基于學(xué)科融合的課程改革探索

趙奇?寧愛(ài)軍

摘要：學(xué)科融合是學(xué)科發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的方法之一。深入剖析了“Python程序設(shè)計(jì)”課程中如何進(jìn)行學(xué)科融合，分析了當(dāng)前Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)中存在的各種問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的解決辦法。以經(jīng)濟(jì)管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例，闡述了如何在教學(xué)中進(jìn)行學(xué)科融合，并通過(guò)學(xué)科融合逐步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：學(xué)科融合；Python；課程改革

一、前言

目前，在教學(xué)中單一學(xué)科內(nèi)容已經(jīng)不能滿(mǎn)足教學(xué)發(fā)展的需要。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要掌握本學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，并且還應(yīng)具備同其他學(xué)科交叉融合的能力，即學(xué)生們需要通過(guò)本學(xué)科所學(xué)知識(shí)對(duì)其他學(xué)科中遇到的問(wèn)題進(jìn)行求解。這種綜合素質(zhì)才是學(xué)生日后走入社會(huì)所必備的技能。因此，學(xué)科融合是大學(xué)教育發(fā)展的必然趨勢(shì)，其目的是將多個(gè)學(xué)科資源進(jìn)行有效整合，以解決實(shí)際問(wèn)題，并且在問(wèn)題探究的過(guò)程中全面培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的綜合素養(yǎng)[1]。

“Python程序設(shè)計(jì)”課程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)的基礎(chǔ)課程。在學(xué)科融合背景下，更應(yīng)該發(fā)揮其應(yīng)用型語(yǔ)言的特點(diǎn)，將課程教學(xué)內(nèi)容融入其他學(xué)科，以培養(yǎng)學(xué)生利用工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、傳統(tǒng)編程語(yǔ)言授課方式存在的問(wèn)題

2022年起，天津科技大學(xué)開(kāi)始為全校非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)部分學(xué)院大一新生開(kāi)設(shè)“Python程序設(shè)計(jì)”課程，課程主要內(nèi)容包括通過(guò)教師授課講解相關(guān)知識(shí)并通過(guò)程序演示進(jìn)行課堂教學(xué)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生利用機(jī)房自主編寫(xiě)程序并以完成實(shí)驗(yàn)的方式深入理解。該課程評(píng)估方式由過(guò)程性考核分?jǐn)?shù)與期末考試成績(jī)共同組成。經(jīng)過(guò)一年的教學(xué)后，發(fā)現(xiàn)該課程存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（一）與傳統(tǒng)編程語(yǔ)言存在較大差異

在之前的教學(xué)中，主要教授C語(yǔ)言和VB語(yǔ)言，這兩種編程語(yǔ)言與Python存在較大差別。在教學(xué)中，C語(yǔ)言通常通過(guò)求解數(shù)據(jù)問(wèn)題講解相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)，因此在課程中包括了較多數(shù)學(xué)問(wèn)題求解的內(nèi)容。與C語(yǔ)言不同，Python作為一種輕語(yǔ)法的編程語(yǔ)言，其語(yǔ)法結(jié)構(gòu)較為松散，且具有豐富的第三方庫(kù)，很多問(wèn)題可以通過(guò)調(diào)用第三方庫(kù)解決，因此在教學(xué)中應(yīng)更側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生如何使用Python解決實(shí)際問(wèn)題，將Python作為一種工具用來(lái)解決問(wèn)題。

（二）學(xué)生畏難情緒較大

由于本課程主要面向全校非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，學(xué)生們普遍認(rèn)為程序設(shè)計(jì)對(duì)于自己的專(zhuān)業(yè)發(fā)展和專(zhuān)業(yè)需求沒(méi)有關(guān)聯(lián)，對(duì)于Python的應(yīng)用前景缺乏一定的了解和重視，因此在學(xué)習(xí)編程時(shí)會(huì)有畏難情緒。由于學(xué)生的知識(shí)和認(rèn)知主要局限于本學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，當(dāng)面對(duì)較為復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，常常會(huì)感到不知所措，甚至所學(xué)的知識(shí)無(wú)法應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題，因此會(huì)產(chǎn)生一定的挫敗感，甚至覺(jué)得課程沒(méi)有什么用處。

（三）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

目前在教學(xué)中，仍然采用傳統(tǒng)的編程教學(xué)模式，即教師講授編程語(yǔ)法，學(xué)生跟隨教師進(jìn)行相應(yīng)語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)。這種教學(xué)方式容易讓學(xué)生感到枯燥難懂，其參與度低，學(xué)習(xí)積極性差。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，只是對(duì)教師講授的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單練習(xí)，無(wú)法透徹理解程序，并且缺乏深入研究程序的興趣。這種教學(xué)方式無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的積極性[2]。

（四）沒(méi)有明確Python的優(yōu)勢(shì)

