非计算机专业编程模式研究

孙新杰 潘水凡

摘 要：针对应用型高校六盘水师范学院非计算机专业学生计算机基础实验编程如何进行教学的问题，本文分析了目前主流语言Python作为非计算机专业学生学习的首选语言。并根据不同专业的学生定制不同的教学方案，教学内容，教学方法等方面进行研讨，提出个性化服务编程模式，有助于提升学生的学以致用的能力，真正做到教由学定的目标。

关键词：应用型高校;Python;非计算机专业;个性化

1 概述

六盘水师范学院作为贵州省首批应用型高校转型试点高校，如何真正做到从传统的理论教学为主转变成理论与实践并重的教学模式，值得每个人进行深入的思考。Python語言作为目前集成度最高的语言，它的易用性达到了历史顶峰，再加上Python语言本身集成的各行各业的编程数据包，可以很方面的为编程人员提供快速有效的帮助。

Python语言是一个免费的、开源的、跨平台的且具有粘贴性质的编程语言，由于它语法简单、逻辑设计接近于人类思考问题并解决问题的顺序逻辑，而得到大量的使用。Python语言可以应用于各行各业，目前主要应用于大数据分析与处理、人工智能、图形处理、应用程序开发、网站开发与管理、深度学习等方面。由于它的强大性与简洁性使得非计算机专业人员也能够快速的让计算机识别自己的想法并加以更新创造。

2 编程语言对非计算机专业的影响及改革因素

2.1 编程语言对非计算机专业的影响

非计算机专业学生由于专业的特殊性，都需要接触到计算机语言类的学习。六盘水师范学院作为发展较晚的一类高校，计算机教学也相对比较落后，目前来说已经被淘汰的VB语言依然能够在非计算机专业的课程体系中找到，这样的计算机教学模式对非计算机专业的学生学习的影响非常小。主流的非计算机专业的理工科学生学习的主要语言还是C语言，C语言作为一种学习起来相对比较容易接受的高级语言目前在各高校使用非常之广泛。非计算机专业的学生通过学习计算机语言能够养成一种“计算思维”的模式，然后把该计算思维的思想用在本专业上，使得本专业的问题可以通过计算机编程的方法加以解决、仿真等操作。现在提倡小学生都要学习编程，都要通过编程把理论问题转换成计算机能够解决问题，这样有助于培养学生的思维模式，有助于创新与应用的提升。因此非计算机专业对计算机语言的需求只会越来越多，越来越重要。

2.2 非计算机专业编程模式改革因素

全校所有非计算机专业都要学习《大学计算机基础实验》这门课，《大学计算机基础实验》长期以来讲解的语言都是以Python为主，但是主要侧重于Python第三方画图库turtle的讲解与使用，这部分内容对于大部分专业的学生都不能达到很好的训练的效果，学生学习之后并不知道如何才能把这些学习到的编程技巧用于自己的专业和工作之中。出现这种情况的原因主要是因为课程编程教授过程中要求过于死板，所有专业学习的都是最简单最容易看到效果的第三方库，但是该库在本科阶段对学生专业课程辅助学习并不能起到建设性的作用，很多学生都是停留在背诵应对考试的模式，针对不同专业开设不同的个性化的编程训练授课模式显得非常的必要。

大部分学生在学习完计算机编程课之后，也能掌握基本的语法，也能针对该语言开发出一些有意义的小程序，但是随着课程的结束，后期的专业学习大部分学生不能很好的把所学知识应用到专业课程之中，这个现象出现的主要原因还是在于教学内容的设计不能跟随学生专业的特点进行针对性训练。Python语言的出现让针对不同专业进行个性化定制编程变得更加实际。Python语言是目前来看最接近人类语言的一种高级程序设计语言，而且涉及面非常的广泛，基本各行各业都可以使用该语言进行针对性的编程实践。由于该语言对语法的要求相对更加灵活，学生在学习的过程中可以把主要精力放在逻辑思维的转换上，不用过多的的精力消耗在学习枯燥无味的语法学习上，这样学生更容易提起兴趣，而且Python强大的第三方开发库更能够使用学生快速的获取编程上面的成就感。由于《大学计算机基础实验》这门课一直有Python编程的环节，为了不颠覆性的更改《大学计算机基础》这门课，我们在实验课的基础上要进行更新替换，需要按学生未来专业方向的编程需求进行针对性的课程改革。

