浅析项目化教学在Python程序设计课程中的应用

摘 要：Python作为一种强大的编程语言，已经被广泛地应用到计算机技术的各个方面，尤其是网络信息安全领域，它可以帮助网络管理人员实现网络管理，并且可以编写攻击性的脚本。《Python程序设计》作为一门重要的专业课程，由于传统的以知识点为主的教学方法的局限性，文章建议将项目化的教学方法引入这门课程的教学中。文章通过对项目化教学的深入探讨，结合学生的实际需求，将其作为一种有效的教学方式融入整个教学过程中，实现课程的有效实施。

关键词：Python程序设计；项目化教学；应用

中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2023）46-0027-04

一、 引言

近年来，随着科技的飞速发展，Python语言已经成为一种普遍的编程语言。它被广泛地应用于各种领域，包括数据分析、人工智能、大型网站开发以及其他各种应用。Python是一种强大的解决方案，在网络信息安全领域发挥着至关重要的作用。它既可以用来编写攻击和防御程序，也是计算机网络技术专业的必修课程。随着科技的进步，传统的教学模式已经逐渐被淘汰，学习者可以通过编写小程序来解决实际的问题，而无须将所学的知识付诸实践。因此，文章提出了一种新的、更加有效的项目化教学模式，旨在帮助学习者更好地掌握所需的技术，从而更好地挖掘自身的潜力。

文章通过将项目驱动应用于Python课程教学，提出了一种新的实验方法，即采用抽签系统，旨在激发学生的学习热情，培养与鼓励其动手能力及创新思维。在课程案例设计上，采取团队协作方式，以更好地满足学生学习需求，及时有效地监测学生的学习进度。因此，如何激励那些缺乏自律性和协作能力的学生，让其积极参与到Python语言的学习中来，是需要深入研究的课题。

二、 Python设计课程介绍及项目化教学的应用价值

（一）Python程序设计课程介绍

Python编程教学是一种有效的课程教学方式，它将基础语法、控制语句、表达式、函数等融入教学过程中，旨在帮助学生掌握Python的编程技能，从而能够更好地解决实际问题，并且能够有效地将其应用到项目中。学生可以通过项目式教学来自主完成程序设计和运行，这将有助于他们发掘自己的编程潜能，并且提高他们的能力。关于Python编程，它包含四个关键部分：假定、设计、实施以及最终的成果。换句话说，项目就是一组任务，用来实现预期目标的组合。“项目”是一个完整的概念，由许多独立的任务和相关的要求组成，而且每个任务之间都具有很好的联系。使用Python进行编程教学可以带来显著的好处。

（二）项目化教学对编程课堂的应用价值

项目化教学主要以具体的教学项目作为研学载体，将专业课程需要解决的难点、重点形成学习任务进行教学目标的驱动，以解决学习目标作为导向，在完成具体任务的过程中掌握专业领域的理论知识并提升实践能力，其通常以项目小组的形式开展教学，以学生为主体，激发学生的求知欲，采用课堂研讨方式最终形成设计方案，再通过小组进行论证与实践来确保方案的可行性。将项目化教学模式始终作为主线贯穿于整个教学过程，增强学生解决问题的目标认知，提升学生不断探索与发现过程中的成就感，从而激发学生的学习动力。

项目式学习的出现可以打破传统编程课堂教学过程中以教师为主的教学模式，使学生以协作交流和小组合作等形式参与到项目实施的全过程，督促学生在学习过程中遇到问题要共同探究并解决问题、积极思考以至完成项目任务。在项目式学习的过程中教师只是起到引导的作用，当学生出现项目问题时，教师不会直接进行解答而是一步一步地引导学生直到找到解决问题的方法，在這个过程中学生不仅对编程知识有所掌握，还培养了独立思考探索能力、协作能力、实践创新能力。因此，项目式教学模式对Python编程类实际课堂教学具有重要的现实意义与应用价值。

三、 我国高校Python程序设计课程的教学现状

（一）高校学生对编程缺乏理解

新生在高校公共基础课中，通常会接触到Python程序设计课程，但是由于许多IDE环境（集成开发环境）都是全英文的，涉及大量计算机专业英语词汇，加上程序设计需要编程思维，一些学生可能会感到不适应，因此，他们需要学习更多的经验和技能，以便更好地掌握Python的编程技能。因此，如果教学模式不能及时更新，很难让学生从零基础转变为拥有独立自主的编程能力，从而提高他们的编程能力。许多学生没有接受过正规的计算机或软件教育，因此对编程技术毫无热情，甚至有些人担心将来无法胜任编程和软件开发的职位，而这种观念可能会让他们感到沮丧。他们坚信，Python编程技术是软件开发者必须掌握的技能。

