利用所學知識，能夠組隊參加各類數據分析競賽并取得優異成績；有部分學生能活學活用，在本專業領域嘗試創新突破，參與完成一些科研項目；本課程作為計算機大類的基礎課程，從其他教師和教學團隊的反饋來看，學生學完本課程后，利用所學知識和技能，繼續學習諸如數據挖掘、機器學習、文本分析等其他相關課程，能夠得到本課程知識體系的有力支撐。

本課程根據周期性“評估―反饋―改進”來實現閉環的持續改進，反向引導課程內容的設計和教學體系的改良，進而達成培養目標和結果，保障高質量的教學。

4 結語

當今時代對新商科人才的要求，不再局限于專業領域的能力，而是隨著科技的飛速發展，對人才培養提出了更高層次的需求，培養具有跨學科跨專業綜合素養的復合型人才勢在必行。利用程序設計語言進行專業問題求解，正是大數據、人工智能高速發展的信息時代對專業人才最迫切的需求。本課程教學基于OBE教育理念，充分利用現代教育技術，從單純的課堂講授轉變到多種模式混合多種層次融合的教學模式，因材施教、閉環改進，設計教學方法、完善教學內容、加強案例實踐、啟發創新思維，對新商科背景下復合型人才的培養和成長提供良好的支撐。