非計算機專業Python程序設計課程教改探析

摘"要：基于數字產業化和產業數字化的發展趨勢，針對Python程序設計課程教學存在的問題，根據金融學專業特色，從教學內容、教學方法、教學考核3方面對Python程序設計課程進行教學改革探索。其中，在教學內容上融入金融學專業知識，以金融理論知識為依托的案例教學和實驗項目教學驅動課程教學改革，積極推進多學科交叉融合，加快培養具有數字素養和技能的復合型人才。

關鍵詞：Python程序設計；學科交叉融合；復合型人才

中圖分類號：G4""文獻標識碼：A"""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.14.073

0"引言

隨著大數據信息技術爆發式增長，新一輪的人工智能、云計算、區塊鏈、虛擬現實、物聯網、量子通信、5G等數字技術重塑傳統產業新模式，賦能產業數字化發展?！笆奈濉币巹澓?035年愿景目標綱要提出，“加快推進數字產業化”和“推進產業數字化轉型”。為了順應新一輪科技革命和產業變革趨勢，如何培養適合數字經濟發展的復合型人才也成為了各大高校專業建設和課程改革的重點。目前，各大高校主要通過開設信息技術等課程培養學生的數字技術素養。其中，本科院校以開設Python編程類計算機課程為主。Python編程語言簡潔易學，在科學計算、數據處理、機器學習、深度學習、自然語言處理、人工智能等領域運用廣泛，這使得Python成為各大高校熱門選擇語言。

然而，在非計算機專業中引入Python編程類課程以實現跨學科交叉融合仍存在以下不足。一方面，非計算機專業學生計算機編程思維薄弱，Python編程語言學習興趣不足，容易產生抵觸情緒。另一方面，實踐教學中發現，Python編程類課程與本專業只是簡單的學科疊加，難以實現Python程序語言和本專業良好的結合與應用。鑒于此，站在非計算機專業學生角度，圍繞專業特點對Python編程類課程進行教學改革顯得尤為重要。這既是提高學生學習Python編程語言積極性的關鍵，也是推進多學科交叉融合以促進復合型人才培養的重要抓手。以金融學專業開設的Python程序設計課程為例，立足于金融學專業特點展開Python程序設計課程的教學改革，旨在激發非計算機專業學生學習編程興趣，培養學生編程邏輯思維，提高學生利用Python語言在金融領域的應用能力，從而推進學科交叉融合，促進復合型人才培養。

1"Python程序設計課程教學現狀

1.1"學生學習Python現狀問題

一方面，金融學專業文科生占比較高。相對于理科生，這些學生的計算機基礎和編程思維較弱，同時該課程難度系數較高。在雙重因素影響下，學生學習Python編程語言時容易產生抵觸和畏難情緒。另一方面，學生對Python編程課程存在錯誤的認知，普遍認為編程語言是計算機專業所學，而非計算機專業所學。這也導致學生學習Python積極性普遍不高，學習動機主要來源于拿到課程學分這一外部動機，內部動機嚴重不足，更遑論課后自主性學習和深入探究如何利用Python解決專業領域問題。此外，在實踐教學中發現，大部分學生更樂于“照葫蘆畫瓢”式輸入正確的代碼以得到正確無誤的運行結果，對于錯誤的代碼一臉茫然，常常依賴于老師幫忙解決，自我解決問題意識和能力不足。這種機械式照抄代碼的學習模式導致遇到新的程序要求，往往無從下手，無法運用所學的編程知識解決問題。問題分析、算法設計和程序編寫能力與課程學習目標之間存在較大的差距。

1.2"教學方式不足

一方面，傳統教學模式以老師在臺上單向灌輸，學生在臺下被動接受大量知識的填鴨式教學為主。學生只需要負責聽和記，根本不需要思考為什么。在這種“接受式”教學方式下，學生編程思維得不到有效訓練，更別說獨立設計程序解決新問題。這與創新意識和創新能力培養目標相去甚遠，不利于創新型復合人才培養。另一方面，不同專業對Python程序設計的需求不同。例如，金融學專業側重于利用Python大批量、高效率、及時地獲取海量金融數據和信息并對其進行篩選、處理和分析建模以輔助投資分析。然而，在實際教學中，Python類課程普遍被定位于通識課程，授課過程著重于編程基礎知識教學，與金融專業知識結合較少，金融場景應用不足。這導致學生容易產生“金融學專業為什么要學Python”的困惑。因此，在非計算機專業開設編程類課程流于形式，只是簡單的學科疊加，沒有形成良好的跨學科交叉融合，不利于新文科復合型人才的培養。

2"教學改革

2.1"課程教學設計總體思路

隨著信息技術快速滲透于傳統金融行業，加快金融數字化轉型勢在必行，而傳統金融學專業人才培養模式已不符合時代對金融人才的要求。基于數字金融發展對人才提出的新要求，在Python程序設計教學過程中，舍棄傳統陳舊程序設計教學案例，設計與金融學專業契合度較高的教學案例，實現程序設計和專業知識緊密結合，逐漸培養學生利用Python解決專業領域問題的意識，有利于培養具備大數據挖掘和分析能力的復合型金融人才，提高學生社會就業綜合競爭力。此外，在兼顧多學科交叉外，還需考慮編程課程教學的趣味性，積極探索多種教學方式提高學生學習積極性和自主性，全方位培養學生邏輯思維能力和創新能力。

