基于趣味案例教學(xué)的Python教學(xué)方法探究

摘要：當(dāng)今人工智能時代的發(fā)展，Python作為專注于數(shù)據(jù)分析和人工智能的編程語言，越來越被各個學(xué)科重視起來，Python語言的普及使各專業(yè)在教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上也存在著較大的分歧，作為非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，如何讓他們能夠更好的理解編程邏輯和語法，成為教學(xué)難點，本文提出了一種結(jié)合游戲案例和可視化案例的趣味性教學(xué)方法，能夠有效提高Python語言的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：Python教學(xué);趣味性;游戲案例;可視化案例

0緒論

隨著國家對人工智能行業(yè)的推動，作為人工智能相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)語言Python也被越來越重視，在很多高校，《Python語言程序設(shè)計》經(jīng)歷了選修課到必修課的轉(zhuǎn)換，另外，很多非計算機(jī)專業(yè)，甚至文科類和藝術(shù)類專業(yè)也開始籌劃開展Python語言教學(xué)，以便于更好的做數(shù)據(jù)采集和分析等方面的工作。

Python作為一門完全面向?qū)ο蟮恼Z言，具有簡單易學(xué)、開源可移植、解釋性、以及豐富的第三方庫等特點，簡單易學(xué)主要體現(xiàn)在Python的語法規(guī)則更具有親和力，對非計算機(jī)類專業(yè)的人員也非常友好。豐富的第三方庫決定了Python的應(yīng)用范圍非常廣，比如著名的機(jī)器學(xué)習(xí)庫sklearn，該庫使機(jī)器學(xué)習(xí)的教學(xué)與學(xué)習(xí)上升了一個新的高度，以前很多晦澀難懂的理論概念，以及算法編碼變得簡單易學(xué)，只需要調(diào)用相關(guān)方法，便可以完成數(shù)據(jù)的特征化和標(biāo)準(zhǔn)化。

1Python教學(xué)現(xiàn)有問題分析

1.1教學(xué)方式

傳統(tǒng)的Python教學(xué)中多采用案例式教學(xué)，知識點的講解與案例講解相結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中通過練習(xí)的方式掌握和鞏固知識，但是，由于Python是解釋性的腳本語言，它可以一句一句的解釋執(zhí)行，并且可以馬上看到演示結(jié)果。Python的特點決定了在授課過程中無需講解過多的語法知識，重點應(yīng)放在如何應(yīng)用Python解決實際問題。

1.2教學(xué)內(nèi)容

Python語言程序設(shè)計的參考教材目前較多，大多數(shù)參考教材將課程集中在Python基礎(chǔ)語法、三種基本結(jié)構(gòu)、字符串、列表、元組、字典、函數(shù)、文件的讀寫等內(nèi)容上，按照Python官方文檔的順序進(jìn)行編寫教材，沒有考慮到實際的應(yīng)用，以及知識的前后位置關(guān)系。比如可迭代數(shù)據(jù)類型的迭代要用到for循環(huán)，不少參考教材將字符串的放在了循環(huán)結(jié)構(gòu)之前，只是對字符串的常用函數(shù)和方法的講解，造成了課堂枯燥無趣。

1.3教學(xué)目標(biāo)

Python語言的用處較廣，不同的專業(yè)對Python的需求不一樣，人工智能方向主要是使用Python語言做機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的相關(guān)工作，大數(shù)據(jù)方向則是要用Python做數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析等相關(guān)工作，傳媒類專業(yè)可以使用Python做數(shù)據(jù)可視化等相關(guān)工作，不同的發(fā)展方向決定了Python應(yīng)該有不同的教學(xué)目標(biāo)，也要根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，比如組合數(shù)據(jù)類型中的集合，在很多時候都是可以不進(jìn)行講解的。

2基于趣味性的教學(xué)方法

“興趣是最好的老師”，對于知識的理解，人們一直在強(qiáng)調(diào)趣味性優(yōu)先，其實，教育工作者所提倡的所有的教學(xué)方法都是以提升學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力為基礎(chǔ)的。如果學(xué)生不喜歡這個編程語言，那么大多數(shù)學(xué)生都無法將該課程學(xué)習(xí)的很好，更不用說精通該課程了。

趣味性的表達(dá)方式不一而足，常見的有游戲化案例、可視化案例等方法。

2.1游戲案例式教學(xué)

