新工科背景下Python程序设计课程教学过程研究

摘要：随着新工科专业的诞生，新工科建设也被积极推进，给高校新工科专业建设提出了更高的要求。文章以Python程序设计课程为例，紧抓程序设计类课程教学过程关键要素，对教学过程进行研究设计，同时结合专业课程特点及社会时政，以满足社会及行业需求为目标，深入了解学生的学习情况，并灵活调整教学过程，旨在培养具有实践能力、创新能力、高素质、复合型的新工科人才。

关键词：Python程序设计；教学方法；新工科人才

高校程序设计类课程是跨入新工科信息技术行业的基础课程，涉及范围广，应用面向机器学习、人工智能、图形处理、网络编程等领域。因此，考虑程序设计类课程的教学特点，教师应重点关注该类课程的教学方式、自身的教学能力、课堂的教学形式等。 本文以Python程序设计课程为例，对该课程的教学过程进行设计研究。

一、程序设计类课程教学过程关键要素分析

在程序设计类课程教学过程中，为确保学生能够有效掌握编程技能，教师必须将教学内容融入实际应用场景，丰富实践环节，呈现多种实践形式。因此，教师要不断提高教学能力，创新教学过程，根据程序设计类课程的教学特点，分析该类课程教学过程中的关键要素。

（一）教学方法

传统的教学方法主要有讲授法、练习法、直观演示法、讨论法、任务驱动法等线下教学方法，为了满足不同教学情景，还衍生出现场教学、过程教学、主题教学、情景教学等教学方法。程序设计类课程注重实践，不仅要求教学过程做到理实一体化，还要求教师根据学生的学习情况及课程时长，合理地运用教学方法。教师针对性使用教学方法能够提高教学质量，保障教学效果，从而达到预期的教学目标。

（二）教学形式

由于现代信息技术的发展，线上教学形式也越来越丰富，“中国大学MOOC”“智慧树”“雨课堂”“超星”等线上教学平台不断涌现，为各类专业课程提供了丰富的教学资源。同时，线上教学与线下教学的混合使用，调动了学生的学习积极性。但是，线下教学具有不可替代的重要性，师生之间面对面的交流和互动能够调动学生的学习热情，激发学生的学习兴趣，营造良好的课堂氛围。合理地选择教学形式能够达到事半功倍的教学效果，常见的线下教学形式有分组讨论、学生互动、提问式等，教师可以根据实际情况单一使用或组合使用。

（三）教学能力

任何课程都需要教师具备“教”的能力，而程序设计类课程对教师“教”的能力要求更高。教师不仅需要在专业课程上做到知识深入、技能精湛，还需要深入行业领域，挖掘行业潜在优势，了解行业发展前景，为学生提供准确的专业发展方向。在日常生活中，教师要时刻保持提高专业技能、关注社会时事和行业资讯的习惯。由于计算机行业技术发展迅速，为了提高对行业领域相关技术变化的敏锐性，教师应与时俱进，不断学习、精进，学校也应加强和鼓励教师参与行业各项培训和学术交流会议。

二、Python程序设计课程教学过程研究

Python程序设计课程是高校工科类专业的重要课程，属于高级计算机语言。由于其具备易学易用、开源等特点，使得它的使用涉及信息行业的各个领域，各高校也十分重视培养该领域的人才，并不断加强此课程的课程建设。因此，笔者通过分析程序设计类课程的关键要素，得出程序设计类课程在教学过程中重要的四个要素是教学方法、教学形式、教学能力和教学体系。

下面，笔者以Python程序设计课程教学过程为例进行研究，内容选取Python程序设计课程中的程序语句，该教学过程以学生为主体，根据学生的学习情况及学习背景，对学生的学习能力进行划分并设计教学过程。除了四个重要要素之外，教学资源的选择、教学平台的高效使用、教学评价的综合反馈也是提高教学质量的重要手段。

（一）教学方法，因材施教

Python程序设计课程具有交互性强、实践性强的特点，对学生计算机操作能力也有一定要求，所以教师在设计教学方法时需要综合考虑学情及课程特点。教学方法的设计依托于教学目标，而好的教学目标包含核心素养、科学素养、课程标准、课程资源、课堂目标和学习目标。好的教学方法应从学生的角度分析学生的学习情况，从内容的角度安排课程的教学阶段，从实践的角度设计课堂的教学活动，从教师的角度做到有效的课堂引导。

分析学生的学习情况时，教师应考虑学生的学习起点，以及学习过程存在的问题。

1.学习起点

根据学生的学习情况，教师将学生分为A、B、C、D四个小组。针对A组学生，教师讲解知识点后直接分配实践任务；针对B组学生，教师讲解知识点后进行案例引导，接着分配实践任务；针对C组学生，教师先讲解知识点，接着进行案例教学，再进行实践任务引导；针对D组学生，教师全程参与知识点讲解、案例教学、任务实现等环节。

2.学习过程存在的问题

学生在学习过程中会遇到各种学习障碍。针对畏难情绪高的学生，教师要予以宽慰；针对自制力差的学生，教师要采取适当且合理的强制教学手段，帮助学生提高自制力；针对注意力不集中的学生，教师要适当安排课堂活动，吸引学生的注意力；针对课程学习兴趣不高的学生，教师要在教学内容中设计兴趣点，如让学生思考生活中有哪些现象可以类比于程序语句。

