Python程序設計教學改革探討

柯 琦 胡小春 李國祥 雷金東 張紅霞

（廣西財經學院 信息與統計學院，廣西 南寧 530007）

0 引言

大數據及人工智能技術飛速發展，Python語言優勢越發突顯。Python語言將計算機程序設計語言發展成為集支持命令式編程、函數式編程、面向對象程序設計、泛型編程等多種編程范式于一身的腳本語言[1]。Python程序設計課程已成為高等學校計算機科學專業的核心課程，也成為非計算機專業的計算機編程語言通識課程的首選。本門課程講述程序設計語言的基礎知識和程序設計方法，培養學生計算思維[2]。但對于已有編程基礎的計算機專業學生，要獨立完成課程設計，靈活掌握Python函數庫應用，很多學生是感到吃力的。對于非專業學生，由于課程開設的教學課時較少，通常是32學時，既要掌握計算機編程思維又要掌握Python的應用，學生任務很重且難度大。因此，本文針對不同專業探討在Python程序設計教學中采用案例教學法及任務驅動法兩者相結合的教學方法來改進課程教學形式。

1 案例教學法與任務驅動法

1.1 案例教學法

案例教學法是以列舉案例為基礎的教學方法，以所學理論知識直接相關的情景或事件作為案例，學生通過對案例的研究來進行學習知識。通過查閱學習知識點，加深對知識的理解及應用，達到知識融會貫通。同時，教師給予適當性引導，促使學生進一步深入思考對比。根據學生不同理解層度補充新的教學內容。文獻[3-4]對信息技術類課程使用案例教學法應用進行了探討。

1.2 任務驅動教學法

任務驅動教學法是指學生在學習過程中，緊緊圍繞一個既定的活動任務，以自主探索和互動協作的學習方式完成任務，學生在完成任務的過程中掌握知識。使學生主動建構探究、實踐、思考、運用的學習體系。任務驅動教學法，以解決問題、完成任務為主要目標的多維互動式的教學模式，由學生和老師共同參與，師生靈活互動。文獻[5-7]探討了在程序設計課程中應用任務驅動教學法的方法。

2 案例教學與任務驅動相結合的教學方法

基于案例教學方法和任務驅動教學方法，本文提出結合兩者的優點應用到Python程序課程教學中。以案例教學為主線，任務驅動教學為實踐，讓學生既能在案例分析中掌握Python程序設計基礎知識，又能在完成任務中得到編程實戰練習。

2.1 案例的選擇

Python語言提供了非常完善的基礎代碼庫，擁有豐富的第三方擴展庫。幾乎涵蓋了各個領域，包括基礎數學、GUI編程、網絡編程、文件、數據庫、多媒體、數據分析、可視化等內容。但大量的庫函數給學生的學習造成了困擾，例如，如何靈活使用turtle庫、math庫、random庫解決實際問題。這需要學生熟悉對應庫函數的功能。對于初學者，特別是非專業計算機學生來說，無異于難上加難。因此，選擇教學案例特別關鍵，也需要提高案例設計的創新性。通過教學案例的演示及分析，能提高學生對Python語言編程基礎知識的掌握。在案例教學過程中學生觀察體驗程序的執行，培養學生對Python庫函數解決問題的應用能力，使其體會到Python程序的樂趣。

2.2 任務的制定

任務制定是一個非常重要的問題，對于初學計算機程序設計的學生，計算思維尚未形成，編程能力需要培養，所以制定的任務不應該太大太深。任務太大，學生沒有能力完成則會打擊學習積極性。如果任務制定淺小，不能很好地達到教學目標，鍛煉學生的能力。以培養學生應用能力為導向，突出以課程知識為載體，并與項目工程化相結合的方式制定對應教學任務。合適恰當的任務能給學生提供體驗Python程序在具體應用的情境。另外，對于計算機專業和非計算機兩類不同層次的學生，需因材施教。計算機專業應培養扎實的計算機編程能力的Python程序設計人員，以培養知識面寬、能力強、素質高的計算機專業本科生為目標。非計算機專業應該以培養合格的Python語言應用能力為主，以應用性、標準性、針對性為目的。制定常見通用領域的應用型教學任務，結合學生本專業的應用。例如，統計專業學生，可以偏向選擇Matplotlib、統計分析模塊statistics等相關案例。

2.3 教學過程設計

圖1是本文設計的一種案例教學與任務驅動相結合的教學實施過程。

圖1 案例教學法與任務驅動相結合的教學流程圖

在案例教學法與任務驅動相結合的教學實施過程中，首先根據知識點的應用場景，選擇對應的案例一個或多個。例如在網絡爬蟲章節，存在靜態和動態不同網站類型，爬取方法也有差異，需根據實際應用選取案例教學。其次，采用翻轉課堂形式，由學生分組對案例進行自我學習。學生對案例對比分析，得出此類問題涉及的知識點。采用學生講解的形式，每個小組講解學到的知識，其他小組補充討論。教師從旁協助。再次，任務驅動教學環節主要用于課后。對每組指派任務，課后探索解答，完成任務形成實驗文檔。教師批閱后，請優秀的小組分享解題過程。學生采用提問、討論的形式進行任務探討。各組分析本次任務的解題過程及知識點。最后，教師對本次任務歸納總結。

3 結語

本文采用案例教學法結合任務驅動法進行Python語言程序設計課程的教學改革探討。通過案例教學讓學生感受到Python語言的具體應用，直觀具體易于學習。通過對技巧及方法舉例教學，提高教學案例設計的創新性，逐步提升學生的計算思維及編程能力。對實際問題的探索進而引導學生思考、研究，激發學習興趣。任務驅動教學法以解決問題、完成任務的多維互動式教學，學生圍繞任務活動，運用知識和經驗解決問題，提升學生積極的學習狀態。通過案例分析以及任務驅動的教學流程，學生從被動學習到主動挖掘，進而讓學生體會到Python程序的樂趣，提高Python程序設計的深化認識，最終激發學生的創新意識及創造性。N