Python语言程序设计课程建设初探

罗旋 张硕

摘要：Python是目前最热门的程序设计语言之一，可以应用在系统运维、Web编程、网络爬虫、机器学习、数据分析、人工智能等领域。面对国内外很多大学相继开设了Python语言程序设计课程的趋势，针对计算机专业应用能力培养的要求，分析Python语言的发展方向，并探讨Python课程的后续课程建设。

关键词：Python语言；程序设计；计算机专业；课程建设

中图分类号：G640；TP312 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）14-0135-01

1 Python语言发展现状

根据TIOBE最新排名，Python语言超越C#，与Java，C，C++成为全球前5大流行编程语言之一。在2017年世界脚本语言排行榜中，Python排名第1，也是多领域首选语言。从云端、客户端，到物联网终端，Python应用无处不在。

Python语言已经走进了中小学生的课堂，它是计算机二级考试的自选项目。国内许多高校非计算机专业开设Python 语言课程。Python被称为万能的“胶水语言”，人才缺口高达60万。对于以应用为主的计算机专业本科高校，更建议将Python 语言作為首门程序设计语言[1]。

Python是一门免费、开源的跨平台高级动态编程语言，具有简洁性、易读性以及可扩展性，拥有大量功能强大的内置对象、标准库和扩展库，简化了开发的复杂度。Python可以让初学者把精力集中在编程对象和思维方法上，让初学者专注于编程逻辑，而不是困惑于晦涩的语法细节上。各领域的人员可以更多地将Python语言作为一个解决应用问题的工具，而把主要精力放在业务逻辑的设计与实现上，在开发速度与运行效率之间达到平衡。

2基于Python语言的课程建设

由于以上这些现状，使用 Python语言讲授程序设计课程正成为一种趋势，计算机专业拟定将Python课程引入到培养方案中来，则必须考虑后续课程的衔接问题。既要突出应用能力的培养，又要保证在未来5年内仍是前沿方向，突出专业的核心竞争力。

Python的发展前景有如下几个方面：

1）Web应用开发

Web应用开发可以说是目前软件开发中最重要的部分。有众多优秀的Web框架，利用Python的框架可以做网站，做一些精美的前端界面。众多大型网站均为Python开发，像Youtube、Dropbox、豆瓣、知乎、果壳、饿了么、搜狐等都是Python应用的典型。比较典型的Python Web框架有Django，支持异步高并发的Tornado框架，短小精悍的flask。

2）网络爬虫

在爬虫领域，Python的地位是不言而喻的。爬虫的本质就是抓取网页、分析内容，把想要的部分提取出来。Python 语法简洁、开发效率高、支持的模块多，相关的HTTP请求模块和HTML解析模块非常丰富。还有强大的爬虫Scrapy，以及成熟高效的 scrapy-redis分布式策略，调用其他接口也非常方便。

3）云计算

云计算近几年是非常火热的一个技术。目前最知名的云计算框架就是OpenStack，它是最近几年学习Python的人最值得学习的一个云计算框架。它是通过Python语言开发的，因此Python在编程语言方面拥有先天的优势，通过深入研究Nova和Swift模块，能够快速地搭建私有云、公有云、企业云。

4）人工智能

人工智能涉及大量的数据计算，用Python简单高效。Python有非常多优秀的深度学习库可用，而且现在大部分深度学习框架都支持Python。

5）科学运算

随着NumPy等众多程序库的开发，Python越来越适合于做科学计算、绘制高质量的2D和3D图像。与科学计算领域最流行的商业软件Matlab相比，Python是一门通用的程序设计语言，比Matlab所采用的脚本语言的应用范围更广泛。

6）游戏开发

Python有较高阶的抽象能力，可以用更少的代码描述游戏业务逻辑，更适合作为一种 Host 语言，可以在必要的时候用C/C++写一些扩展。

7）自动化运维

对于运维工程师而言，因为几乎所有 Linux 系统都内置 Python 解释器，所以用 Python 做自动化，不需要系统预安装什么软件。Shell 虽然功能强大，但毕竟语法不够优雅，写比较复杂的任务会很痛苦。用 Python 替代 Shell，做一些复杂的任务，对运维人员来说，是一次解放。

通过以上分析，结合本校应用性本科人才面向能力导出的培养目标，笔者认为可以在Python的后续课程中选定两个主要方向：

1）Web应用开发技术是传统开发内容。有越来越多的项目使用 Python 语言开发，同时也有越来越多的 Python 类库被开发出来，这使得 Python 语言变得更加易用，尤其适合 web 应用程序开发[2]。有人预测5年之内，Python会取代PHP，成为最受欢迎的Web开发语言。Python有上百种Web开发框架，有很多成熟的模板技术，选择Python开发Web应用，不但开发效率高，而且运行速度快。三大Python后端框架，解决一切前后端Web开发问题。Flask是一个Web微框架，适合新手入门。Django是一个全能型框架。Tornado支持异步处理的功能，这是它的特点，其他框架不支持。

那么，在课程设置上应融会贯通前端和后台所学知识，让学生掌握Web框架，提升开发效率，可进行前后端全栈Web开发。使用Python做Web开发的好处是开发、部署都很快，相比较Java程序，Python变更起来很容易，代码量小所以抛弃起来也很容易，不容易背上历史的负担。

Python的缺点是运行起来相对Java来说慢得多，性能有瓶颈的时候，Java等语言具有优势。如果业务本身比较繁杂、变更比较频繁，那么用Python这样的脚本语言就比较合适。

2）大数据分析是热门方向。如今是一个大数据时代，通过数据分析，我们可以充分挖掘数据的价值。大数据的数据需要靠爬虫来抓取互联网数据来做分析。而网络爬虫是Python的传统强势领域，在大数据的抓取方面具有先天优势，最流行的爬虫框架Scrapy和scrapy-redis分布式框架。Python有很多的数据分析、机器学习模块库，而且大部分是开源的。NumPy和Scipy，Pandas都是重要的Python数据分析、处理库，可以快速地进行数据的读取、分析等操作。Python语言成了做数据分析师的第一首选，它同时可以给工作带来很大的效率。

3结束语

对计算机类专业以C语言作为程序设计入门课程，在低年级课程里引入Python语言程序设计，进行单纯的语法讲解，这对于已经学过C语言的学生来说，并不难，可以快速掌握。之后，可以用Python讲授数据结构课程，建立思维模式，对问题进行抽象归类；在Web应用开发技术课程中综合前端和后台所学知识，学习掌握Django web框架，进行前后端全栈web开发；在大数据分析课程中掌握爬虫工作原理，学习scrapy框架，对网站数据进行采集分析。如何完善基于Python的课程体系、形成系统化教学方案，还需要根据培养计划和教学效果不断进行改进。

参考文献：

[1]嵩天，黄天羽，礼欣.Python语言：程序设计课程教学改革的理想选择[J].中国大学教学，2016（2）：42-47.

[2] 车万翔，苏小红，袁永峰，叶麟.计算机专业高级语言程序设计课程改革探索[J].计算机教育，2014（13）：56-63.