高职院校python 程序设计课程实践教学探索
陈瑛，吴明珠，卢莉
(广州工程技术职业学院 信息工程系，广东 广州)
摘 要： Python 语言自身特征，以及高职院校人才培养注重实践能力，与企业需求对接，使得Python 程序设计在高职院校计算机相关专业中越来越受重视。“Python 程序设计”课程实践教学的成功与否，是学生能否适应“互联网+”时代背景的关键。本文结合近年来教学研究和应用实际，讨论了“Python 程序设计”课程的基本特征、实践教学内容和改革要点，并介绍了一些具体实施手段和改革成效。
关键词： Python 程序设计；课程特征；实践教学；第三方库
2018年4月2日，教育部基于“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等，发布了《高等学校人工智能创新行动计划》的通知，要求推动“新工科”建设，新工科专业囊括了大数据技术、人工智能、生物制药、虚拟现实、智能制造等相关工科专业。这些专业大都需要程序设计、数据分析、机器学习等作为基础，在此需求背景下，Python 由于在数据分析、机器学习等高级领域流行甚广，2018年12月TIOBE 发布的编程语言排行榜以及2018年10月GitHub 发布的年度最流行编程语言，Python 均位列第三，并且Python 还打破了前后端的限制，“Python 语言程序设计”课程受到越来越多学校的青睐。教育部考试中心也自2018年3月起，在计算机二级考试中加入了“Python 语言程序设计”科目。
程序设计课程承载着培养学生“计算思维”、“数据素养”的责任，主要有 C、JAVA、C++ 等传统程序设计语言，但相对语法复杂，对计算机理论知识要求高，入门难。在高职院校中，计算机专业学生理论水平要求不高，对计算机底层硬件知识要求更少，传统程序设计语言无法做到深入学习[1]。“Python 程序设计”由于其整体学习难度、学习门槛较低，被许多高职院校计算机相关专业纳入专业人才培养方案中[2,3]。Python 还由于其庞大的第三方库，几乎覆盖所有技术领域，为后继的工程学习奠定坚实有力的技术基础。在“互联网+”的时代背景下，尤其是大数据、云计算、人工智能、深度学习等领域的推动，Python 的应用领域和范围都将会不断扩大，相信开设 Python 课程的职业院校会越来越多。
一 课程教学背景
（一）课程特征
Python 语言具有一般高级程序设计语言特征，有自己的语法规则、程序结构，也有其独特特征，其强大的第三方库，提供大量方法直接调用。既可网站开发、图像处理、游戏设计，又可完成数据爬取、数据分析、数据可视化等任务，这让学生能够将更多的精力投入到分析问题、解决问题的深入思考上，减少学生学习编程语言本身所需实践，有利于培养学生利用计算机语言解决实际问题的能力[4]。
学习Python 语言，一方面学习Python 语言基础，培养学生的计算机编程思维，锻炼解决问题的思维；一方面将实际应用问题与Python 第三方库相结合思考，让学生在掌握基本的高级语言程序设计方法和技能基础上，能选择合适的库和方法去实际解决问题。
程序设计课程学习的好坏对学生专业素养的形成具有重要的影响作用[5]。高职院校选修Python 程序设计课程，可针对学生学习背景选择不同的学习内容重点。对于零编程基础的学生，可重点学习Python 语言基础，培养学生计算机编程思维、逻辑思维，第三方库作为引导兴趣、开阔视野、课外学习部分的内容。对于有编程基础的学生，重点可放在第三方库的学习，同时采用项目开发方式，锻炼其对实际问题的思考、解决能力。
（二）学习者分析
在课程教学过程中，能力培养还应包括调试程序的能力，特别是学习的初期。即不仅给学生正确的例子，也要给带有错误的例子，不仅要演示编写正确程序的过程，也要演示出现错误调试程序的过程，在调式程序的过程中，让学生编程能力得到提高，同时也增强了信心。
图3所示为封端剂和ESESO的红外谱图。图3(a)和图3(b)中， 1 254 cm-1为Si—CH3键的反对称伸缩振动峰，814 cm-1处为Si—CH3的对称伸缩振动峰；1 107，1 025 cm-1处为Si—O—Si键的伸缩振动峰，3 052 cm-1处为端环氧基团的特征吸收峰[15-16]。
“Python 程序设计”课程教学在我校信息系17 级软件技术专业学生中实施，取得良好效果，主要可以从以下几个方面来反应。
二 实践教学内容改革
（一）语言基础教学
Python 语言基础学习，主要是为了让学生进一步搞清楚程序设计思想，熟悉Python 语法，形成计算机编程思维。这部分学习内容与其他高级程序设计语言基本一致。
Python 语言基础学习部分项目设计以简单有趣的例子为主，辅以验证性的实验。表1 详细说明了该部分内容实践教学重点与教学案例。