3 编程模式改革研究思路

本文致力于探索如何在该校当前一个学期共32学时的设置下，引入Python语言专门用于非计算机专业大学计算机基础实验中编程类实验个性化教学进行课程体系的改革。

Python语言作为大数据时代的主推语言，可以为各个专业进行个性化的定制教学，使得非计算机专业的学生也能轻松编程，轻松把计算机与自己的所学专业相互结合，达到真正应用型高校改革的目的。Python语言主要用于大数据时代的编程工作，包括人工智能、数据分析、机器学习，工程应用，数学建模等。本文基于六盘水师范学院向应用型转型发展以及大学计算机基础实验教学改革的基础上，对大学计算机基础实验课程设置、课程内容、教学方法及教学评价进行改革，探索新建地方应用型本科院校大学计算机基础课程体系建设的有效方法。

本文采取“调研+设计+检验”的思路，其间将Python针对各个不同专业个性化定制教学的理念贯穿于研究过程。

第一步，进行相关文献搜集和课程现状调查研究：

文献搜集：对国内外，尤其是我国大陆地区“Python在大学教学中的应用”进行文献研究。

第二步，将调查结果与文献研究相结合，以Python个性化定制教学为新理念进行课堂设计，逐步开展课程设置、教学内容、教学方法和教学评价的改革;并运用于实际教学实践中。

大学计算机基础实验教学现状进行分析，主要从教师教学及培养培训、学生学习及评价和课堂内容及教学方法等几个方面展开调查。调查结果将用作大学计算机基础实验教学改革的依据。拟对大学计算机基础实验教学现状进行调查分析，主要针对教师、学生以及课堂三个部分开展，了解本校大学计算机基础实验的教学现状。

大学计算机基础实验教学一直是大学课程体系中的重要部分，教育部高等教育司明确指出大学计算机基础课程作为一门必修课是高等教育的有机组成部分。但高校大学计算机基础实验教学却存在诸多问题，一直以来收益甚微，这在新建地方本科院校中尤为突出，主要表现为“高投入低产出”。另外，这类新建地方本科院校处在应用型转型过程中，大学计算机基础实验课程势必要依照这一趋势进行改革，以跟上学校的总体发展。

第三步，在教学实践过程中逐步推进课程体系建设工作，检测Python个性化定制教学有效性的同时总结理论成果并用于指导教学，以期形成闭环，不断完善大学计算机基础实验课程体系建设。

4 改革过程中要解决的主要问题

第一，Python基礎讲解的通识教育和Python个性化定制教学的比例问题：不同专业、不同层次的学生对通识教育和专业个性化定制教学的要求存在差异，同一专业不同层次的学生接受能力如何区分对待，本论文将致力于解决这一问题。

第二，Python教学内容的选取问题：各专业的专业知识都有所不同，Python要尽可能做到紧密结合每个专业（紧密结合每个专业的计算机辅助应用教学是该课程教学应该完成的任务），但在有理科、工科和文史类的本科院校，应该开设哪些Python的课程内容才能最大程度的满足大部分同学的学习需求，本文将在研究过程中致力于以学习者为中心解答该问题。

第三，教师培养培训的问题：很多教师仍然对Python比较陌生，认为只有具备强硬的计算机编程能力的相关专业知识才有可能进行Python教学。这一误解使得Python个性化定制教学课程的推广陷入师资缺乏的难题。如何让承担大学计算机基础实验教学的教师主动转变心态，转化通识教育的观念，投身于大学计算机基础实验的教学改革中也是亟待解决的问题。

5 非计算机专业Python 课程设计

对于非计算机专业学生，学习编程语言是很有挑战性的，学生专业不同，思维方式也不相同。为了引发学生学习兴趣，达到较好的教学效果，教师要转变课堂上的角色，让学生成为课堂的主角。[1]这就需要教师首先转变思维模式，改变一个大纲用到死的这种教学方式，需要针对不同专业，不同层次，不同需求针对性个性化的更新教学大纲的内容，要使学生在学习过重中出现有共鸣、有想法、愿意做、敢于做等情况。