游戲案例可以參考一些常玩的游戲進(jìn)行簡化，比如猜數(shù)字的游戲，猜數(shù)字的游戲可以在選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)部分講解，該游戲理解起來較為簡單，學(xué)生可以通過設(shè)計這個游戲鍛煉其思維能力和編碼能力，另外在猜測的過程中，還用到了窮舉法和二分查找法等算法和思想，如果學(xué)生學(xué)習(xí)過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或其他編程語言，此類算法思想也可以加入到教學(xué)中，使教學(xué)更加立體化。除了猜數(shù)字還有石頭剪刀布等游戲。

對于稍微復(fù)雜一些的游戲，涉及到UI界面的操作的游戲要用到的知識就更多一些，比如飛機(jī)大戰(zhàn)、水果忍者等小游戲，利用面向?qū)ο蟮乃枷?，將各個對象的屬性及方法封裝起來，再設(shè)計游戲的玩法，這里面就會涉及到一些其他包的使用，比如pygame等。

2.2可視化案例教學(xué)方法

編碼結(jié)果的可視化對學(xué)生來說，理解起來會起到事半功倍的效果，常規(guī)的編程語言，如C語言，采用控制臺打印程序結(jié)果的方式進(jìn)行教學(xué)演示，對于剛接觸編程的學(xué)生來說，此種方式在接受起來是有一定的難度的。對于其他專業(yè)的學(xué)生來說，更是如此，而可視化的程序結(jié)果演示能夠更加直觀。

在Python中，經(jīng)常使用的可視化工具是turtle庫，turtle工具的作用是提供了一個畫筆工具，該工具封裝了一些用于調(diào)整畫筆粗細(xì)、顏色、運動等功能的方法，利用這些方法結(jié)合程序基本控制結(jié)構(gòu)，可以繪制一些圖形，圖形的復(fù)雜與否取決于程序的設(shè)計。

利用turtle工具在基本程序結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)階段，可以引入畫圓的方法，繪制圓形的方法就是讓畫筆不斷的向前走，再轉(zhuǎn)一個小的角度，比如可以使用360次循環(huán)，每次移動兩個像素，每次右轉(zhuǎn)1度，如此循環(huán)下來便可繪制一個圓形，該案例既讓學(xué)生對循環(huán)結(jié)構(gòu)有了更好的認(rèn)識，又能夠通過可視化的方式繪制了成品，趣味性十足。與之相同的，還有循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)合繪制虛線，列表學(xué)習(xí)中可以繪制七彩圓環(huán)，讓學(xué)生掌握列表元素的索引。

對于復(fù)雜的圖形，多數(shù)圖形其實是有規(guī)律的，通過多重循環(huán)嵌套，可以實現(xiàn)較為復(fù)雜的圖形，利用隨機(jī)數(shù)工具，可以通過索引列表元素，對要繪制的圖形更改畫筆粗細(xì)，旋轉(zhuǎn)角度，顏色等屬性，而得到一些完全無規(guī)律的圖形。當(dāng)然也可以通過函數(shù)的遞歸調(diào)用，結(jié)合分形理論繪制樹木，結(jié)合粒子系統(tǒng)繪制火焰等圖形。

3結(jié)語

人工智能背景下，Python語言程序設(shè)計課程已經(jīng)單純的從計算機(jī)語言，轉(zhuǎn)換成了各個學(xué)科的學(xué)生必須具備的一種能力，以Python為工具的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)可視化等科目漸漸的走向了各個專業(yè)的課堂，無論學(xué)習(xí)的目標(biāo)是什么，基礎(chǔ)都要打牢固，而非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)Python的時候，更加傾向于一種他們可以好接受，好理解的方法。本文通過論述游戲案例式教學(xué)方法和可視化教學(xué)方法，對非計算機(jī)專業(yè)的Python學(xué)習(xí)提供了一種較具親和力的教學(xué)模式，該模式已經(jīng)應(yīng)用于日常教學(xué)，從學(xué)生反饋出來的成績和日常表現(xiàn)來看，該方法相較于以往呆板的語法教學(xué)方法，有了較大的改進(jìn)和較好的效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

周利玲（1989-）女，漢，湖北武漢，助教，碩士，武漢設(shè)計工程學(xué)院，軟件工程。