基于Python 高级语言程序设计的“金课”建设分析

吴 秋,胡 伟

(皖西学院 经济与管理学院,安徽 六安 237012)

0 引言

2018 年6 月,教育部召开了新时代中国高等学校本科教育工作会议,并印发了《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》,提出了“金课”概念,“金课”即增加课程难度和深度,让学业具有一定挑战,确保大学教学质量的课程。 当前,高等学校教育工作的关键之一是如何将“水课”转变为富有深度和难度的“金课”,特别是对于高校的计算机程序语言设计类课程,应该以打造“金课”为目标。 为了实现这一目标,学校需要进行课程教学模式改革,结合学生实际情况,探索有效的教学模式,激发学生的学习热情,设计适合的教学案例,打造特色通识课程体系。 Python 语言由于具有简洁、易学、易用的特点,故在数据分析和可视化、机器学习和人工智能、网络爬虫、网络编程和自动化等领域得到广泛应用。 因此,国内高校纷纷开展了基于Python 高级语言程序设计的教学。 由于各高校的情况不同,各高校在开展Python 高级语言程序设计的教学中的侧重点也有所不同,有的高校侧重实践性,开展实践项目以增强学生的实际操作能力,另外一部分高校则注重理论性,强调课程的学术性,以提高学生的学术水平。虽然这两类高校在教学中都取得了较好的教学效果,但与实现学生高阶性的学习还有一定的距离。 因此,对于基于Python 高级语言程序设计的“金课”建设的分析具有一定的现实意义和紧迫性。

1 当前Python 课程教学现状

首先,Python 高级语言程序设计课程没有以学生为主体。 就当前Python 课程教学的情况来看,多数教师依然运用传统的教学方法,没有以学生为主体,课程讲授方式单一,学生处于被动学习状态,难以激发学生学习热情和积极性,不利于学生自主学习。 其次,部分教师在Python 课程教学中,没有融入现代的教学技术和手段,没有取得良好的教学效果。 然后,课程考核方式比较单一,教师对学生没有全过程评价手段。 现有考核体系是将Python 课程考核分为平时考核和期末考核两个部分,其中平时考核主要考核的是学生在课堂上的表现和完成作业的情况,期末考核通过考试完成。 教师在平时考核评分中,多数是以日常出勤率和提问等少数指标进行考核,无法对学生实现全过程及全面的考核,激励效果不明显;最后,教学内容与实际脱节,尤其是课程教学内容与学生专业较难融合,从而导致课程无法融入学生的课程培养体系。

2 Python 高级语言程序设计课程现状分析

Python 是一种解释型语言,它具有较高的程序执行效率。 Python 作为一门面向对象的编程语言,在人工智能应用领域和深度学习领域都具有重要意义。学校在开设VFP 程序语言的基础上逐渐引入了C 语言课程,虽然这可以培养学生的计算机应用能力,但还不够。 因此,推动Python 高级语言程序设计课程的教学改革并建设高质量的“金课”,具有现实意义。

2.1 Python 高级语言程序设计课程的课程目标

教师应调动学生学习程序设计课程的积极性,让学生对这门课程学习产生动力,激发学生学习热情,构建适合学生的教学模式。 学生通过Python 程序设计语言课程的学习,开拓思维,增强创新意识,加深对Python 生态系统的理解,提高运用第三方库解决实际问题的能力。 教师要实现从课程建设到“金课”建设的转变,全面提高教学的质量,实现全面育人的目标[1]。

2.2 Python 高级语言程序设计课程的教学内容

Python 高级语言程序设计的“金课”建设要结合计算机发展的最新动态。 为了实现这一目标,教师在讲解课程理论知识的同时,需要适当地增加一些计算机发展的新知识,并组织学生进行学习,特别是关于大数据挖掘和人工智能的知识。 另外,教师可以在互联网上为学生寻找计算机应用的具体案例,并通过多媒体形式向学生展示。 这样可以培养学生的创新精神,并激发学生的学习积极性,以便更好地培养计算思维。