5.1 教学目标的设定

教学目标是针对非计算机专业的学生学习计算机类编程的一种要求。把计算机知识渗透到非计算机专业的学生上面需要循序渐进的思想，不能一次性把教学目标设置的过于高大上，使学生由于过于够不到反而放弃该门课程的学习。要设定的目标不是掌握多少的语法，而是要学会使用该语言达到计算思维的培养，达到逻辑能力的判断，达到应用该语言解决专业课学习过程中遇到的基本问题。教学目标要尽量的简化，以学生为中心，着重强调学生学完该门课程应该达到的具体程度，能够具体解决哪些问题，不能把教学目标设置的过于高大上，含糊其辞的语句不要体现在教学目标上。这门课的教学目标可以针对不同专业的学生，不同层次的学生，同一专业不同层次的学生设置不同的教学目标，比如基本目标是能够学生能够使用Python编程解决基本的逻辑问题，能够使用和本专业相关联的第三方开源包解决本专业内的基础问题。

5.2 教学内容

由于《大学计算机基础实验》这门课的开设总是要先于学生的专业课程，因此学生对自己的专业的了解并不深刻，计算机类的教师也对学生所在专业需要拥有计算机编程完成的教学辅助工作也不清楚，这样就需要计算机类教师发挥主观能动性，在做教学内容的设计之前就需要经过大量的走访专业教师，特别是学生所在系的一线教师，老教师，大三大四的学生，通过多方面不断的走访总结，把学生所在系的老师和学生的想法转换成计算机的需求分析。然后在需求分析完成之后，才指定教学内容，并把制作完成的教学内容的初稿拿给学生所在系教师进行审阅并提出宝贵的意见，然后不断的更新迭代才能制定出比较合理的教学内容。针对非计算机专业Python编程教学涵盖的基本内容建议应该包括：Python基础语法知识、Python序列、流程控制语、函数等。[2]由于各行各业对数据的处理的要求增多还应该针对不同专业设置不同程度的Excel课程以及针对学生所在专业的专业课与计算机结合点进行编程的设计训练。

六盘水师范学院的课时安排是32个学时，由于这些学时也只能保证Python基础的讲解及个性化定制的案列的简单讲解，后续教师可以提供一些学生所在专业的简单实用的小案例帮助学生进一步的学习与掌握。

5.3 教学方法

Python教学也属于计算机语言类教学的一种，传统的语言教学中积累的比较好的教学方式，这里我们还是需要借鉴，比如案列法，演示法等。这些传统的教学方法当然有很多的可取之处，但是本次教学改革的目的是要根据不同需求制作个性化、针对性强、实用性为主的教学与学习目的，因此需要进行个性化的定制编程，需要进行一些更加有实效的教学方式探讨。比如定期邀请学生所在系的专业教师进行计算机编程到专业编程需求的讲解就显得非常的必要，让本专业教学通过学生能够理解的专业课程，及时的让他们呢知道学习到的计算机知识是怎么一步步转化成计算机语言描述的，有种身临其境的感觉，达到知道如何学，如何用，如何转化的目的。也可在课堂上定期进行小范围的翻转课堂的模式，让学生提出问题，让另外的学生解决问题，并要不断的进行换位完成该工作。通过本专业教师的讲解，学生会对自己所学专业有更好的认知，有更加明确的理论转换实际的需求，此方法可以作为传统教学方法的补充。

6 总结

该新建地方应用型本科高校目前处在应用型转型期间，非计算机专业学生计算机编程基础相对国内重点高校存有差距，直接导致学生缺乏甚至是不具备利用计算机实现自己专业应用的能力、学习专业相关成果、了解本专业前沿发展的能力。计算机与自己专业相结合应用能力的缺乏体现出大学计算机基础实验教学成果低下，造成教学资源浪费。因此，提倡通用Python语言与各个专业相关的教学结合的改革方式，一方面能够提升学生的计算机基础知识和能力，另一方面可以帮助学生转化基础知识，加强实际运用能力。

参考文献：

[1]狄博，王晓丹.基于Python语言的面向对象程序设计课程教学[J].计算机工程与科学，2014（36）：122-125.

[2]仲晓芳.面向非计算机类专业Python编程教学设计研究[J].无线互联科技，2017.9：82-83.