2.2"教學內容改革

基于數字金融人才培養的需求，將Python程序設計課程內容分為基礎知識模塊、進階模塊和專業應用模塊三大模塊。從基礎知識模塊到進階模塊再到專業應用模型，環環相扣、層層遞進，實現教學內容合理科學安排，從而提升教學質量。

基礎知識模塊是Python語言學習的基礎和前提條件，主要涵蓋了Python語言概述以及安裝Python軟件和搭建Python環境；注釋、縮進、變量對象、基本數據類型、運算符、字符串、輸入和輸出；程序控制結構中if結構、循環結構。例如，通過程序設計計算股票常見指標包括漲跌幅、收益率、成交額、換手率等，學習與掌握Python中算術運算符知識。在講解if結構語法知識時，拋棄傳統數學案例輔助講解編程知識方法，而是選擇金融學專業中經典的囚徒困境問題作為if結構教學案例，使得學生在案例分析、程序設計過程中不僅掌握相關語法知識，還能感受到程序設計與本專業理論知識的聯系與融合，使得Python學習不再是枯燥難懂的語法知識。

進階模塊是基礎知識模塊的延伸，為復雜程序設計奠定基礎。該模塊主要內容包括序列結構中列表、元組、字典、集合；函數定義、函數調用、變量作用域、Lambda表達式、內置函數；模塊、包、庫；面向對象程序設計；異常處理；文件讀取、文件寫入。例如，通過設計程序編寫一個計算股票波動率的函數，理解與掌握函數定義三要素等相關知識，從而感受到利用函數可以提高代碼使用率，從而減少代碼冗余的優勢特點。此外，在講授庫相關知識時，重點強調Pandas庫強大的數據處理和分析能力，重點說明"Matplotlib庫在數據可視化中的廣泛應用作用，同時教授如何使用Pandas庫和Matplotlib庫中函數對金融數據進行初步清洗和可視化，為后續大型實驗項目實操奠定基礎。

專業應用模塊是在掌握基礎知識模塊和進階模塊基礎上，考慮專業特色，結合經典金融理論知識，將專業需求凝練成課程實驗項目，全面考查學生對Python基礎知識在金融領域的綜合運用，實現不同學科交叉融合。綜合實驗可設計為股票數據挖掘和分析，具體表現為某只股票交易數據獲取、數據清洗、數據檢索、數據可視化、數據統計分析等實操。通過該大型實驗項目實操，讓學生掌握如何利用Pandas庫進行金融數據分析以及利用Matplotlib庫實現金融數據可視化，從而實現從Python程序設計知識教學到Python程序設計能力培養轉變，進而培養學生利用Python編程語言解決復雜金融專業工程問題能力。

2.3"教學方法改革

2.3.1"線上線下混合式教學

課前，按照課程進度在學習通教學平臺上傳預習導學材料。預習導學材料包括預習任務清單、預習指南、知識思維導圖、課件資源和教學視頻資源，供學生在教學活動開始前先自主預習，對即將學習的內容有初步的準備。同時，針對預習內容發布預習檢測題，收集學生答題結果，并統計和分析學生的自學效果，梳理學生自學留下的共性問題和個性問題，以便授課時圍繞學生自學情況展開課程教學，彌補以老師為主導的傳統教學缺陷。課中，根據課前做好的學情分析調整授課重難點，圍繞學生預習效果和問題反饋開展精準教學。在鋪墊好相關知識點后，針對學生預習時共同存在的知識薄弱點，組織小組積極討論，通過課堂討論與老師的輔助糾錯實現知識內化，打造“課前自主學習—課中答疑解惑”的以學生為主導的授課模式，提高學生課堂參與度和學習積極性，有助于提升學習效果和學習能力。同時，針對學生預習產生的個性問題，進行一對一提醒和輔導。課后，在學習通教學平臺發放課堂教學錄制視頻，以便學生隨時隨地反復觀看，并布置課后作業，鞏固和加深課堂學習成果。通過這樣的教學模式培養學生自主學習能力、獨立分析問題以及解決問題能力，有利于創新性思維培養。

2.3.2"開展互助學習模式

第一，建立師生線上課程學習群，引導學生在學習群內積極討論，鼓勵學生通過互幫互助解決問題，逐漸形成以強帶弱的學習模式。第二，在當堂作業中，推行小老師制，引導先完成當堂作業的同學指導未完成的同學。一方面，實施小老師制使得學生從會學到樂學，激發學生學習Python語言的興趣，提高學生學習的主觀能動性。另一方面，開展“小老師”教學模式不僅使得承擔“小老師”角色的學生自身素質得到全面提升，還能提高全體學生編程語言學習水平。這有助于促進班級良好Python學習氛圍的形成，提升整個班級學習Python成就感。

