Python语言程序设计课程教学改革与实践

金传洋 王丽辉 罗晓玲 郑斯文

摘要：Python语言是目前国内高校非计算机专业语言课的首选。本文从课程定位与需求出发，深入分析Python语言特点和教学现状，结合多年程序设计开发经验，提出一些相应的改进措施，积极探索高效的教学思路、教学方法和教学手段。

关键词：Python;教学改革;案例式教学;任务驱动;教学质量

中图分类号：TP399        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）18-0114-02

1 引言

程序设计基础（Python）是军队院校生长军官学历教育本科学员必修的科学文化基础课程。通过本课程学习，使学员掌握Python语言的基本语法，能够理解Python的编程模式;熟练使用集成开发环境和调试方法，掌握面向对象程序设计的基本概念以及设计方法;培养算法分析与程序设计能力，培养和提升学员以计算思维为核心的信息素养，学会运用计算思维方法发现问题、分析问题，积极寻找问题的有效解决办法。课程内容主要包括：Python语言基础知识、控制结构、运算符与表达式、函数、类与对象、文件操作及异常处理、图形绘制、交互式应用程序的操作与使用等。采取教学活动主要有：MOOC视频、操作实习、单元测验、项目设计、考核评价（期中、期末）等。

本课程共48学时，教学内容共分为10个单元，包括为：第1单元程序设计概述（Python语言基础）、第2单元程序控制结构（分支结构、循环结构）、第3单元数据类型（基本数据类型、字符串列表字典）、第4单元函数及使用（函数定义及使用、变量作用域）、第5单元算法与数据结构（算法与数据结构、典型算法实现）、第6单元文件与异常处理（文件与异常处理、文件与异常处理操作）、第7单元面向对象程序设计（面向对象概念、类与对象操作I、类与对象操作II）、第8单元图像界面设计（Python数据实现、常用组件I、常用组件II）、第9单元综合案例（综合案例Python实现）、第10单元图形绘制（图形绘制操作I、图形绘制操作II）。

结合往年教学实践和今年教学安排，增加了课前MOOC自主学习环节，通过视频资料学习，了解相关理论知识背景，实现精准导学、做好提前预习;课上对重点知识进行精讲、对操作实践知识采取机房模式，理论与实践相结合，激发学员主动学习兴趣，提高学员的动手能力。

2问题与目标需求

Python 是一种解释型、面向对象和交互式的脚本语言，在1991年发行了第一个公开版本，其语法形式简单、明确而优雅，和自然语言非常接近，无需花费大量时间学习枯燥的语法规则和计算机组成原理，学习门槛大大降低。

Python 语言开源，为我们提供了非常完善的基础代码库，涵盖了网络、文件、GUI、数据库、文本等大量内容。除了这些内置库外，Python还拥有丰富的第三方扩展库，供使用者直接调用，用户结合本专业实际需求，能够高效地编写源代码和可用程序，尤其在近年的人工智能、图像识别、自然语言处理等领域得到深度应用。

当前，Python 语言已经成为美国大学最受欢迎的程序设计语言。在国内，自北京理工大学2013年开课以来，全国近百所高校都相继开设Python语言设计课程，教学改革开展得如火如荼，Python已成为面向非计算机专业学习的首选语言了。

目前，Python语言程序设计课程存在如下问题：

（1）教学方式不够灵活

近些年，中国教育在积极地探索新思路，取得了丰硕的成果，但是传统教学模式依然没有被彻底改变，学员仍被动接受，其主体地位也没有被充分发挥出来，导致课堂教学质量不太理想。众所周知，程序设计课是应用性很强的课程，应该更加突出实践应用能力，尽管有些内容采取了机房授课模式，但实际效果并不好，很重要的原因，就是这种模式对教员驾驭课堂能力和素质要求很高，如果不能充分调动学员自主学习能力，授课质量将很难达到。

（2）授课教员发展受限

计算机公共基础课授课对象一般面向全校学员，人数分布广，需要配备大量教员，教学任务相对较重，通常面临着“僧多粥少”的尴尬局面。由于授课任务饱满，教员没有更多精力投入到科研项目和教学研究，长此以往担任基础课教员都会遇到业绩不饱满、能力提升慢、职称晋升难等问题，也对教员积极性有一定的挫败，反过来，也会使教学效果受到影响。