（二）教学方式和方法较为传统

目前，Python编程的教学方法主要由高校教师来传授理论知识，课后结合实验进行练习与掌握。许多理论知识都需要课后深入理解，因此在进行实验时，学生往往会模仿老师的“照葫芦画瓢”，仅仅是按照实验案例的代码来按键，而在面对实际问题时，他们往往会感到困惑，无法利用自己的所学知识和编程思维来解决问题。

现代教育技术的发展，使得传统的教学方法已经不再适用于当今的教学环境，因为现代的教学方法更加注重实践性，学生可以通过案例项目来实际操作，而不仅仅是理论的传授。Python是一个强大的编程工具，它可以支持多种复杂的语言，包括if、if-else、while、for、循环嵌套、break、continue以及其他各种功能。通过实际案例项目的练习，学生可以更深入地理解这些概念，并更好地掌握Python技术。这不仅仅是一种理论的传授，还是一种实践的学习方式。通过一次课程，学生可以熟练掌握语法和语句的实际应用，但是，这种教学方式对Python程序设计等课程来说，显然是不够的。

四、 Python编程项目式教学流程的设计

（一）基于项目驱动Python课程教学设计

随着科技的进步，企业越来越需要掌握处理复杂数据的专业知识和技能的人员。Python语言的广泛应用已经成为计算机行业和就业市场的一个热门话题，这也引发了教育界的极大关注。为了帮助非计算机专业的学生掌握大数据分析技术，开设Python程序设计课程已经成为当今高校面临的一项重要挑战，这一挑战必须得到有效的解决。当前，教育界正积极探索Python教育改革，把它视为非计算机专业程序设计教育的一次重大机遇，努力实现教育的全面改善和提高。使用这种新的方法，能够大幅度提升Python课程的效率，并为学生带来一种更为完善和灵活的评估机制，从而更好地展示他们的学习成果。此外，我们还可以利用工程实践项目，开发出针对创新创业的Python程序，从而不仅让学生掌握基础知识，更加强化他们的表达、协作、思维和动手实践能力。通过对Python语言的深入研究，提出了两种不同的教学方式：首先，通过基础知识的讲解，让学生更好地理解Python的基本功能；其次，利用第三方库，通过实际案例来加深学生对Python的理解，从而提升他们的学习兴趣。尽管掌握Python编程语言可以让大部分学生轻松实现课程项目设计，但由于课时有限，许多学生仍然处于初学者的困境中，无法充分挖掘自身的潜力。如果没有深入学习并熟练运用编程语言和算法，就很难感受到编程的乐趣和价值，也很难发挥出应用计算机思维来解决实际问题的能力。

（二）Python编程项目式教学流程的设计

通俗地讲，项目式教学没有固定的模板，但我们可以根据需要来调整课堂流程，这样做有助于强化“以生为本”的课程理念。通常来说，Python编程课堂流程如下：第一，确定项目。根据学生的兴趣和Python的学习进度，老师会提供多个项目和一个主要问题，让学生自己选择或共同讨论。第二，制订计划。通过使用Python进行编程，我们可以帮助学生更好地理解所需的功能，并且可以通过创建思维导图和小组合作来提高他们的技能。第三，通过进行项目分析，我们可以进行活动研究。借助Python项目团队的努力，我们将一个复杂的编程过程拆分为若干个独立的步骤，并利用“自主与合作相统一”架构来实现，从而开拓出更多的创新思路。第四，程序设计练习。在此刻，我们不仅要努力实现编程任务的完美实现，还应该积极鼓励学生进行创新性的表达与交流，以便给予他们更多的空闲时光。第五，教学评价。从直观的角度来说，“输出结果”可以作为Python编程项目的教学评估的参考，但要想真正地达到预期的效果，还需要老师的指导和帮助，让学生深入理解代码的结构和设计思路，并且发现自身的潜力，从而进行改进。

五、 基于项目式教学视角的Python编程实践路径

根据前面的分析，为了让项目式教学能够吸引初中生，我们建议将游戏化教学理念融入项目中。这样，我们就能够更好地实现以游戏为主题的Python编程项目。

（一）确定项目

游戏程序設计应该尽可能简单，以吸引初中生注意力。但是，这也要考虑到初中生的Python编程能力，因此程序设计应该适度简单，确保技术实现性。直观地说，游戏程序设计的复杂度取决于游戏的玩法。此外，还要考虑游戏编程项目是否普遍，比如男生喜欢宏大的场面和复杂的操作，而女生则更喜欢休闲和益智类的游戏。应该重视这种兴趣差异，因此在教学中要加以考虑。在“猜拳游戏”项目中，我们可以提出一些简单易懂、适用性广泛的游戏，同时也要确保学生掌握Python编程技能，以便能够轻松完成游戏编程。