杰克坐在床上，捧着笔记本看着。苏婷婷趴过来，问：怎么样，谁的支持率高？杰克自信地：肯定我的高！咱爸观点早过时了！苏婷婷说：你就这么自信？杰克回答：当然自信，要不敢承诺听观众的？苏婷婷担忧地：我觉得你不该做这个承诺。杰克说：你放心，绝对没问题！结果出来了！杰克打开网站页面，突然愣住了：不会吧？咱爸怎么会比我高？苏婷婷失望地：我说么，你就不该做出承诺。杰克又刷新了一遍网页，喃喃地：怎么会呢？怎么会呢？苏婷婷提醒他：杰克，你忘了，这不是华盛顿，是在中国！杰克瞪大眼睛：中国不是早就和世界接轨了吗？苏婷婷说：有些接了，有些还没接。
（二）第三方库教学
Python 第三方库学习，是本课程学习的重点，主要是让学生在项目开发过程中，采用合适的库方法解决实际问题。从想到怎么解决问题迈向知道怎么解决问题，培养成就感和信心，激发其进一步学习兴趣，从而掌握库学习方法，培养自主学习能力，为其终身学习奠定基础。
Python 十几万个第三方库几乎覆盖了所有技术领域，第三方库与语言基础是一个整体，脱离第三方库学习Python 语言是无用的。本课程第三方库的学习重点在数据获取、分析、可视化方面。表2 详细说明了该部分内容实践教学重点与教学案例。
三 实践教学方法改革
（一）项目导向，理论与实践穿插教学
例如课程开始主要围绕turtle 库的使用展开教学，Turtle 库是一个简单、易用的绘图库，作为Python 语言学习的入门非常合适。画布上的小乌龟憨态可掬、活灵活现，同学们在指挥其画线、画圆、填色过程中掌握知识点。画多大的圆？可学习输入输出语句；画什么颜色的圆？可学习列表；在什么位置上画圆？可学习random 库；画什么类型的圆？可学习分支语句；画多少个圆？可学习循环语句……同学们在此实践过程中相互比较，兴趣高涨。再例如学习jieba 库的分词时，可引入《三国演义》小说，分析其人物出场次序，除了单纯分词，为什么要把孔明、诸葛亮、孔明曰视为一人？也可引入某歌星所有歌曲歌词，分析其高频词，以此为依据讨论该歌星歌曲风格等。有趣的历史文化故事或者生活中故事也让同学们饶有兴致，学以致用，用以促学，从而取得了很好的实际效果。
（二）实践教学案例改革
1.以趣事引入案例
教学案例的选取，以趣味性、实用性为主，使学生持续保持浓厚学习兴趣。兴趣是最好的老师，美国当代著名的教育心理学家奥苏伯尔提出了有关兴趣教学的理论，他认为带有兴趣的教学是一种以思维为核心的理解性学习[i]。
综上所述，参芪扶正注射液联合多西他赛治疗乳腺癌可有效减少肿瘤标志物分泌，抑制肿瘤生长，疗效显著，且不良反应率低，程度低，是一种安全有效的治疗新方案，值得推广运用。
表1 Python 基础部分实践教学内容
表2 Python 第三方库部分实践教学内容
Python 程序设计教学全程坚持项目导向，即以项目带动知识点的学习，随着项目的逐步改进和演化，依次引入新的知识点。这种主要以教师讲解，学生模仿的形式教学，更适合于课堂教学。项目导向教学方法可以帮助学生在熟练掌握各个知识点的同时，熟悉更多的编程方法和技巧，通过项目的实践还能提高学生们的动手能力。
（二）审设问。首先要审出设问角度，是经济常识、哲学常识还是文化常识；其次要审好设问指向，明确是什么为什么怎么做，是分析原因还是寻找对策，或是谈影响还是作评价。只有搞清楚问什么，才能做到有的放矢。
对不同的知识点，在选择教学案例上，宜选取连贯的、渐进式的案例。例如上述的turtle 库带动知识点的学习，就属于渐进式的案例。又例如数据分析部分，在布置了同学们做“百度搜索关键字”的作业后，采用“百度搜索关键字并获取、保存指定信息”作为案例；在布置了同学们做“链家网搜索租房信息并保存”的作业后，采用“链家网租房信息可视化”作为案例。这样的好处是在讲解作业的同时可进一步完善案例带动新的学习，以专业能力培养为导向，再针对实践中渐进的问题来学习新知识进行求解，这样层层深入，不断掌握解决问题的能力。
2.采用渐进式案例
（三）能力培养，增强学习信心
我校“Python 程序设计”课程的教学对象是信息工程系17 级软件专业学生，上课学期为大二第一个学期。学生已经具有一定编程基础，但编程基础知识学习不牢，对程序设计思想似懂非懂。通过和同学们聊天等方式沟通还得知，同学们心理上对前途、对计算机知识的掌握程度开始焦虑，迫切希望掌握程序设计方法，对一些技术热门词汇，如大数据、网络爬虫、数据分析、数据可视化等充满好奇与向往。但同学们同时还有比较严重的畏难情绪、偷懒思想，对知识的获取存在一蹴而就的不切实际的想法。
在增强学习信心方面，为适应大部分同学学习现状，实验作业设计不宜太复杂，但又不能让程度好的学生失去成就感，可设计同一案例的不同要求程度，如填充颜色，一般要求是填一个指定色，高要求是填充随机色，以满足不同程度学生的要求。总之，在能力培养过程中，循序渐进，不断增强学习信心与成就感。