Python與C語(yǔ)言有很大的不同，C語(yǔ)言具有較為嚴(yán)格的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，且在授課中更側(cè)重于抽象概念的建立，常常被用來(lái)通過(guò)解決數(shù)學(xué)問(wèn)題來(lái)講解課程。而Python的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)較為松散，具有豐富的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方庫(kù)，可以大量減少計(jì)算代碼編寫(xiě)，更像是一種應(yīng)用工具。因此，在教學(xué)中更應(yīng)側(cè)重于講授如何使用Python作為工具解決專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考如何運(yùn)用Python進(jìn)行分析和解決問(wèn)題，而不是單純地講解代碼編寫(xiě)的復(fù)雜度。

（五）缺少學(xué)科交叉融合

當(dāng)前課程仍然按照傳統(tǒng)編程語(yǔ)言的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)Python作為單獨(dú)的編程語(yǔ)言進(jìn)行教學(xué)，并未將Python與學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。由于本門(mén)課程是全校大一學(xué)生的公共必修課程，學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)各有不同，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)針對(duì)學(xué)生不同專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，將Python在該專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用前景和案例引入教學(xué)中，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此，應(yīng)當(dāng)在課程設(shè)計(jì)中注重與學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的結(jié)合，將Python與學(xué)生所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合，在實(shí)踐中提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

通過(guò)對(duì)非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)開(kāi)設(shè)程序設(shè)計(jì)課程的認(rèn)知不足，并且在完成課程學(xué)習(xí)后，對(duì)課程目標(biāo)了解不充分，無(wú)法將所學(xué)內(nèi)容與本學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)相融合，具體情況如表1所示。

三、“Python程序設(shè)計(jì)”課程中的學(xué)科融合難點(diǎn)

學(xué)科融合教學(xué)是指基于特定的知識(shí)點(diǎn)或主題，將多個(gè)學(xué)科整合在一起進(jìn)行教學(xué)[3]。在學(xué)科融合的教學(xué)過(guò)程中，各個(gè)學(xué)科都保持自身的學(xué)科特點(diǎn)，但是將各自的知識(shí)與主體學(xué)科進(jìn)行整合，從而形成相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)體系。學(xué)科融合教學(xué)的觀點(diǎn)提出了解決某些課程在教學(xué)中教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)思路或方法缺乏創(chuàng)新等問(wèn)題的方法，同時(shí)也明確了學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的目的性，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升和整體發(fā)展。

“Python程序設(shè)計(jì)”課程在進(jìn)行學(xué)科融合教學(xué)改革中也面臨了一些亟待解決的問(wèn)題。

（一）如何進(jìn)行學(xué)科融合

雖然Python語(yǔ)言相較于C語(yǔ)言具有輕語(yǔ)法、易學(xué)習(xí)、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點(diǎn)，但仍然是一種編程語(yǔ)言，因此在教學(xué)中，需要兼顧編程語(yǔ)言教學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容。Python目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)學(xué)科中，但在課程中如何將其他學(xué)科中的應(yīng)用作為課程內(nèi)容的一部分融入課堂，仍然是教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。從學(xué)生的接受程度和各學(xué)院學(xué)生特點(diǎn)出發(fā)，為教學(xué)目標(biāo)制定合理的教學(xué)手段和方法，并逐步融入其他專(zhuān)業(yè)學(xué)科的內(nèi)容。

（二）相關(guān)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)背景

學(xué)科融合不僅要求學(xué)生掌握本學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還需要掌握一定的其他學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。然而，在學(xué)習(xí)過(guò)程中如何激發(fā)學(xué)生對(duì)這些學(xué)科知識(shí)的興趣和學(xué)習(xí)欲望，是課程設(shè)計(jì)需要考慮的重要方面。為此，在設(shè)計(jì)課程內(nèi)容時(shí)，教師需要明確學(xué)科融合的目的，讓學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，了解不同學(xué)科之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)知識(shí)。通過(guò)與其他學(xué)科知識(shí)的融合，促進(jìn)學(xué)生對(duì)特定學(xué)科知識(shí)和本學(xué)科知識(shí)的深入理解。

（三）學(xué)科融合的合理性

現(xiàn)在，越來(lái)越多的學(xué)科之間實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的交叉融合，而教師在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮學(xué)科融合的合理性，不應(yīng)該強(qiáng)行融合或者進(jìn)行不合理的融合。這樣很難達(dá)到促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用的目的，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中偏離學(xué)習(xí)目標(biāo)。

四、經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)“Python程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中學(xué)科融合的方法

根據(jù)以上“Python程序設(shè)計(jì)”課程在學(xué)科融合中面臨的問(wèn)題，需要在教學(xué)中針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，思考如何通過(guò)學(xué)科融合提升教學(xué)質(zhì)量，明確教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

