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非計算機(jī)類Python編程教學(xué)設(shè)計研究

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非計算機(jī)類Python編程教學(xué)設(shè)計研究

摘要:針對非計算機(jī)專業(yè)編程語言公選課教學(xué)問題,文章分析了python語言作為其優(yōu)先選擇的原因,并針對非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)結(jié)合Python語言特點(diǎn)重點(diǎn)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法方面進(jìn)行了設(shè)計與探討,提出了“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”的教學(xué)設(shè)計,有助于全面提升教學(xué)質(zhì)量,使學(xué)生有機(jī)會掌握一門終身受用的程序設(shè)計語言。

關(guān)鍵詞:Python編程教學(xué)設(shè)計;非計算機(jī)專業(yè);編程語言

Python是一門免費(fèi)、開源的跨平臺高級動態(tài)編程語言,可以處理系統(tǒng)運(yùn)維、圖形處理、數(shù)據(jù)庫編程、多媒體編程、軟件分析、Web編程、科學(xué)計算與可視化、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等,擁有眾多狂熱的支持者,使得各個領(lǐng)域的人員能快速實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證自己的思路與創(chuàng)意。Python早就廣泛應(yīng)用到企業(yè)之中,早在2004年,Google便已決心在快速開發(fā)方面使用Python。近日,IEEESpectrum了第四屆頂級編程語言交互排行榜。因?yàn)橛懈鞣N不同語言的排行,所以IEEESpectrum依據(jù)不同的變量對流行度進(jìn)行了排行。Python擊敗Java,C,C++等語言,躍居編程語言交互排行榜第一名。非計算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)編程的目的并非為了培養(yǎng)專業(yè)的編程開發(fā)人員,而是一方面為了鍛煉學(xué)生邏輯思維、扎實(shí)的問題分析能力;另一方面為了方便學(xué)生在各個領(lǐng)域進(jìn)行研究實(shí)踐。Python語言的優(yōu)勢在于資源豐富,擁有堅實(shí)的數(shù)值算法、圖標(biāo)和數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)設(shè)施,建立了非常良好的生態(tài)環(huán)境,吸引了大批科學(xué)家以及各領(lǐng)域的專家使用。這也是非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程的必要性。

1編程語言的學(xué)習(xí)對非計算機(jī)專業(yè)的重要性

1.1程序設(shè)計基礎(chǔ)在非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)情況

我國大學(xué)針對非計算機(jī)專業(yè)開設(shè)的程序設(shè)計基礎(chǔ)課程,使用C語言作為基礎(chǔ)語言的較多。C語言作為程序設(shè)計基礎(chǔ)語言,能夠讓學(xué)生明白程序運(yùn)行原理,計算機(jī)各個部件如何交互,程序在內(nèi)存中是怎樣的狀態(tài)以及操作系統(tǒng)與程序有怎樣的關(guān)系。但是對于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說,C語言語法復(fù)雜,調(diào)試程序困難,學(xué)生缺少對計算機(jī)體系的整體認(rèn)識,也無需了解計算機(jī)底層知識,后續(xù)工作很難使用C語言來解決問題,所以并不適合教授給沒有任何計算機(jī)認(rèn)知背景的非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生。Java語言也是部分高校面向全校開設(shè)的程序設(shè)計基礎(chǔ)編程公選課,是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言,具有簡單性、分布式、健壯性、可移植性、平臺獨(dú)立、動態(tài)性等特點(diǎn)。Java語言廣泛應(yīng)用在Android應(yīng)用、金融業(yè)應(yīng)用的服務(wù)器程序、網(wǎng)站、嵌入式領(lǐng)域、大數(shù)據(jù)技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用等領(lǐng)域。但是對于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生而言,Java語言學(xué)習(xí)成本比較高,工作后的應(yīng)用場景較少,語言本身重點(diǎn)關(guān)注代碼復(fù)用性和可移植性,這些特點(diǎn)說明Java并不適用于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生[1]。

1.2非計算機(jī)專業(yè)選擇Python的原因

Python語言由荷蘭人GuidovanRossum于1989年發(fā)明,第一個公開發(fā)行版發(fā)行于1991年,已經(jīng)有28年的歷史。Python在設(shè)計上堅持了清晰劃一的風(fēng)格,這使得其成為一門易讀、易維護(hù),并且被大量用戶所歡迎的、用途廣泛的語言。Python的設(shè)計哲學(xué)是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”,具有豐富和強(qiáng)大的庫[2]。Python語言是最接近自然語言的編程語言,代碼簡潔高效,對于沒有編程經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說較易上手,學(xué)生無需糾結(jié)語法和程序編寫方式,而是更快的抽象問題并提出解決方案,這樣更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。非計算機(jī)專業(yè)涉及范圍較廣,Python所能完成的工作也非常廣泛,除了Web編程、圖形處理、計算機(jī)視覺、軟件分析、物聯(lián)網(wǎng)管理、科學(xué)計算與可視化等領(lǐng)域,一些意想不到的領(lǐng)域Python也能涉及。例如Python也能夠用于電影視覺特效的制作,其中就包括了《星球大戰(zhàn)》某些電影特效的制作,從集體渲染到批量處理再到影片合成,Python將所有步驟都緊密黏合在了一起。2017年,“人工智能”首次被列入政府工作報告,Python也借助人工智能(ArtificialIntelligence,AI)和數(shù)據(jù)科學(xué),攀爬到了編程語言生態(tài)鏈的頂級位置。隨著AI應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)百萬之眾的教師、公司職員、工程師、翻譯、編輯、醫(yī)生、銷售、管理者和公務(wù)員將裹挾著各自領(lǐng)域中的行業(yè)知識和數(shù)據(jù)資源,涌入Python和AI大潮之中,深刻地改變整個IT,或者說數(shù)據(jù)科技(DataTechnology,DT)產(chǎn)業(yè)的整體格局和面貌。