（二）制订计划

经过确认，老师开始引领学生进行有效的训练。显而易见，“思维转变”的训练将重点放在抽象思维和计算思维的训练上，而“石头、剪子、布”则是一种更加复杂的训练，它涉及计算机无法理解的肢体语言。通过Python编写的猜拳游戏，可以将真实世界的情境重新演绎，从而使其更加逼真地呈现在“人机场景”中。因此，老师需要在以下三个方面给予学生充分的指导和帮助：第一，根据“穷举法”的规则，将“石头—剪子”“石头—布”“剪子—布”和“石头—石头”“剪子—剪子”“布—布”的六种组合进行比较，并根据比较结果，为每个小组分配不同的角色，最后绘制一张思维导图，以指示“人赢机输”和“人输机赢”的不同情况。第二，对已有的知识点进行全面的梳理和重构，对确保教学计划的有效实施至关重要，这将会对整个教学过程产生深远的影响。“随机出拳”的猜拳游戏的核心要素在于random函数，因此，若学生未能充分利用它，将会影响到该游戏的其他功能。第三，通过重新构建游戏程序，让它们更加逼真地再现真实世界中的游戏元素。在现实世界中，猜拳游戏非常简单，几乎可以在短短的几秒钟内就可以确定胜负。为了更好地体验游戏，游戏程序必须拥有终端显示功能，可以清楚地展示出计算机的胜负，并且可以实时监测玩家的表现，从而确保游戏的连贯性，不会在一轮之内就结束。

（三）项目分析

在项目分析阶段，学生可以自由地脱离教师的干预，而不必依赖于教师的指导。初中生编程实践的主观能动性在这一阶段得到了充分的发挥，因此，学生应当按照计划的步骤，分工协作，共同探索，提出有效的解决方案，比如，一名学生可以提出“人出石头、机出剪刀”，而另一名学生则可以负责验证该假设，从而有效地推动学生的学习和发展，同时也应当重视合作学习的有效性。通过将复杂的猜拳游戏拆分为若干个小步骤，可以有效地提升团队的协作能力，这一点极其重要。“猜拳游戏”项目的思路模型可以被用来整理Python编程语言，它以“双方出拳→双方亮拳→判断胜负→循环游戏”为基础，让学生可以更加深入地理解Python编程的概念。

（四）编程实践

编程实践是一种在上机操作环境中进行的技能训练，教师应该鼓励学生从一开始就把重点放在编程的正确性和可靠性上，并且严格按照游戏设计方案来编写，每完成一个预期功能后，再进行全面的检查。比如，在游戏中，要想让计算机随机出拳，就必须解决两个关键的问题：首先，如何让计算机自动完成这个任务。在计算机输入时，我们可以使用一些特殊的方法来评估一个人的拳击行为的准确性。一种方法是使用一些特殊的字符串来表示一个人的拳击行为，老师可以通过实际案例来帮助学生更好地理解“出错拳”的概念和原理。“剪子”的例子清楚地表明，将剪子的错误编号改为“出错拳”，就像在现实世界里玩猜拳游戏，用三个手指来代替两个手指，这种做法完全违反了传统的规则，显然是不合理的。这样生动有趣的教学方法，正是项目式教学的魅力所在。

（五）教学评价

“猜拳游戏”项目的教学评价应该通过互动游戏的形式，让学生在实际操作中感受到编程的乐趣，从而更好地发掘他们的潜在能力，培养他们的计算机操作技术，激发他们的创造力。

六、 结论

文章旨在探讨如何改革传统的项目教学法，以适应当前社会发展的需求。Python是一种非常重要的编程工具，我们将它用于三种不同的实际应用中。经过多轮互评、自评、老师评估，“基础类”项目可以有效地唤醒学生的学习热情，增强他们的学习动力，“进阶类”可以有效地培养他们的编程技巧，“开发类”则可以帮助他们更好地掌握工作中的实际操作。经过课程改革，数据分析显示，采用基于项目的教学方法可以有效提升学生的自主学习能力。

通过项目实践，学生可以发现自身知识的不足，并不断学习新知识，在学习过程中不断创新思维。信息技术教师在开展项目式学习时，应该尊重学生的主体地位，根据新课程标准的要求，对“Python编程”课程进行优化和更新，以更好地帮助学生理解Python编程，进一步提高学生的信息思维能力。

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作者简介：孔玉玉（1986～），女，汉族，甘肃永靖人，甘肃省临夏州永靖县移民中学，研究方向：Python教学。