淺析項(xiàng)目化教學(xué)在Python程序設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用

摘 要：Python作為一種強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到計(jì)算機(jī)技術(shù)的各個(gè)方面，尤其是網(wǎng)絡(luò)信息安全領(lǐng)域，它可以幫助網(wǎng)絡(luò)管理人員實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，并且可以編寫攻擊性的腳本?！禤ython程序設(shè)計(jì)》作為一門重要的專業(yè)課程，由于傳統(tǒng)的以知識(shí)點(diǎn)為主的教學(xué)方法的局限性，文章建議將項(xiàng)目化的教學(xué)方法引入這門課程的教學(xué)中。文章通過(guò)對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)的深入探討，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際需求，將其作為一種有效的教學(xué)方式融入整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)課程的有效實(shí)施。

關(guān)鍵詞：Python程序設(shè)計(jì)；項(xiàng)目化教學(xué)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP313 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8918（2023）46-0027-04

一、 引言

近年來(lái)，隨著科技的飛速發(fā)展，Python語(yǔ)言已經(jīng)成為一種普遍的編程語(yǔ)言。它被廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括數(shù)據(jù)分析、人工智能、大型網(wǎng)站開(kāi)發(fā)以及其他各種應(yīng)用。Python是一種強(qiáng)大的解決方案，在網(wǎng)絡(luò)信息安全領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它既可以用來(lái)編寫攻擊和防御程序，也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的必修課程。隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)逐漸被淘汰，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)編寫小程序來(lái)解決實(shí)際的問(wèn)題，而無(wú)須將所學(xué)的知識(shí)付諸實(shí)踐。因此，文章提出了一種新的、更加有效的項(xiàng)目化教學(xué)模式，旨在幫助學(xué)習(xí)者更好地掌握所需的技術(shù)，從而更好地挖掘自身的潛力。

文章通過(guò)將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于Python課程教學(xué)，提出了一種新的實(shí)驗(yàn)方法，即采用抽簽系統(tǒng)，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)與鼓勵(lì)其動(dòng)手能力及創(chuàng)新思維。在課程案例設(shè)計(jì)上，采取團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式，以更好地滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求，及時(shí)有效地監(jiān)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。因此，如何激勵(lì)那些缺乏自律性和協(xié)作能力的學(xué)生，讓其積極參與到Python語(yǔ)言的學(xué)習(xí)中來(lái)，是需要深入研究的課題。

二、 Python設(shè)計(jì)課程介紹及項(xiàng)目化教學(xué)的應(yīng)用價(jià)值

（一）Python程序設(shè)計(jì)課程介紹

Python編程教學(xué)是一種有效的課程教學(xué)方式，它將基礎(chǔ)語(yǔ)法、控制語(yǔ)句、表達(dá)式、函數(shù)等融入教學(xué)過(guò)程中，旨在幫助學(xué)生掌握Python的編程技能，從而能夠更好地解決實(shí)際問(wèn)題，并且能夠有效地將其應(yīng)用到項(xiàng)目中。學(xué)生可以通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)來(lái)自主完成程序設(shè)計(jì)和運(yùn)行，這將有助于他們發(fā)掘自己的編程潛能，并且提高他們的能力。關(guān)于Python編程，它包含四個(gè)關(guān)鍵部分：假定、設(shè)計(jì)、實(shí)施以及最終的成果。換句話說(shuō)，項(xiàng)目就是一組任務(wù)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的組合?！绊?xiàng)目”是一個(gè)完整的概念，由許多獨(dú)立的任務(wù)和相關(guān)的要求組成，而且每個(gè)任務(wù)之間都具有很好的聯(lián)系。使用Python進(jìn)行編程教學(xué)可以帶來(lái)顯著的好處。