（3）能力培养需要进一步强化

前面已经介绍，由于Python语法简单，在教学实施过程中不需要花费大量时间讲解其语法规则，应将更多的精力花费在实践操作和应用上，但是，Python语言又具有灵活的面向对象和模块化设计思想，能与其他语言协作完成复杂项目的混合编程，这些编程理念与技巧，大大地提升学员逻辑思维能力，也能培养学员利用Python语言工具解决综合问题的能力，不过很难用一个个知识点的教学或者简单的案例教学法实现，需要通过较综合的项目实例或者课程大作业方式来实现教学目标。

3教学措施与实践

在Python教学实施过程中，我们抛弃传统语言程序设计中精讲语法这种模式，采用由案例项目驱动，逐步推进的形式，抽取知识点，使这些知识点串起一个主线，教学过程就是为项目设计服务，当所有知识点学习完成，整个项目设计过程也水到渠成了。这种项目驱动式教学，需将课程结构分割为若干小单元，且使各单元之间保持完整的逻辑顺序，其内容可以由易到难、由简单到复杂、由少至多，循序渐进，逐渐增加难度，增强学员的学习兴趣和成就感，如表1所示。

第一阶段是认识Python，时间持续为两周。教学内容包括计算机基础知识、Python基础知识，有趣小程序等，比如：杨辉三角、九九乘法口诀表、冒泡法排序、二分法查找、求100以内素数、菱形绘制等。课后练习是让学员自主阅读程序，执行代码，深刻体会结果与代码之间的对应关系，让学员深刻理解计算机解决实际问题基本步骤：输入—处理—输出，从而构建Python程序整体框架，为后续学习打好基礎。

第二阶段是会读阶段。通过实例拆解、程序阅读、重点剖析等方式引导学员总结计算机解决实际问题的整个流程。一个好程序就好比一件艺术品，内涵丰富，包含了很多要素，无法用一段文字来具体地描述，要求学员仔细品味程序代码，通过深入剖析总结，学员可以归纳出Python程序设计的基本框架、基本技巧与方法，其重要性不言而喻。这种教学模式，从第3周开始就能一直持续下去，学习者研读的程序越多越深入，其编程技能也将更加娴熟。

第三阶段是会写阶段。编写任何语言的程序，都是很严谨认真的事情，需要正确的方法、准确的思维和缜密的判断，一方面培养学员的科学严谨的治学作风，另一方面养成积极思考、主动解决问题意识，这对于学习能力培养非常有必要。对于编程零基础学员来说，教员需要花点时间教会他们熟练使用集成环境、调试程序的基本方法，这样，在遇到一些简单的语法问题，学员就可以自主地去完成。当然，编写源代码可以从简单问题入手，逐步加大难度，从尝试解决1到2行代码开始，接着尝试修改一个10行左右复杂代码，逐渐增加难度，循序渐进，最后，能独立编写具有一定难度的问题了。

第四阶段是会解决问题。学期过半后，学员已经学完了Python 的基本数据类型、程序控制结构、函数、图形绘制等内容。教员可以结合全国计算机等级考试大纲要求，引导学员講授第三方常见库的使用方法和基本功能，并尝试解决一些实际问题。通过复杂的实际问题，教员讲授Python编程解决问题的基本思路：如何抽象、如何表达抽象、算法流程图描述与优化、代码复用与优化问题等。

整个教学过程紧紧围绕“四个阶段”任务而逐步推进，以一个开发学员信息管理系统的综合案例为任务牵引，将课堂教学中各部分知识点进行有机联系，然后采取增量模式逐步推进，随着问题的逐步解决，依次引入新的知识点，随着任务逐步展开，按从易到难、从单一知识点到多个知识点的有序组织。与此同时，在实验教学和课后作业中设置类似任务，让学员们通过模仿并创造性地学习，顺利完成教员布置的实验任务。

4 结束语

开设Python语言程序设计这门课程，目的就是为了培养学员动手实践能力，培养其分析问题、解决问题的能力与素质。因此，将Python课程设计分解为四个阶段，分别设置各阶段学习任务和教学目标，循序渐进，最终达到理想的教学效果。

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【通联编辑：王力】