基于趣味案例教学的Python教学方法探究

摘要：当今人工智能时代的发展，Python作为专注于数据分析和人工智能的编程语言，越来越被各个学科重视起来，Python语言的普及使各专业在教学方法和教学内容上也存在着较大的分歧，作为非计算机专业的学生，如何让他们能够更好的理解编程逻辑和语法，成为教学难点，本文提出了一种结合游戏案例和可视化案例的趣味性教学方法，能够有效提高Python语言的教学效果。

关键词：Python教学;趣味性;游戏案例;可视化案例

0绪论

随着国家对人工智能行业的推动，作为人工智能相关学科的基础语言Python也被越来越重视，在很多高校，《Python语言程序设计》经历了选修课到必修课的转换，另外，很多非计算机专业，甚至文科类和艺术类专业也开始筹划开展Python语言教学，以便于更好的做数据采集和分析等方面的工作。

Python作为一门完全面向对象的语言，具有简单易学、开源可移植、解释性、以及丰富的第三方库等特点，简单易学主要体现在Python的语法规则更具有亲和力，对非计算机类专业的人员也非常友好。丰富的第三方库决定了Python的应用范围非常广，比如著名的机器学习库sklearn，该库使机器学习的教学与学习上升了一个新的高度，以前很多晦涩难懂的理论概念，以及算法编码变得简单易学，只需要调用相关方法，便可以完成数据的特征化和标准化。

1Python教学现有问题分析

1.1教学方式

传统的Python教学中多采用案例式教学，知识点的讲解与案例讲解相结合，让学生在学习中通过练习的方式掌握和巩固知识，但是，由于Python是解释性的脚本语言，它可以一句一句的解释执行，并且可以马上看到演示结果。Python的特点决定了在授课过程中无需讲解过多的语法知识，重点应放在如何应用Python解决实际问题。

1.2教学内容

Python语言程序设计的参考教材目前较多，大多数参考教材将课程集中在Python基础语法、三种基本结构、字符串、列表、元组、字典、函数、文件的读写等内容上，按照Python官方文档的顺序进行编写教材，没有考虑到实际的应用，以及知识的前后位置关系。比如可迭代数据类型的迭代要用到for循环，不少参考教材将字符串的放在了循环结构之前，只是对字符串的常用函数和方法的讲解，造成了课堂枯燥无趣。

1.3教学目标

Python语言的用处较广，不同的专业对Python的需求不一样，人工智能方向主要是使用Python语言做机器学习和深度学习的相关工作，大数据方向则是要用Python做数据处理数据分析等相关工作，传媒类专业可以使用Python做数据可视化等相关工作，不同的发展方向决定了Python应该有不同的教学目标，也要根据不同的教学目标对教学内容做适当的调整，比如组合数据类型中的集合，在很多时候都是可以不进行讲解的。

2基于趣味性的教学方法

“兴趣是最好的老师”，对于知识的理解，人们一直在强调趣味性优先，其实，教育工作者所提倡的所有的教学方法都是以提升学生的内驱力为基础的。如果学生不喜欢这个编程语言，那么大多数学生都无法将该课程学习的很好，更不用说精通该课程了。

趣味性的表达方式不一而足，常见的有游戏化案例、可视化案例等方法。

2.1游戏案例式教学

游戏案例可以参考一些常玩的游戏进行简化，比如猜数字的游戏，猜数字的游戏可以在选择结构和循环结构部分讲解，该游戏理解起来较为简单，学生可以通过设计这个游戏锻炼其思维能力和编码能力，另外在猜测的过程中，还用到了穷举法和二分查找法等算法和思想，如果学生学习过数据结构或其他编程语言，此类算法思想也可以加入到教学中，使教学更加立体化。除了猜数字还有石头剪刀布等游戏。

对于稍微复杂一些的游戏，涉及到UI界面的操作的游戏要用到的知识就更多一些，比如飞机大战、水果忍者等小游戏，利用面向对象的思想，将各个对象的属性及方法封装起来，再设计游戏的玩法，这里面就会涉及到一些其他包的使用，比如pygame等。

2.2可视化案例教学方法

编码结果的可视化对学生来说，理解起来会起到事半功倍的效果，常规的编程语言，如C语言，采用控制台打印程序结果的方式进行教学演示，对于刚接触编程的学生来说，此种方式在接受起来是有一定的难度的。对于其他专业的学生来说，更是如此，而可视化的程序结果演示能够更加直观。

在Python中，经常使用的可视化工具是turtle库，turtle工具的作用是提供了一个画笔工具，该工具封装了一些用于调整画笔粗细、颜色、运动等功能的方法，利用这些方法结合程序基本控制结构，可以绘制一些图形，图形的复杂与否取决于程序的设计。

利用turtle工具在基本程序结构的学习阶段，可以引入画圆的方法，绘制圆形的方法就是让画笔不断的向前走，再转一个小的角度，比如可以使用360次循环，每次移动两个像素，每次右转1度，如此循环下来便可绘制一个圆形，该案例既让学生对循环结构有了更好的认识，又能够通过可视化的方式绘制了成品，趣味性十足。与之相同的，还有循环结构和选择结构的结合绘制虚线，列表学习中可以绘制七彩圆环，让学生掌握列表元素的索引。

对于复杂的图形，多数图形其实是有规律的，通过多重循环嵌套，可以实现较为复杂的图形，利用随机数工具，可以通過索引列表元素，对要绘制的图形更改画笔粗细，旋转角度，颜色等属性，而得到一些完全无规律的图形。当然也可以通过函数的递归调用，结合分形理论绘制树木，结合粒子系统绘制火焰等图形。

3结语

人工智能背景下，Python语言程序设计课程已经单纯的从计算机语言，转换成了各个学科的学生必须具备的一种能力，以Python为工具的数据处理，数据分析，数据可视化等科目渐渐的走向了各个专业的课堂，无论学习的目标是什么，基础都要打牢固，而非计算机专业的学生在学习Python的时候，更加倾向于一种他们可以好接受，好理解的方法。本文通过论述游戏案例式教学方法和可视化教学方法，对非计算机专业的Python学习提供了一种较具亲和力的教学模式，该模式已经应用于日常教学，从学生反馈出来的成绩和日常表现来看，该方法相较于以往呆板的语法教学方法，有了较大的改进和较好的效果。

参考文献

[1]李晓明.从趣味数学到趣味算法到趣味编程——非专业学习者体会计算思维的一条途径？[J].计算机教育，2020，（11）：1-3.

[2]易发胜;李立;赵丽琴.新工科背景下Python程序设计课程教学方法研究[J].计算机教育，2021，（07）：148-151+156.

[3]段亚西;徐成振;魏凌华;高艳玲.Python语言程序设计课程教学方法探究[J].科技风，2021，（17）：40-42.

作者简介

周利玲（1989-）女，汉，湖北武汉，助教，硕士，武汉设计工程学院，软件工程。