2.3 Python 高级语言程序设计课程的教学方法

第一,设计理论课程教学案例的目的是让学生了解本专业中计算机编程技术的应用场景,特别是大数据、网络爬虫和人工智能等技术。 在具体的教学过程中,教师需要引入实验案例,并结合国家计算机等级考试的要求,让学生进行实际操作。 通过这样的实践,可以锻炼学生的编程能力,培养学生的计算思维,提高他们的综合能力。

第二,教师通过使用各种教学工具,特别是雨课堂等智慧课堂工具,对学生进行分阶段的测试,全面评估他们学习效果。 这样做不仅可以吸引学生的注意力,还能激发他们的学习热情,并促进学生开展自主学习。 智慧课堂教学工具的引入,还能培养学生的创新精神,提高他们的计算机思维能力[2]。

2.4 Python 语言课程改革方案

为实现“Python 语言程序设计”线上线下混合式课程建设,将这一建设分为课程内容、混合模式以及课程平台3 个部分。

首先,在Python 语言课程教学过程中,教师应按单元进行教学任务设计,并明确教学单元目标。 教学单元设计中应包含程序设计新要素,这些新要素可以扩大学生知识面,提升教学层次。 教师应根据学生掌握知识的程度和实际情况,制定方案对学生进行训练,以优化整个教学。 其中,Turtle 创意绘画、关键字提取、主题提取和网络爬虫进阶可作为教学课程内容的主要单元。

然后,通过实施线上线下混合教学模式来进行单元内容教学。 阶段一:教师根据教学内容引出问题,传授相应知识并布置作业,将其发布在在线平台上。阶段二:教师根据学生专业特点,通过丰富平台功能,学生可实现自学、创意、设计和编程等。 阶段三:教师在线上组织学生进行讨论,展示作品并接受教师评价和提问,学生做笔记。 阶段四:教师总结本次教学效果,提供相应反馈[3]。

最后,选择Python 教学平台实现混合式教学。教师可以利用各种开放平台,例如:雨课堂平台和MOOC 平台开展混合式教学。 但考虑到“Python 语言程序设计”是一门实践性要求非常高的课程,又需要进行混合式教学,所以还需要一个能支持线上实验的实训平台,例如:北京理工大学合作开发的Python123实验教学平台。 国内相关实训平台较少。

2.5 注重跨学科的应用

各高校教务部门应调查研究各个专业对程序语言设计课程教学需求,组织召开计算机公共课教师与专业课教师课程需求交流会。 这样可以更好地了解各学科对计算机知识的需求,以便设计教学内容。 教师既可以针对不同类型的专业增加计算机相关知识,也可以根据专业特点设计相应的例题。 教师既可以讲解计算机知识,也可以讲解专业知识例题,并将二者有机结合,让学生明白在解决专业问题时,所学的计算机知识的作用。 二者的结合将激发学生的学习热情和促进学生的创新能力的培养[4]。

此外,随着新技术的出现,传统学科融合的加深,各学科需要跨学科应对不同的挑战,包括信息、数据、资源、代码、文献和设备的获取与共享。 开放科学的理念应运而生,它以自由、开放、合作和共享为主要特征。 开放科学的实践使科学研究更加透明和高效。而计算机语言课程又是最容易融合其他学科的课程,因此应进一步开展跨学科应用。

3 Python 高级语言程序设计课程教学中存在的主要问题

虽然Python 高级语言程序设计课程在很多高校已开设多年,但在实际教学中依然存在如下3 个方面的问题。

3.1 案例教学设计不合理

在Python 高级语言程序设计课程中,缺乏实际应用案例的教学会导致学生难以理解抽象的概念和语法,并且造成学习的兴趣和动力不足。 Python 作为一种高级编程语言,初学者可能难以理解其中的抽象概念和语法。 如果没有实际应用案例,那么学生难以将理论知识与实际应用场景结合起来,也无法充分体会编程的实际效果和意义,从而导致学习兴趣和动力不足。