在教学内容上，教师要综合考虑教学时长，通过项目化教学制作授课计划，设计教学框架，整合有效知识点，增加教学案例并进行演示，设计难度适中的实践项目，合理安排教学进程。为增强实践效果，教师需要设计逻辑清晰的项目方案，通过讨论、提问、引导、查阅资料等方式丰富课堂教学活动，提高学生的动手能力。在课前，教师设计教案，制作课件，高效安排教学进程，做到有效的课堂引导，达到活动丰富、学习效果较好的目的。例如，程序语句中包含分支语句、循环语句、异常语句等，是Python程序设计课程中控制程序执行顺序的重要语句结构。在学习这部分内容之前，学生已经了解了程序如何开发和编写，掌握了基本的数据类型，接下来他们需要设计能够有规律处理不同数据的语句结构。因此，教师可以引入实际项目，如判断水仙花数，通过循环语句输入数值，通过分支语句在内部进行判断，用异常语句来处理不确定的语句，最终做到有效应用语句结构处理不同类型数据，得到准确的结果。

（二）教学形式，丰富多样

当前，高校的教学形式多种多样，如讲授法、讨论法、演示法、实践练习法、任务驱动法等。教师有效组合这些教学形式，不仅能够体现教学活动的丰富性和多元性，还能够提高学生的实践和思考能力。例如，在水仙花项目中，一组学生完成循环结构的设计，一组学生完成判断结构的设计，另外一组学生完成异常语句的设计，最后整合在一起形成完整的项目。教师还应针对学生在实践活动中出现的问题与学生互动，以帮助学生解决问题为目的，引导学生进行线上线下讨论，以此营造良好的学习氛围，激发学生的学习热情，培养学生深度思考的能力，让学生真正做到理实一体化。

（三）教学能力，高效卓越

教师的教学能力直接决定了课程的教学质量，学校应重视培养教师的教学能力。教学能力不仅体现在教师的专业技能、教学方法上，还体现在教师对学生学情、性格特点的洞察上，能够动态地预测学生的学习和发展情况。而教师在课堂上表现出的表达能力、沟通能力、组织能力、观察能力也很重要，这些会影响学生的学习心态，决定最终的教学效果。下面，笔者把教学能力分为专业技能和认识技能两个方面进行讨论。

专业技能是指教师具备的专业知识，以及能够直接教给学生的专业技术。首先，学校需要为教师提供培训和学习的平台，鼓励教师参加技能竞赛，并给予经费支持。其次，教师需要养成主动学习的意识和习惯，注重思考，与专业技能经验丰富的行业人才交流，不断提高专业技能，并能够将知识点高效地教授给学生。

认识技能是指教师能够认识到建立有效沟通的重要性，以及有效组织、管理学生的意义。要想提高认识技能，教师应多注意观察，训练思维逻辑，保持阅读和学习的习惯，坚持正确交流的原则，深入学生群体，关注学生需求，与学生保持良好的师生关系，定期进行总结调整，并通过以身作则的方式影响学生，帮助学生培养学习意识和习惯。

（四）教学体系，严谨独特

本文中所涵盖的教学体系包括教学目标、教学内容、教学方法、教学评价。首先，教师要明确学生在完成Python程序设计课程或特定学习阶段后应达到的技能目标，注重培养学生解决项目中实际问题的能力、创新思维能力和团队合作精神。其次，教师设计的教学内容不仅要涵盖所教基础知识，还要使内容之间具有系统性和逻辑性，良好衔接Python程序设计课程与其他专业课程，形成一个连贯的知识体系，在实践环节用Python相关行企业中常见的实际项目案例，让学生在实践中学习。再次，教师根据实际课堂教学目标和内容选择合适的教学方法，主要采用项目驱动教学法，增加实践课程的比重，让学生在完成数据分析等项目的过程中掌握知识和技能，将线上线下混合教学贯穿教学全过程，利用在线课程平台提供更多学习资源和互动交流。最后，教师评估学生的学习成果和教师的教学效果，主要采用多元化评价方式，包括项目成果评估、课堂表现、小组作业、课程考试等，同时针对知识点运用情况，在教学过程中引入过程性评价，以便及时调整教学策略。

三、总结

为了满足新工科背景下的育人要求，本文分析程序设计类课程的教学特点，总结程序设计类课程建设的关键要素，接着以Python程序设计课程为例，对该课程教学过程进行研究。研究分为四个部分，分别为教学方法、教学形式、教学能力、教学体系。在教学方法方面，笔者主要从学生的学习情况、课程内容安排、课堂实践活动、教师课堂引导进行设计，同时考虑学生的学习习惯及风格、学习过程存在的问题，将学生分等级进行教学引导；在教学形式方面，设计以小组为单位的组合教学形式；在教学能力方面，要求教师提高专业技能和认识技能；在教学体系方面，围绕教材的选择、教学平台的使用、教学评价结果的设计三个方面进行阐述。本文的研究内容能够锻炼学生的创新意识，提高学生主动思考能力和实践能力，为各高校程序设计类课程提供有效的理论支持。

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基金项目：陕西交通职业技术学院“Python应用开发课程思政示范课程研究与实践”，项目编号：XKS2310。

（作者单位：陕西交通职业技术学院）