针对学生学习与心理情况，在该课程开课之初，进行了一次课程导论课。将Python 语言发展的历程、现状、前景做了介绍，介绍零基础自学Python 的成功案例，并将一些同学们感兴趣的项目案例录制了视频播放，极大鼓舞了同学们的学习士气，也增强了同学们能学好Python 的信心。
四 教学效果
除了鼓舞学习士气之外，本教学组在教学过程中不断积累、研讨、总结、调整，对理论与实践内容体系，教学模式、方法进行了改革，并有一定成效。其中我们认为，实践教学体系尤为重要，因为高职院校培养目标之一，是学生所学即可在企业实践中应用。本文结合高职学生学情，仅对Python 程序设计课程的实践教学进行探讨。
（一）重视课程学习
学生出勤率一直保持在一个高水平，上课积极性高，每周作业完成及时，课后对本课程的学习讨论气氛浓厚。
置身其中，每一位师生都能充分认识到：校园里最美的风景是大家美好的心灵、优雅的举止和积极向上的正能量，是大家在日常工作、学习和生活中自然流露出的书香气质和儒雅风范。从而不断地唤醒广大师生胸怀大爱，情系校园，心系社会。在教学策略上，李林校长带领学校领导班子成员深入教研组、深入班级调查研究，不断寻找适合学生的教育途径与方法。指导老师们着力培养学生良好的学习习惯和自主学习的能力。通过因材施教，分层考核，多元评价等教育原则和手段引导每一位学生“每天进步一点点”，从而营造“以学习为乐，以进步为荣”的良好氛围。
（二）教学满意度
学生对教师的教学满意度维持在一个高水平，说明学生对教师的授课内容、教学方法模式、自身学习效果等的认可程度高。
（2）使用建筑和装修去完成一体化的设计，以及施工，理其在想状态下可以说是装修能够伴随着主体施工去同步完成的；
（三）参加竞赛获得佳绩
17 级软件技术专业学生参加广东省“泰迪杯”大数据应用与分析大赛，获得二等奖的良好成绩；首次代表学校参加广东省“大数据技术与应用”技能大赛，获得三等奖的良好成绩。
五 结语
本文在“Python 程序设计”课程特征和学习者分析的基础上，探讨了课程教学过程中的重点问题，理清在教学过程中“理论内容”与“实践内容”的关系，从能力培养出发，设计实践教学内容体系。经过对“Python程序设计”实践内容改革后，学生收获更大，真正培养了学生的实践能力。今后，我们将花费更多的精力在实践内容的设置，实践教学方法手段的研究上，使学生真正掌握本领，成为社会需要的实用性人才。
自然界的一切生命活动都是在能量的支撑下进行的，能量是由细胞呼吸产生的，所有存在生命的地方都与细胞呼吸息息相关，可以说细胞呼吸也是生物中的重要组成部分。而细胞呼吸在人们的日常生活中也是随处可见的。例如，酿酒工艺是通过酵母的无氧呼吸来进行发酵的；水果蔬菜在真空包装中能够存储较长时间；粮食晒干后延长储存时间，通过降低周围环境的问题来提高食物的存储时间。以上种种都是通过抑制食品的呼吸来起到延长储存时间的目的。另外，在种植植物之前人们通常会翻松土壤，保证土壤的透气性；在种植棉花时会通过覆盖地膜的方式来提高温度，进而充分利用光能可以进行科学密植，这是利用细胞呼吸的重要作用来帮助植物能够更好地生长[3]。
参考文献
[1] 李博,董付国,冯烟利.面向软件工程专业的Python 课程建设[J].计算机教育．2019,1:92-96.
[2] 杨荣领.《Python 语言程序设计基础》课程教学改革实践[J].高教学刊．2019,3:135-137.
[3] 赵海波.高职软件技术专业开设Python 课程教学体系设计[J].课程教育研究．2018,39:224-225.
[4] 姚竞.面向项目的“Python 程序设计”教学实践与研究[J].福建电脑．2009,7:198-199.
[5] 董洪亮.新课程教学组织策略[M].北京:教育科学出版社,2008.
本文引用格式： 陈瑛，等.高职院校python 程序设计课程实践教学探索[J].教育现代化,2019,6(79):68-70.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.79.026
基金项目： 本文系“广州工程技术职业学院精品在线开放课程项目（数据结构与算法）” (项目编号：YJP201804)、“广东省特色创新类项目(自然科学)”(项目编号：2017GKTSCX050)、广东省特色创新类项目(自然科学)”(项目编号：2017GKTSCX049)的研究成果。
作者简介： 陈瑛，女，汉族，广东揭阳人，广州工程技术职业学院，副教授；吴明珠，女，汉族，安徽安庆人，广州工程技术职业学院，副教授。
标签：Python程序设计论文; 课程特征论文; 实践教学论文; 第三方库论文; 广州工程技术职业学院信息工程系论文;