基于在线开放课程的Python语言混合教学模式论文（附论文PDF版下载）

Python 语言在计算生态的大背景下诞生、发展与再生，以最接近自然语言及面向生态的设计理念得到了广泛的关注，目前已有超过 14 万个第三方库，支持从数据处理到人工智能、从 Web 解析到网络空间、从人机交互到艺术设计的所有计算领域的应用[1-2]。 2016 年教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会发布了《大学计算机基础课程教学基本要求》， 首次建议将 Python 语言作为程序设计课程的教学语言， 并给出了 Python 语言教学方案[3]。 2017 年 12 月，教育部考试中心发布了全国计算机等级考试 （National Computer Rank Examina- tion，简称 NCRE）新增科目二级 Python 语言程序设计，该科目于 2018 年 9 月首次开考。 在应用和应试的大背景下，笔者依托《Python 语言程序设计》国家精品在线课程，面向淮阴工学院的计算机专业学生和非计算机专业学生开展了 Python 语言程序设计实践教学与课程教学， 取得了较好的教学效果和反馈。
 

 

一、Python 语言在线开放课程
 

Python 语言诞生于 1990 年前后，经过近 30 年的改进与发展，以其开源通用、简洁优雅及高效生态的特点已经成为国际上最受欢迎的程序设计语言。 搜索引擎Google 的核心代码、迪士尼公司的动画和生成、豆瓣网的网站架构和相关应用的设计与开发都使用了 Python 语言。 Python 具有极其简单的语法，采用强制缩进方式体现程序格式框架，具有极强的可读性，是容易入门的程序设计语言。 目前国际著名高校大都在开设 Python 程序设计课程， 近 3 年， 国内一批高校逐渐开设了Python 语言课程，进行较好的教学实践。

 

2017 年 12 月，根据《教育部关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》（教高 [2015]3 号）精神和 《教育部办公厅关于开展 2017 年国家精品在线开放课程认定工作的通知》（教高厅函[2017]40 号）要求， 教育部认定 490 门课程为国家精品在线开放课程。 爱课程（中国大学 MOOC）有 3 门关于 Python 语言的在线开放课程被认定为国家精品在线开放课程，分别是北京理工大学嵩天等老师的《Python 语言程序设计》、南京大学张莉老师的《用 Python 玩转数据》、哈尔滨工业大学车万翔老师的《高级语言程序设计（Python）》。 由 985 高校开展 Python 语言教学的教师开设的在线开放课程，从课程定位到教学方法，从教学理念到教学资源，从考核目标到课程互动，均体现了一流大学的高水平教学。
 

Python 在线开放课程提供了最先进的课程教学大纲、高质量的课程教学视频，适合系统化学习的课程资源（课件、实例、练习）和 OJ 平台，非常适合普通二本高校在教学资源缺乏、师资紧张的情况下开展翻转课堂教学，进行以学生为中心的课程改革、教学方式与学习方式变革，实现教育教学质量全面提高。
 

二、面向计算生态的 Python 语言课程教学
 

1.Python 语言课程教学方案

“计算生态”， 是“ 生态” 概念在计算机技术中的对应，在此特指在程序设计领域构建的支撑计算机技术发展的生态体系，即以开源项目为组织形式，充分利用“共 识原则”和“社会利他原则”组织人员，在竞争发展、相互依存和迅速更迭中完成信息技术的更新换代，形成技术的自我演化路径[4]。 Python 语言课程教学旨在培养学生理解、运用和构建计算生态的能力，学会使用第三方库，理解快速开发理念，建立对信息世界的新认识[2]。 笔者基于中国大学MOOC 在线开放课程《Python 语言程序设计》，制定了课程教学方案、课程考核方案及课程评价与建议。
 

面向非计算机专业 Python 零基础学生开设公共选修课，教学目标定位为学生能掌握 Python 语言基础语法及理解计算生态，学时设置为 32 学时，由 24 讲授学时和 8 学时上机学时构成。 面向计算机科学与技术专业学生， 在 《人工智能应用》 专业选修课程中， 主要介绍Python 计算生态实例，由 16 讲授学时构成，教学目标定位为学生具有能运用计算生态的能力。
 

Python 语言基础语法主要包括数字类型（int,float, complex)、字符串类型(str)、程序的控制结构、函数和代码复用、组合数据类型(元组、列表、集合和字典)、文件和数据格式化。
 

理解计算生态是指让学生广泛感知计算生态的存在[4]。 课程内容主要包括常用的第三方库的应用，第三方库主要包括 turtle 库、math 库、random 库、time 库、pyin- staller 库、jieba 库、PIL 库、csv 库、json 库等。 利用第三方库 wordcloud，使用 5 行代码即可生成中英文词云[2]。
 

运用计算生态是指面向能力、围绕一系列第三方库培养学生掌握某一方面的基础能力[4]。 如讲解 PyQT，培养学生掌握 GUI 图形用户界面库；如讲解 itchat，培养学生理解微信个人微信网页版接口。
 

在课堂教学中， 通过 12 个生动有趣具有现代气息的实例把基础语法与计算生态紧密联系起来，包括温度转换、Python 蟒蛇绘制、 天天向上的力量、文本进度条、身体质量指数 BMI、 利用蒙特卡洛方法计算圆周率、七段数码管绘制、科赫雪花小包裹、基本统计值计算、中英文词频统计、自动轨迹绘制、政府工作报告词云。
 

2.Python 语言课程考核方案

《Python 语言程序设计》课程是实践性强、逻辑性强的课程，教师和学生的互动时间主要在于课堂教学和上机操作。 本课程的考核方案旨在于课堂之外建立有效途径，帮助建立学生自主学习、快速学习，进而培养其终身学习能力及团队合作能力。
 

（1）考核点一：平时 OJ 练习

在免费的 OJ 平台 https://python123.io/ 上完成教师设置的课程单元练习内容，课程代码为 hyitpython。 单元类型设置为练习，特点是不限提交次数提交代码，根据测试用例，在线评测代码的准确度。 学生通过在线提交代码查看得分，如对分数不满意修改代码，再次提交代码查看得分，如此反复直到自己对得分满意。

Python 语言课程教学开设时间与北京理工大学国家精品在线开放课程《Python 语言程序设计》保持相同的课程进度， 建议学生在中国大学 MOOC 在线同步学习，学生通过实名认证后，系统提供相应练习、测试和考核页面的作业提交界面（见图 1）作为作业依据。 如果同期获得中国大学 MOOC 北京理工大学《Python 语言程序设计》课程认证证书，证书可作为本课程认定成绩。