3.2 缺乏特色通识课程体系

Python 高级语言程序设计课程教学缺乏具有特色的通识课程体系,缺乏拓展性的课程资源,不能很好地提高学生的综合应用能力,限制了学生的发展。Python 语言设计课程作为专业基础课程,缺乏与其他学科的融合,缺乏对学生综合能力提升的关注,限制了学生的发展。 为满足现有教学需求,各高校需要建立一套适应不同大类专业的通识课程体系,以提高学生综合能力,促进学科融合,进而促进学生的发展。

3.3 课堂教学效果受限

Python 高级语言程序设计课程课堂教学效果受限,无法很好地激发学生的学习热情和主动性,同时学生的自主学习能力也存在一定的不足。 在Python高级语言程序设计课程中,课堂教学过程相对枯燥,缺乏互动性和趣味性,这导致学生对课程的学习兴趣和动力不够高。 另外,传统的课堂教学模式也无法很好地满足学生的需求,需要探索更适应现代学生学习方式的教学模式。 学生的自主学习能力和自我驱动力也需要提升,因为这些因素对课堂教学的效果产生重要影响。 因此,教师需要寻找新的教学方法和策略,以营造更积极和有趣的学习环境,培养学生的自主学习能力,激发他们的学习兴趣和主动性。

4 Python 语言程序设计“金课”建设的措施

为更好地培养学生,明确培养目标,教师不仅要传授学生相关的知识,还应不断提升学生知识素养,促进学生协调发展。

4.1 设计合理的教学案例

在Python 高级语言程序设计课程中,学生很难理解这门抽象的语言,也很少接触到Python 在各个领域中的应用案例,尤其是在新文科和新工科领域。因此,在教学过程中,教师可以利用网络为学生寻找相关的案例,以引起学生的重视,并帮助他们更好地理解Python 语言,扩大他们的知识面,拓宽他们的视野。 例如:教师在给经济管理类专业学生授课时,可以设计个人所得税计算、边际成本函数计算和无差异曲线与效用函数等讲解案例,以加深学生对课程的理解和认识[5]。

4.2 打造具有特色的通识课程体系

就当前的情况来看,高等院校有必要融合课程资源,建立具有特色的通识课程体系,以创新性为核心目标,逐步构建适应各专业学生的公共基础课程。 此外,教师还需要建设拓展性的课程资源,以提高学生的综合能力,促进他们的全面发展[6]。 各高校应通过教学平台,整合专业优势资源,并扩展学科知识面,让学生清楚地了解计算机程序语言在其他领域的具体应用。

4.3 充分利用智慧课堂手段加强课堂教学效果

“雨课堂”是一种混合式智慧教学工具,通过SPOC+ “雨课堂”+线上实训平台,教师可以实施线上线下混合式教学。 这种教学方式能让学生意识到整个学习过程的重要性,避免仅为了应付期末考试而突击学习的现象,并持续提高学习水平以取得良好效果[7]。 教学具体过程分为课前、课中和课后3 个部分:课前,教师准备预习资料,并通过“雨课堂”下发给学生,在线下课程前期抽出时间进行学生学习情况测试,并根据测试结果调整教学进度;课中,教师进行考勤并向学生提问,师生之间互动并加强沟通交流,提升学生的学习参与度;课后,教师根据学生对知识掌握程度和学习情况,寻找新资料,补充重要知识内容,以拓宽学生的知识面。 教师通过不定期的考核测试学生对知识的掌握情况,并根据具体结果完善教学设计,确保有效开展教学,使其成为一个能够不断改进的闭环[8]。

5 结语

总之,教师应明确当前Python 高级语言程序设计课程存在的不足,并采取有效措施解决问题。 高校为确保Python 语言程序设计课程的教学质量,应注重“金课”建设。 同时,各高校也应积极推动教学改革,并推进学科知识融合,促进学生实践能力的提高,提升学生自主性学习的动力,为学生提供更优质的教学资源。