2.3.3"利用現代化信息技術，提高教學水平

第一，利用簽到軟件，加強對學生的考勤管理，杜絕學生作假簽到行為，盡量降低學生課堂缺勤率，提高課堂教學管理。第二，利用Python軟件邊編寫代碼邊講解相關語法知識，演示代碼運行效果，遇到不小心輸入錯誤的代碼，還能鍛煉學生調試錯誤代碼的能力，直觀地展示教學過程，并且生成上課文檔以供學生課后復習。第三，利用課室多媒體軟件，實現對學生實驗過程的監控，有助于教師對學生學習與掌握Python知識情況的跟蹤和了解，并通過廣播的方式及時糾正學生的錯誤。另外，還可以通過自媒體展示優秀報告，提高學生成就感。第四，借助學習通課程組發布課程課件和作業，利用軟件統計和分析學生習題完成進度，掌握學生學習情況，以此監督學生學習進度和協助課程教學內容調整。

2.3.4"實施差異化教學

同一個班級學生學習水平往往參差不齊，因此需針對不同編程能力的學生，實行差異化教學，契合不同學生的不同學習需求，提高課程整體教學水平。一方面，在布置平時作業中，可將作業內容分為必做和可做部分，必做部分包括課程重點和易錯易混淆的知識點，是每個同學都要完成的部分，是保證班級學習Python的最低標準。對于選做部分可做也可不做，是對學習能力強的同學要求，完成的同學有相應的學分獎勵。同時，在平時教學案例引入中，考慮每個同學的學習水平，注意案例設計內容應由淺入深，循序漸進。另一方面，對于學習能力較強的同學，鼓勵這部分學生多參與編程類競賽項目，實現編程理論知識和實踐應用的結合，強化學生工科創新思維。

2.3.5"實行趣味性教學

多次實踐教學中發現，不少學生對Python語法知識的學習感到枯燥，缺乏學習熱情。為了讓課堂教學更生動有趣，激發學生學習熱情，實行如下趣味性教學改革。第一，在上課前幾分鐘，結合當下網絡熱?；蛘呔W紅IP卡通形象，利用Python中具有強大繪圖能力的Turtle庫中函數繪制形象的動圖，吸引學生上課注意力，提高學生上課抬頭率。第二，量化投資是金融學中一個重要的領域，結合了計算機編程、金融理論、統計學、數學等多個領域知識，通過歷史數據挖掘市場趨勢和規律，預測市場動態，指導未來投資決策。其中，Python編程語言在量化投資中被廣泛應用。為了兼顧趣味性、實用性和專業性，借助豐富的量化投資網絡資源代碼，向學生展示量化投資實戰效果。這向學生展示了Python語言在金融領域強大的應用能力，在某種程度上可以引導金融學專業學生產生對量化投資的向往，埋下專業就業方向的種子。

2.4"教學考核方式改革

課程考核不僅是反映課程教學質量的指標，還是評估學生學習效果的重要尺度。為此，完善Python課程考核方式，深化課程考核改革，有助于樹立良好教風學風，提升人才培養質量。實踐教學發現，大多數學生認為只要期末考高點，再加上點平時成績就可以邁過及格線60分。這種唯考試論導致了極其嚴重的“輕過程，重結果”的現象。在這種思想的引導下，學生學習積極性不高，難以以正確的態度對待課程學習，甚至影響課程學習進度推進和教學目標實現。為了避免以期末成績為結果導向的教育模式，加強學生學習過程管理，嚴格過程考核，摒棄單一維度的考核方法，實行過程性考核和終結性考核有機結合的課程考核方法改革。具體體現如下：

（1）總成績包括平時成績、期中成績和期末成績3大板塊，占比分別為30%、30%、40%。

（2）平時成績包括課前、課中和課后三階段評價。課前階段借助學習通教學平臺對學生預習完成進度和預習測試結果展開評價；課中對學生課堂精神狀態、思維活躍程度、課堂交流互動、當堂作業以及小老師承擔次數展開綜合評價；課后對學生課后視頻觀看情況、課后個人作業完成效果和小組大型編程實驗項目進行多維度評價。

（3）期中成績主要表現為單元測驗和期中考試。對于單元測驗，在基礎知識模塊安排一次選擇題單元測試，在進階模塊安排一次小題型程序設計單元測驗。

這樣的考核方式，既能摒棄以往單一維度的考核方法，嚴格過程考核，避免期末分值占比過高導致“一考定成績”現象出現，又強調學生過程性表現，給予學生一定的學習壓力，粉碎學生懷有通過考前突擊一次性通過課程考核的僥幸心理。

3"總結

隨著數字技術的不斷發展和應用，傳統產業的數字化轉型和數字產業化進程的推進使得社會對復合型人才的需求日益增加。然而，傳統教學模式難以適應產業變革大趨勢對金融學專業人才培養的需求。針對當前金融學專業Python程序設計課程在實際教學中存在的問題，對其進行教學改革。在Python基礎教學過程中，兼顧專業自身特點，以金融專業知識為依托的案例教學和實驗項目教學驅動Python課程改革與創新，積極推進多學科交叉融合，有利于培養復合型金融人才。同時，融合多種教學方法激發學生學習編程熱情，提高學習積極性，從而提高課程教學質量。

參考文獻

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