论文计算思维培养视域下Python程序设计课程的教学改革实践是关于本文可作为相关专业思维论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文思维论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要：针对目前高校计算机程序设计教学的现状,在计算思维的视域下,以Python语言为载体,总结出以高校计算机程序教学为主阵地培养学生计算思维的改革要点,为高校计算机程序设计教学提供一种可供参考的实践模式.
关键词：计算思维；Python语言；高校计算机程序教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）02-0099-02
1 概述
2006年3月,美国卡内基.梅隆大学计算机科学系主任周以真（Jeannette M.Wing）教授在美国计算机全文期刊《Communications of the ACM》杂志上给出并定义的计算思维（Computational Thinking）.随着信息技术的迅猛发展,社会各行各业都离不开计算机,面对时代的发展和变迁,计算思维是人们适应社会所必需的一项基本技能.高校作为人才培养的主阵地,须将培养学生的计算思维作为高校计算机基础教学的教学目标.计算思维帮助学生模拟计算机的思维来思考解决现实问题的思想和方法,提升学生分析和解决问题的能力.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》（以下简称《基本要求》）.《基本要求》综合信息技术发展及国内高校开展教学情况,建议将C、VB和Python作为首门程序设计课程的教学语言.实践表明：随着高中信息技术课程的不断推进和完善,以C语言和VB语言为主的高校程序设计类课程多年来未曾改变,不能适应社会需求.现在很多高校已认识这一现状,并开设Python程序设计、JA程序设计语言等课程,师生反映良好.本文以Python程序设计语言作为载体,探讨如何对高校计算机基础教学进行改革,在课程中引入对计算思维的培养.
2 目前高校程序设计类课程教学中存在的问题
高校程序设计类课程是培养学生计算思维的核心课程.程序设计类课程是高校计算机基础教学中的一门必修课程,其教学目标是培养学生的编程思维和编程能力,为后续专业学习奠定基础.
C语言是一种计算机程序设计语言.它既具有高级语言的特点,又具有汇编语言的特点.它应用范围广泛,具有很强的数据处理能力.C语言语法简洁,数据结构类型和运算符丰富.但C语言从本质上讲是面向过程的语言,语法晦涩难懂,学生的主要精力都花费在了对前期语法的理解和运用,而忽视了面向过程的问题处理,教师无法顾及到学生计算思维的培养.利用C语言进行程序开发时工作量较大,具有一定的难度,很多基本的功能都需要用户自己设计.因此对于非计算机专业的学生而言选择C语言进行学习并非明智之取.
VB是Visual Basic的简写,是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动范式的结构化高级程序设计语言,难度较低.目前国内很多高校依旧选择VB6.0的程序开发环境,但VB6.0仅适用于Windows系统,不具备跨平台的功能.另外VB6.0版本已很长时间没更新,当下产生和盛行的一些新的编程思想也无法体现.同时目前的主流移动计算平台大多不支持VB语言作为开发语言.因此,在移动技术快速发展的大背景下,VB语言已无法适应社会发展的现实需求,同时也不利于学生的发展.毫无疑问选择适应性更强的程序设计语言对于高校计算机基础教学而言是必要的.
3 Python语言的教学优势
Python语言是一种被广泛使用,面向对象的高级通用脚本编程语言,其程序语法简洁,明晰易懂.它体现的哲学思想是“优雅”“明确”“简单”.
3.1 简单易学,程序框架简单
Python程序设计语言与英语非常相似,语法非常简单.学生易于理解和书写,这在一定程度上降低了学生书写程序代码时的错误率.Python自带的IDLE可以在多种操作系统平台上运行,学生可以在自己熟悉的操作系统平台中书写程序代码.Python程序设计语言拥有的列表、字典和元组等高级数据类型可以帮助学生解决更加复杂的问题.
3.2 功能强大
众所周知,Python程序设计语言是免费开源的程序设计语言.为了方便学习者学习,许多Python语言的热衷者根据学习者的需求开发了很多功能齐全的Python学习拓展包和插件,这样学习者就无需花更多的是时间去解决解决较普遍的问题,大大节省了学习者的学习时间,提高了学习者的学习效率.
3.3 可拓展性和持续更新
Python程序设计语言的底层是用C和C++语言编写的.针对程序编写过程中那些核心的而且计算庞杂的关键模块,程序开发者可以用C和C++编写.Python学习者如果要运用到该功能时可以直接调用程序开发者编写的模块就可以了,这样就可以降低程序编写的难度,同时提高了程序的运行速度.Python程序设计语言自出现之日起已进行了多次的版本更新,更新后的版本更加易于学习者学习.因此Python程序语言的具有较强的可拓展性.
虽然Python程序设计语言也有其不足之处,例如：程序运行速度不够快、程序代码缩进语法比较繁琐等,但其简单易学的平民化、草根化的特点使其他程序设计语言所替代的,因此将Python程序设计语言作为高校非计算机专业学生的程序学习语言是非常明智的选择.
4 计算思维视域下《Python程序设计》课程教学改革实践
随着信息技术的飞速发展,各行各业对高校毕业生的计算思维提出了更高的要求.为了适应社会的现实需求,高校都在積极进行程序类教学改革,《Python程序设计》课程作为很多高校的理想选择,并根据本校实际进行了尝试性的改革.笔者所在学校也进行了这方面的教学改革实践,具体包括：教学内容的改革、教学模式的改革和教学评价手段的改革,具体内容如下：
4.1 整合教学内容：兼顾编程技术和数据分析技术
为了分层次、分步骤的培养非计算机专业学生的计算思维和数据分析处理能力,Python程序设计课程的内容可以划分为基础和高级两个循序渐进的教学模块.基础模块的内容主要包括：Python的基本介绍和基本编程环境的搭建、基本数据类型、高级数据类型（列表、元组、字典）、表达式、常用系统函数、程序基本流程（顺序、选择、循环）、函数的定义和调用、面向对象的编程.高级模块主要包括多维结构化数据集分析包pandas、绘制数据图表的数据可视化库Matplotlib等.基础模块和高级模块的教学课时根据学生的实际情况确定.任课教师要注重基础模块和高级模块内容之间的有效衔接和融会贯通.例如在应用数据挖掘算法进行分析时会讲授程序异常处理.任课教师要将教学内容问题化、案例化和项目化,以具体的问题导入新课,以生动鲜活的案例进行讲解,以完成现实项目的情境引导学生进行知识同化、建构和应用.任课教师还需将教学内容电子化、网络化、立体化,将所有的纸质教学内容电子化,并上传到相应的课程学习网站上,学生可以随时随地在硬件条件循序的条件下进行课前预习、课后复习.任课教师需为学生准备包括教材、教学PPT、应用案例、课程学习视频及其他参考资料等立体化、多维度的教学内容学习包,这样学生可以根据自己的实际情况选择适合自己的教学材料进行学习,这在一定程度上促进了学生的分层学习和混合式学习.
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