（二）項(xiàng)目化教學(xué)對(duì)編程課堂的應(yīng)用價(jià)值

項(xiàng)目化教學(xué)主要以具體的教學(xué)項(xiàng)目作為研學(xué)載體，將專業(yè)課程需要解決的難點(diǎn)、重點(diǎn)形成學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)，以解決學(xué)習(xí)目標(biāo)作為導(dǎo)向，在完成具體任務(wù)的過(guò)程中掌握專業(yè)領(lǐng)域的理論知識(shí)并提升實(shí)踐能力，其通常以項(xiàng)目小組的形式開(kāi)展教學(xué)，以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生的求知欲，采用課堂研討方式最終形成設(shè)計(jì)方案，再通過(guò)小組進(jìn)行論證與實(shí)踐來(lái)確保方案的可行性。將項(xiàng)目化教學(xué)模式始終作為主線貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題的目標(biāo)認(rèn)知，提升學(xué)生不斷探索與發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的成就感，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的出現(xiàn)可以打破傳統(tǒng)編程課堂教學(xué)過(guò)程中以教師為主的教學(xué)模式，使學(xué)生以協(xié)作交流和小組合作等形式參與到項(xiàng)目實(shí)施的全過(guò)程，督促學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題要共同探究并解決問(wèn)題、積極思考以至完成項(xiàng)目任務(wù)。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過(guò)程中教師只是起到引導(dǎo)的作用，當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)項(xiàng)目問(wèn)題時(shí)，教師不會(huì)直接進(jìn)行解答而是一步一步地引導(dǎo)學(xué)生直到找到解決問(wèn)題的方法，在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生不僅對(duì)編程知識(shí)有所掌握，還培養(yǎng)了獨(dú)立思考探索能力、協(xié)作能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力。因此，項(xiàng)目式教學(xué)模式對(duì)Python編程類實(shí)際課堂教學(xué)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與應(yīng)用價(jià)值。

三、 我國(guó)高校Python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

（一）高校學(xué)生對(duì)編程缺乏理解

新生在高校公共基礎(chǔ)課中，通常會(huì)接觸到Python程序設(shè)計(jì)課程，但是由于許多IDE環(huán)境（集成開(kāi)發(fā)環(huán)境）都是全英文的，涉及大量計(jì)算機(jī)專業(yè)英語(yǔ)詞匯，加上程序設(shè)計(jì)需要編程思維，一些學(xué)生可能會(huì)感到不適應(yīng)，因此，他們需要學(xué)習(xí)更多的經(jīng)驗(yàn)和技能，以便更好地掌握Python的編程技能。因此，如果教學(xué)模式不能及時(shí)更新，很難讓學(xué)生從零基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變?yōu)閾碛歇?dú)立自主的編程能力，從而提高他們的編程能力。許多學(xué)生沒(méi)有接受過(guò)正規(guī)的計(jì)算機(jī)或軟件教育，因此對(duì)編程技術(shù)毫無(wú)熱情，甚至有些人擔(dān)心將來(lái)無(wú)法勝任編程和軟件開(kāi)發(fā)的職位，而這種觀念可能會(huì)讓他們感到沮喪。他們堅(jiān)信，Python編程技術(shù)是軟件開(kāi)發(fā)者必須掌握的技能。

（二）教學(xué)方式和方法較為傳統(tǒng)

目前，Python編程的教學(xué)方法主要由高校教師來(lái)傳授理論知識(shí)，課后結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行練習(xí)與掌握。許多理論知識(shí)都需要課后深入理解，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生往往會(huì)模仿老師的“照葫蘆畫瓢”，僅僅是按照實(shí)驗(yàn)案例的代碼來(lái)按鍵，而在面對(duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，他們往往會(huì)感到困惑，無(wú)法利用自己的所學(xué)知識(shí)和編程思維來(lái)解決問(wèn)題。

現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，使得傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不再適用于當(dāng)今的教學(xué)環(huán)境，因?yàn)楝F(xiàn)代的教學(xué)方法更加注重實(shí)踐性，學(xué)生可以通過(guò)案例項(xiàng)目來(lái)實(shí)際操作，而不僅僅是理論的傳授。Python是一個(gè)強(qiáng)大的編程工具，它可以支持多種復(fù)雜的語(yǔ)言，包括if、if-else、while、for、循環(huán)嵌套、break、continue以及其他各種功能。通過(guò)實(shí)際案例項(xiàng)目的練習(xí)，學(xué)生可以更深入地理解這些概念，并更好地掌握Python技術(shù)。這不僅僅是一種理論的傳授，還是一種實(shí)踐的學(xué)習(xí)方式。通過(guò)一次課程，學(xué)生可以熟練掌握語(yǔ)法和語(yǔ)句的實(shí)際應(yīng)用，但是，這種教學(xué)方式對(duì)Python程序設(shè)計(jì)等課程來(lái)說(shuō)，顯然是不夠的。