2非計算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)設(shè)計

對于非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生,學(xué)習(xí)編程語言是很有挑戰(zhàn)性的,學(xué)生專業(yè)不同,思維方式也不相同。為了引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到較好的教學(xué)效果,教師要轉(zhuǎn)變課堂上的角色,讓學(xué)生成為課堂的主角[3]。針對該課程和學(xué)生特點(diǎn),提出“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”,學(xué)生可以有重點(diǎn)、有目標(biāo)地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.1教學(xué)目標(biāo)

計算機(jī)編程延伸到非計算機(jī)專業(yè),對學(xué)生的掌握計算機(jī)理論知識和實(shí)踐技能要求較高?!俺绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)”作為入門課程,除了教授學(xué)生一門編程語言的概念、語法及使用,還要教會學(xué)生編程思想、分析問題和解決問題的能力。

2.2教學(xué)內(nèi)容

非計算機(jī)專業(yè)Python編程教學(xué)涵蓋的基本內(nèi)容包括:基礎(chǔ)知識、Python序列、流程控制語句、函數(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等。后續(xù)應(yīng)當(dāng)著重針對學(xué)生的學(xué)習(xí)方向或者興趣點(diǎn),有針對性地講解Python的標(biāo)準(zhǔn)庫和擴(kuò)展庫,并以案例或者項(xiàng)目的形式展現(xiàn)Python在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用。通常,不同學(xué)校的公選課的學(xué)時不同,32學(xué)時或者48學(xué)時。無論多少,學(xué)生都無法只利用上課時間達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果,所以課下的自主學(xué)習(xí)尤為重要。在學(xué)習(xí)每個知識點(diǎn)后,教師安排部分課下自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容,以幫助學(xué)生更充分地掌握所學(xué)內(nèi)容,并安排大量與實(shí)際工作學(xué)習(xí)相關(guān)案例。

2.3教學(xué)方法

除了講授法、案例法等傳統(tǒng)教學(xué)方法,教師應(yīng)當(dāng)充分分析學(xué)生特點(diǎn),并時刻觀察學(xué)生的反應(yīng)。教師在引入新概念、新理論時要以學(xué)生學(xué)習(xí)或者生活中熟悉的內(nèi)容為切入點(diǎn),自然并具有邏輯性,能夠解決問題,引發(fā)學(xué)習(xí)積極思考問題。實(shí)踐是編程語言學(xué)習(xí)必不可少的過程,通過實(shí)踐夯實(shí)理論知識,并親自動手操作解決實(shí)際問題。教師應(yīng)當(dāng)分專業(yè)引導(dǎo)學(xué)生參與課題或項(xiàng)目中的部分模塊,給學(xué)生創(chuàng)造更多機(jī)會去實(shí)踐,學(xué)生完成課題或項(xiàng)目后,充分體驗(yàn)到編程的樂趣,從而更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.4拓展學(xué)生視野

由于學(xué)生專業(yè)不同,教師應(yīng)當(dāng)充分備課,了解Python在各個領(lǐng)域中的突出應(yīng)用,并學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用背景與相關(guān)知識。如果能將所學(xué)知識帶入實(shí)際情境中,學(xué)生用于解決工作和學(xué)習(xí)中遇到的各類非通用計算問題,理解并實(shí)踐計算思維[3]。在拓展學(xué)生視野的過程中同時增進(jìn)了教與學(xué)的相互促進(jìn),教師與學(xué)生都積極參與到教與學(xué)的互動中,提升了教學(xué)效果。隨著互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)深度融合以及人工智能的火熱,前沿性、基礎(chǔ)性、交叉性的學(xué)科研究越來越多,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和開拓精神。

3結(jié)語

身為教育工作者,從教與學(xué)的理論上思考編程語言公選課的教學(xué)問題。筆者認(rèn)為,“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”能夠培養(yǎng)學(xué)生基于自身學(xué)習(xí)、研究方向,學(xué)好用活書本知識,更重要的是與實(shí)踐應(yīng)用相聯(lián)系,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、探究精神和創(chuàng)新思維能力。本文提出了面向非計算機(jī)專業(yè)學(xué)生開設(shè)Python編程教學(xué)入門的必要性,并針對該編程語言特點(diǎn)闡述了“分方向的理論與實(shí)踐指導(dǎo)”的教學(xué)設(shè)計,這是編程公選課教學(xué)適應(yīng)高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求的一種嘗試。只有在教學(xué)過程中,聯(lián)系本校學(xué)生實(shí)際情況,不斷創(chuàng)新、改革,才能使教學(xué)設(shè)計達(dá)到更好的效果,為社會培養(yǎng)真正有用的人才。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王立翔.基于計算思維的python語言課程教學(xué)改革芻議[J].教育現(xiàn)代化,2017(15):12-13.

[2]嵩天,黃天羽,禮欣.Python語言:程序設(shè)計課程教學(xué)改革的理想選擇[J].中國大學(xué)教學(xué),2016(2):42-47.

[3]狄博,王曉丹.基于Python語言的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程教學(xué)[J].計算機(jī)工程與科學(xué),2014(36):122-125.

作者:仲曉芳 龐勝楠 尹百慧 單位:山東女子學(xué)院