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新工科背景下Python教学探讨与实践

范文

许洪云陈朝焰

摘? 要：新工科背景下Python程序设计已成为大部分高校开设的大数据公共课程。本章以“计算思维与Python程序设计”课程为例，结合教学实践，从教学内容设计、教学手段设计、考核方式设计等方面阐述整个教学框架，探索优化适合本校学生的教学模式和方法，挖掘学生学习的内驱力。教学实践证明，提出的教学框架一定程度上有助于提高教学效果，提高学生的编程乐趣。

关键词：新工科; Python; 教学探索; 教学质量

中图分类号：G642? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ?文章编号：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月国务院发布《新一代人工智能发展规划》，12月国家工业和信息化部发布《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》。2018年3月起，教育部将Python列入全国计算机等级考试科目，在计算机二级考试中加入了“Python语言程序设计”。Python的简洁高效、解释性、可扩展性、生态性等特征使其备受欢迎，目前Python在网站开发、金融分析、大数据挖掘、网络爬虫等多个领域有着非常广泛的应用，大数据时代下Python语言市场对人才的需求正处于供不应求的状态。

Python程序设计作为我校大数据方向的核心编程基础技术之一，不仅为非计算机专业的学生提供后续专业领域数据分析的一个工具支撑，也为计算机专业学生在后续学习大数据的其他相关课程如“数据挖掘”、“机器学习”等奠定了知识基础，为学生进一步开展软件工程训练和实践，最终实现学生程序基础、领域兴趣和综合能力三者统一[1]。因此，探索新工科背景下高校Python教学既有意义也有必要，这也符合当今大数据时代发展的趋势。

1 教学框架设计

1.1 教学内容设计

“计算思维与Python程序设计”是我校卓越商科的通识教育课程，是非计算机专业学生的入门编程语言，共32学时。教材主要采用李东方等编著的《Python程序设计基础》（第2版）[2]。课程将知识模块分为线上学习与线下学习两部分。线上学习让学生在本校的SPOC平台中观看教师预先录制好的视频。线下学习，主要是利用课堂这个实体根据不同知识模块进行不同形式的传授。课程教学的主要任务是让学生掌握Python基本知识，并通过Python综合应用来巩固强化学生的基础知识，激发学生的编程乐趣[3]。Python课程体系框架，如表1所示。

1.2 教学手段设计

根据学生专业的实际情况，课程教学采用混合教学模式，并通过多媒体技术等策略，改革传统教学方法，多角度提升课堂教学效果，探索新工科背景下Python教学的新模式。

1.2.1 混合教學模式

课程采用线上SPOC平台以及线下学习相结合的混合教学模式，如表2所示。开课前，教师在线上SPOC平台上传课程简介、课程大纲等内容供学生了解课程概要，并上传基础语法知识模块的相关录制视频，要求学生自学完成。平台提供的学习进度监督功能，可以有效辅助教师了解学生学习视频动态;线下学习根据学生学习情况来调整课程进度，课堂上针对重难点知识或者学生易错的地方采用传统讲授法，并通过实践使学生理解并掌握知识点。表2最后三部分知识模块主要采用涉及实际问题的案例分析法，是对前面的基础语法知识的综合应用和相关拓展。

在课程后期阶段，根据课程学时情况和学生学习情况对部分内容采取翻转课堂模式。例如，Python生态模块既提供了案例分析，让学生了解内置库和第三方库等相关内容，然后在课堂上布置一个开放性任务进行知识拓展，让学生来设计一些有趣的案例，自学完成，并把学习中存在的问题或结果带到课堂上来交流和展示。例如，描述关于个人简介的一段话或者找一本自己喜爱的电子书籍或政府报告等内容，进行分析，用云图展示出来，并说明原因。

1.2.2 网络技术手段

根据教学内容，利用多媒体技术、有效设计PPT课件等手段辅助教学，抓住学生的视觉和听觉。课堂上，充分利用其他一些网络技术支撑。例如，利用问卷星或SPOC平台在课堂上进行理论测试，了解学生对语法内容的理解程度，突出呈现重难点知识。对错误较多的题目，老师要适当讲解，帮助学生及时发现问题，激发学生学习的热情;注重课堂上和学生之间的互动，了解学生对知识点的掌握情况，发挥教师在课堂上的主导作用。

在这个互联网+教育时代，网络上的课程学习资源非常丰富。教师可以推荐优质的MOOC资源及公众号等供学生课后参考继续学习。例如，北京理工大学嵩天老师、山东工商学院董付国老师等提供的Python系列课程。

1.3 教学考核设计

根据课程课时较少，实践较多等特点，设计一种综合性的、更客观准确的过程评价考核体系尤为必要[4]。因此，在成绩评定体系引入授课过程中不同形式的考核，强化平时考核的力度和手段。将课程的考核方式分为内容考核、实践考核以及结果考核三个环节，如表3所示。利用课堂提问以及问卷星手段，对学生理论知识理解掌握情况进行考核;围绕教学目标设计实践考核，包括实验报告和限时加分思考题的设计。根据学生的完成情况，对重难点问题指导答疑。通过考核结果，教师可以及时发现学生存在的问题，从而调整教学进度。因此，实现多元化考核评价标准使考核成绩更加真实、客观。

在教学实践中发现，通过不断完善教学手段和教学内容，在一定程度上可以有效激发学生的編程乐趣，挖掘学生学习的内驱力，提升学生的计算思维能力。在我校的教务管理系统中，“计算思维与Python程序设计”课程，学生对教师的评价指标从2018-2019⑴学期的92.097分到2019-2020⑴学期的92.269分;学生对课程的兴趣度也从89.05%达到了91.46%。

2 小结

本文根据“计算思维与Python程序设计”课程和本校学生的特点，从教学内容、教学手段、教学考核等三方面阐述Python基础课程的教学框架，激发学生的编程乐趣，挖掘学生学习的内驱力，这也是在实际授课过程中关于Python课程教学的初步建设和探索。作为卓越商科的通识教育课程，该课程后期将逐步尝试基于MOOC环境的Python多元化教学，推动学生知识内化[5];另外，由于学生的学习能力和掌握知识情况有差异，后期会根据学生的学习情况进行分组，逐步完善和优化创新课程教学新模式，提高课程的教学质量，把Python程序设计基础课程建设好，这也为我校新工科背景下卓越商科应用型人才的培养进行探索与实践提供了借鉴。

参考文献（References）：

[1] 嵩天，黄天羽，礼欣.Python语言.程序设计课程教学改革的理想选择[J].中国大学教学，2016.2：42-47

[2] 李东方，文欣秀，张向东等，Python程序设计基础（第2版）[M].电子工业出版社，2020.

[3] 黄淑芹，张海，王淮生.兴趣驱动的Python语言课程教学改革研究[J].电脑知识与技术，2020.16.

[4] 许洪云，陈朝焰，张晶.新工科背景下高校信息素养课程教改实践[J].电脑知识与技术，2019.15.

[5] 薛红梅，申艳光，生龙，孙胜娟.基于MOOC的Python程序设计教学实践及应用[J].软件导刊（教育技术），2019.18.

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