四、 Python編程項(xiàng)目式教學(xué)流程的設(shè)計(jì)

（一）基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)Python課程教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著科技的進(jìn)步，企業(yè)越來(lái)越需要掌握處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的專業(yè)知識(shí)和技能的人員。Python語(yǔ)言的廣泛應(yīng)用已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)行業(yè)和就業(yè)市場(chǎng)的一個(gè)熱門話題，這也引發(fā)了教育界的極大關(guān)注。為了幫助非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開(kāi)設(shè)Python程序設(shè)計(jì)課程已經(jīng)成為當(dāng)今高校面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)，這一挑戰(zhàn)必須得到有效的解決。當(dāng)前，教育界正積極探索Python教育改革，把它視為非計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)教育的一次重大機(jī)遇，努力實(shí)現(xiàn)教育的全面改善和提高。使用這種新的方法，能夠大幅度提升Python課程的效率，并為學(xué)生帶來(lái)一種更為完善和靈活的評(píng)估機(jī)制，從而更好地展示他們的學(xué)習(xí)成果。此外，我們還可以利用工程實(shí)踐項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)出針對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的Python程序，從而不僅讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，更加強(qiáng)化他們的表達(dá)、協(xié)作、思維和動(dòng)手實(shí)踐能力。通過(guò)對(duì)Python語(yǔ)言的深入研究，提出了兩種不同的教學(xué)方式：首先，通過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)的講解，讓學(xué)生更好地理解Python的基本功能；其次，利用第三方庫(kù)，通過(guò)實(shí)際案例來(lái)加深學(xué)生對(duì)Python的理解，從而提升他們的學(xué)習(xí)興趣。盡管掌握Python編程語(yǔ)言可以讓大部分學(xué)生輕松實(shí)現(xiàn)課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)，但由于課時(shí)有限，許多學(xué)生仍然處于初學(xué)者的困境中，無(wú)法充分挖掘自身的潛力。如果沒(méi)有深入學(xué)習(xí)并熟練運(yùn)用編程語(yǔ)言和算法，就很難感受到編程的樂(lè)趣和價(jià)值，也很難發(fā)揮出應(yīng)用計(jì)算機(jī)思維來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（二）Python編程項(xiàng)目式教學(xué)流程的設(shè)計(jì)

通俗地講，項(xiàng)目式教學(xué)沒(méi)有固定的模板，但我們可以根據(jù)需要來(lái)調(diào)整課堂流程，這樣做有助于強(qiáng)化“以生為本”的課程理念。通常來(lái)說(shuō)，Python編程課堂流程如下：第一，確定項(xiàng)目。根據(jù)學(xué)生的興趣和Python的學(xué)習(xí)進(jìn)度，老師會(huì)提供多個(gè)項(xiàng)目和一個(gè)主要問(wèn)題，讓學(xué)生自己選擇或共同討論。第二，制訂計(jì)劃。通過(guò)使用Python進(jìn)行編程，我們可以幫助學(xué)生更好地理解所需的功能，并且可以通過(guò)創(chuàng)建思維導(dǎo)圖和小組合作來(lái)提高他們的技能。第三，通過(guò)進(jìn)行項(xiàng)目分析，我們可以進(jìn)行活動(dòng)研究。借助Python項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的努力，我們將一個(gè)復(fù)雜的編程過(guò)程拆分為若干個(gè)獨(dú)立的步驟，并利用“自主與合作相統(tǒng)一”架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而開(kāi)拓出更多的創(chuàng)新思路。第四，程序設(shè)計(jì)練習(xí)。在此刻，我們不僅要努力實(shí)現(xiàn)編程任務(wù)的完美實(shí)現(xiàn)，還應(yīng)該積極鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性的表達(dá)與交流，以便給予他們更多的空閑時(shí)光。第五，教學(xué)評(píng)價(jià)。從直觀的角度來(lái)說(shuō)，“輸出結(jié)果”可以作為Python編程項(xiàng)目的教學(xué)評(píng)估的參考，但要想真正地達(dá)到預(yù)期的效果，還需要老師的指導(dǎo)和幫助，讓學(xué)生深入理解代碼的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思路，并且發(fā)現(xiàn)自身的潛力，從而進(jìn)行改進(jìn)。