下面以經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例，根據(jù)經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生特色，提出“Python程序設(shè)計(jì)”課程與經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)在學(xué)科融合中的幾點(diǎn)措施。

（一）改變傳統(tǒng)教學(xué)模式

傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容在設(shè)計(jì)時(shí)偏向于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)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(xué)求解。對(duì)于經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，數(shù)學(xué)問(wèn)題無(wú)法引起學(xué)生的興趣，且學(xué)生也難以理解較為復(fù)雜的數(shù)學(xué)求解方法。因此，應(yīng)結(jié)合Python語(yǔ)言的特點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)降低問(wèn)題求解的難度，減少數(shù)學(xué)邏輯類(lèi)問(wèn)題求解，對(duì)于基本語(yǔ)法通過(guò)簡(jiǎn)單案例讓學(xué)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(shè)計(jì)偏向于引導(dǎo)學(xué)生興趣，而不是求全求難。

（二）引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生通常處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，缺乏自主學(xué)習(xí)意識(shí)，因此，難以培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)新能力。在課程中，可以通過(guò)教學(xué)案例設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，不僅可以提高學(xué)生的Python應(yīng)用能力，還可以激發(fā)其探索更廣泛的Python應(yīng)用領(lǐng)域，并培養(yǎng)實(shí)踐能力，這是提高學(xué)生Python綜合能力的重要途徑。

（三）根據(jù)學(xué)生專(zhuān)業(yè)特色選擇教學(xué)案例

根據(jù)學(xué)科融合的特點(diǎn)，在“Python程序設(shè)計(jì)”課程中應(yīng)該根據(jù)學(xué)生專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)選擇適合經(jīng)管類(lèi)學(xué)科的案例，讓學(xué)生親身體驗(yàn)Python在學(xué)科專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。但是，在設(shè)計(jì)這些案例時(shí)，要避免簡(jiǎn)單粗暴地套用案例。教學(xué)案例的主要目的是幫助學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，而不是為了介紹某個(gè)經(jīng)管類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，因此，在案例設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將Python與案例有機(jī)結(jié)合，而不是生硬地捆綁在一起。

（四）以數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目作為課程考察目標(biāo)

學(xué)科融合的目的最終是為了讓學(xué)生可以利用本學(xué)科知識(shí)，并將本學(xué)科知識(shí)靈活應(yīng)用于交叉學(xué)科之中。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在“Python程序設(shè)計(jì)”課程中，可以以數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目作為課程的最終考核方式。在完成數(shù)據(jù)分析報(bào)告的過(guò)程中，學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計(jì)知識(shí)，還需要相關(guān)項(xiàng)目的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。因此，學(xué)生在完成報(bào)告的過(guò)程中需要從分析目的、分析方法、問(wèn)題求解、實(shí)現(xiàn)過(guò)程等幾個(gè)方面入手。這樣不僅可以提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，還可以提升學(xué)生跨學(xué)科思維的能力，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。學(xué)生在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，不僅加深了對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)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(xué)生成績(jī)綜合評(píng)定

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

首先，過(guò)程性考核分?jǐn)?shù)。過(guò)程性考核包括學(xué)生的出勤情況、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)情況以及隨堂測(cè)試情況。這部分成績(jī)重點(diǎn)考查學(xué)生日常的學(xué)習(xí)情況，主要用于督促學(xué)生課堂學(xué)習(xí)。

其次，期末測(cè)試分?jǐn)?shù)。期末測(cè)試用于考查學(xué)生課程中知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，可以采用選擇題的題型方式，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

最后，數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目分?jǐn)?shù)。最終項(xiàng)目分?jǐn)?shù)用于考查學(xué)生的綜合素質(zhì)，包括學(xué)生在完成數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目時(shí)所需要的分析問(wèn)題能力和解決問(wèn)題能力。為了保證數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目能夠真實(shí)體現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的水平，可以由各組組長(zhǎng)根據(jù)每位同學(xué)的貢獻(xiàn)程度按比例分配分?jǐn)?shù)。這樣既可以保證每個(gè)學(xué)生在數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目中的得分真實(shí)體現(xiàn)其水平，又可以區(qū)分學(xué)生成績(jī)，避免有些學(xué)生在小組中無(wú)貢獻(xiàn)而獲得分?jǐn)?shù)。采用這種方式，可以更全面地考核學(xué)生的綜合素質(zhì)，同時(shí)也可以鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中付出更多的努力和時(shí)間。

經(jīng)過(guò)課程改革探索，再次對(duì)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程目標(biāo)更加明確，學(xué)習(xí)興趣也得到較大提升，對(duì)Python程序設(shè)計(jì)知識(shí)與本專(zhuān)業(yè)知識(shí)如何進(jìn)行融合也有了初步了解，具體情況如表2所示。

五、結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃項(xiàng)目“面向新一代信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革”（課題編號(hào)：B231005710）

責(zé)任編輯：王穎振、周航