《Python程序设计基础》课程教学模式探索

王玉丽 唐皓天

摘要：人工智能的蓬勃发展使得Python语言被迅速推广，《Python程序设计基础》也成为很多高职院校计算机相关专业开设的课程之一。如何有效提升Python学习效果，并将Python编程与人工智能有机结合，创新教学模式，值得探索。该文提出了一种软硬件相结合、借助mBlock 5软件辅助教学的创新教学模式，实际教学中取得了不错的效果。

关键词：Python；mBlock 5

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0095-02

当下人工智能（Artificial Intelligence，AI）在全世界掀起了新的科技浪潮，Python作为人工智能学习的首选编程语言，热度高居不下。《Python程序设计基础》课程被许多高职院校计算机相关专业纳入专业人才培养方案中，且因整体学习难度低替代了部分《C程序设计》课程。《Python程序设计基础》课程的开设，旨在帮助编程初学者系统性的学习编程思维，快速掌握Python语言，为深入人工智能相关领域学习奠定基础。如何设计这门课程将语言编程与人工智能有效结合，提升教学效果，值得探索。

1 传统教学模式弊端

传统的程序设计类课程教学中经常面临编程语言语法学习枯燥、程序案例与现实生活关联性弱、单纯电脑编程学生兴趣度难以保持等問题，传统Python教学也不例外。整体上，Python基本语法比较简单，但高级特性掌握仍有一定难度。

2 创新课程教学模式

为解决传统教学模式的诸多问题，同时充分结合Python与人工智能的密切关联，探索并尝试一种创新课程教学模式：

1） 首先以人工智能认知为前提出发，通过影片展示、生活案例等方式，建立学生对人工智能的初步认知。在认知的基础上体验一些线上的人工智能服务，例如谷歌、百度、腾讯等的人工智能应用，通过真实体验，让学生自己总结各种应用的异同、不同厂商/平台/产品的优劣等，让学生充分了解人工智能应用的发展情况、不足与前景，同时介绍这些应用使用的开发语言以及Python语言的优缺点。

2） 采用STEAM（科学Science，技术Technology，工程Engineering，艺术Arts，数学Mathematics）教育体系，软硬件相结合进行Python教学。2015年我院引进了工程积木平台MakeBlock，将STEAM渗透到多门课程教学中。我也积极探索Python教学新模式，2018年将普及型编程机器人“程小奔”和它配套软件慧编程mBlock 5引入了Python课堂以辅助教学。mBlock 5可将图形化积木式编程一键切换到Python代码编程，对照学习便于Python语言和面向对象编程思想的理解与掌握。通过生动的效果呈现，也可让学生保持兴趣度，同时人脸识别、语音识别、机器学习等功能的引入，也让AI应用变得触手可及。mBlock 5编程界面如下：

以显示一个Hello World为例，图A为图形积木式编程实现，通过图形编程配合各种电子模块可快速实现各种项目功能，图形化编程是编程逻辑训练的好帮手；图B为Python代码编程，其对应关系为：[当小程序启动]对应语句import codey[1]，[显示HelloWorld直到结束]对应语句 codey.show（'Hello World'），通过对比代码功能一目了然，Python编程的详细内容可参考网址https：//docs-for-mk.readthedocs.io/zh/latest/api/codey/。

3） 通过软硬件相结合的项目实战，实现简单的人工智能系统如人脸识别门禁系统、物品识别分拣系统等，既巩固编程知识与技能，又综合运用多学科知识且与生活息息相关，项目实战中不深入算法，侧重如何使用算法实现特定功能。

4） 最后是思考与探讨，例如如果系统（人脸、物品、商品等）识别失误，或应用场景（背景）复杂度提升，该如何应对。若涉及个人隐私、消费者权益等，该如何处理等，由此延伸出与法律法规、道德等相关的话题。

3 教学实施

教学实施过程中，充分融合软硬件资源，采用项目制教学法，借助mBlock5的图形化编程与Python代码一键切换功能，充分发挥对照学习优势，遵循以下流程：

引入项目→明确目标→程序逻辑分析→利用图形化编程方式快速完成编程→查看效果→切换至Python代码模式→查看自动生成的Python代码→讲解代码原理与相关知识点→进行Python代码编程练习→使用Python代码实现项目功能→再次检验实现效果→将自己编写的Python代码与系统生成的代码逐行比对分析→项目总结→引导学生改进项目功能→头脑风暴关联性新项目。

经过周期性的对比学习训练，学生不仅能快速建立程序设计思维，有效掌握Python语法，潜移默化的理解面向对象编程思想，更能通过直观有趣的视觉效果，引发持续的学习兴趣。教学过程中关注学生反馈，课程考核侧重过程考核，期末考核采用项目制，重在评测学生的逻辑能力、编程知识的综合运用能力、规划组织与实践能力，鼓励学生创新。

4 总结

除了Python教学课堂，在学院的学期项目指导中，也尝试使用了该方法开展项目，并经历了头脑风暴、游戏原型制作、游戏测试、游戏完善等环节，最终学生项目小组顺利、高效地完成了基于Python的游戏制作。实践证明，这种创新的教学模式效果良好，值得借鉴和推广。

参考文献：

[1] Makeblock Co.，Ltd.程小奔Python API[EB/OL].https：//docs-for-mk.readthedocs.io/zh/latest/api/codey/.

【通联编辑：王力】