五、 基于項(xiàng)目式教學(xué)視角的Python編程實(shí)踐路徑

根據(jù)前面的分析，為了讓項(xiàng)目式教學(xué)能夠吸引初中生，我們建議將游戲化教學(xué)理念融入項(xiàng)目中。這樣，我們就能夠更好地實(shí)現(xiàn)以游戲?yàn)橹黝}的Python編程項(xiàng)目。

（一）確定項(xiàng)目

游戲程序設(shè)計(jì)應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單，以吸引初中生注意力。但是，這也要考慮到初中生的Python編程能力，因此程序設(shè)計(jì)應(yīng)該適度簡(jiǎn)單，確保技術(shù)實(shí)現(xiàn)性。直觀地說(shuō)，游戲程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度取決于游戲的玩法。此外，還要考慮游戲編程項(xiàng)目是否普遍，比如男生喜歡宏大的場(chǎng)面和復(fù)雜的操作，而女生則更喜歡休閑和益智類的游戲。應(yīng)該重視這種興趣差異，因此在教學(xué)中要加以考慮。在“猜拳游戲”項(xiàng)目中，我們可以提出一些簡(jiǎn)單易懂、適用性廣泛的游戲，同時(shí)也要確保學(xué)生掌握Python編程技能，以便能夠輕松完成游戲編程。

（二）制訂計(jì)劃

經(jīng)過(guò)確認(rèn)，老師開(kāi)始引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行有效的訓(xùn)練。顯而易見(jiàn)，“思維轉(zhuǎn)變”的訓(xùn)練將重點(diǎn)放在抽象思維和計(jì)算思維的訓(xùn)練上，而“石頭、剪子、布”則是一種更加復(fù)雜的訓(xùn)練，它涉及計(jì)算機(jī)無(wú)法理解的肢體語(yǔ)言。通過(guò)Python編寫的猜拳游戲，可以將真實(shí)世界的情境重新演繹，從而使其更加逼真地呈現(xiàn)在“人機(jī)場(chǎng)景”中。因此，老師需要在以下三個(gè)方面給予學(xué)生充分的指導(dǎo)和幫助：第一，根據(jù)“窮舉法”的規(guī)則，將“石頭—剪子”“石頭—布”“剪子—布”和“石頭—石頭”“剪子—剪子”“布—布”的六種組合進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果，為每個(gè)小組分配不同的角色，最后繪制一張思維導(dǎo)圖，以指示“人贏機(jī)輸”和“人輸機(jī)贏”的不同情況。第二，對(duì)已有的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面的梳理和重構(gòu)，對(duì)確保教學(xué)計(jì)劃的有效實(shí)施至關(guān)重要，這將會(huì)對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。“隨機(jī)出拳”的猜拳游戲的核心要素在于random函數(shù)，因此，若學(xué)生未能充分利用它，將會(huì)影響到該游戲的其他功能。第三，通過(guò)重新構(gòu)建游戲程序，讓它們更加逼真地再現(xiàn)真實(shí)世界中的游戲元素。在現(xiàn)實(shí)世界中，猜拳游戲非常簡(jiǎn)單，幾乎可以在短短的幾秒鐘內(nèi)就可以確定勝負(fù)。為了更好地體驗(yàn)游戲，游戲程序必須擁有終端顯示功能，可以清楚地展示出計(jì)算機(jī)的勝負(fù)，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)玩家的表現(xiàn)，從而確保游戲的連貫性，不會(huì)在一輪之內(nèi)就結(jié)束。

（三）項(xiàng)目分析

在項(xiàng)目分析階段，學(xué)生可以自由地脫離教師的干預(yù)，而不必依賴于教師的指導(dǎo)。初中生編程實(shí)踐的主觀能動(dòng)性在這一階段得到了充分的發(fā)揮，因此，學(xué)生應(yīng)當(dāng)按照計(jì)劃的步驟，分工協(xié)作，共同探索，提出有效的解決方案，比如，一名學(xué)生可以提出“人出石頭、機(jī)出剪刀”，而另一名學(xué)生則可以負(fù)責(zé)驗(yàn)證該假設(shè)，從而有效地推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)重視合作學(xué)習(xí)的有效性。通過(guò)將復(fù)雜的猜拳游戲拆分為若干個(gè)小步驟，可以有效地提升團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力，這一點(diǎn)極其重要?！安氯螒颉表?xiàng)目的思路模型可以被用來(lái)整理Python編程語(yǔ)言，它以“雙方出拳→雙方亮拳→判斷勝負(fù)→循環(huán)游戲”為基礎(chǔ)，讓學(xué)生可以更加深入地理解Python編程的概念。

（四）編程實(shí)踐

編程實(shí)踐是一種在上機(jī)操作環(huán)境中進(jìn)行的技能訓(xùn)練，教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生從一開(kāi)始就把重點(diǎn)放在編程的正確性和可靠性上，并且嚴(yán)格按照游戲設(shè)計(jì)方案來(lái)編寫，每完成一個(gè)預(yù)期功能后，再進(jìn)行全面的檢查。比如，在游戲中，要想讓計(jì)算機(jī)隨機(jī)出拳，就必須解決兩個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題：首先，如何讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成這個(gè)任務(wù)。在計(jì)算機(jī)輸入時(shí)，我們可以使用一些特殊的方法來(lái)評(píng)估一個(gè)人的拳擊行為的準(zhǔn)確性。一種方法是使用一些特殊的字符串來(lái)表示一個(gè)人的拳擊行為，老師可以通過(guò)實(shí)際案例來(lái)幫助學(xué)生更好地理解“出錯(cuò)拳”的概念和原理?！凹糇印钡睦忧宄乇砻鳎瑢⒓糇拥腻e(cuò)誤編號(hào)改為“出錯(cuò)拳”，就像在現(xiàn)實(shí)世界里玩猜拳游戲，用三個(gè)手指來(lái)代替兩個(gè)手指，這種做法完全違反了傳統(tǒng)的規(guī)則，顯然是不合理的。這樣生動(dòng)有趣的教學(xué)方法，正是項(xiàng)目式教學(xué)的魅力所在。

（五）教學(xué)評(píng)價(jià)

“猜拳游戲”項(xiàng)目的教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該通過(guò)互動(dòng)游戲的形式，讓學(xué)生在實(shí)際操作中感受到編程的樂(lè)趣，從而更好地發(fā)掘他們的潛在能力，培養(yǎng)他們的計(jì)算機(jī)操作技術(shù)，激發(fā)他們的創(chuàng)造力。

六、 結(jié)論

文章旨在探討如何改革傳統(tǒng)的項(xiàng)目教學(xué)法，以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求。Python是一種非常重要的編程工具，我們將它用于三種不同的實(shí)際應(yīng)用中。經(jīng)過(guò)多輪互評(píng)、自評(píng)、老師評(píng)估，“基礎(chǔ)類”項(xiàng)目可以有效地喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力，“進(jìn)階類”可以有效地培養(yǎng)他們的編程技巧，“開(kāi)發(fā)類”則可以幫助他們更好地掌握工作中的實(shí)際操作。經(jīng)過(guò)課程改革，數(shù)據(jù)分析顯示，采用基于項(xiàng)目的教學(xué)方法可以有效提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自身知識(shí)的不足，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷創(chuàng)新思維。信息技術(shù)教師在開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)該尊重學(xué)生的主體地位，根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)“Python編程”課程進(jìn)行優(yōu)化和更新，以更好地幫助學(xué)生理解Python編程，進(jìn)一步提高學(xué)生的信息思維能力。

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作者簡(jiǎn)介：孔玉玉（1986～），女，漢族，甘肅永靖人，甘肅省臨夏州永靖縣移民中學(xué)，研究方向：Python教學(xué)。