Python课程教学探讨

作者:未知

  摘要:python被益为胶水语言,简介高效适用场合多,本文从课堂教学出发,探讨了如何深入系统的掌握一门编程工具。
  关键词:编程模式;教學重点;标准库;扩展库
  
  据了解,到了2027年,Python会推出5.0版本,开发效率极高、运行速度飞快,会成为全球最受程序员欢迎的开发语言!全球超过50%的IT系统是基于Python开发的。Python在数据分析(大数据/金融分析/商业分析/科学分析等)领域,在人工智能、深度学习领域应用。利用Python 语言提高开发能力,进行网站开发,创建GUI 应用、构建2D/3D 的展示和游戏等。
  1 Python编程模式与教学方法
  大部分讲授Python的老师都有其他语言的编程经验,听课的学生也很可能接触过其他编程语言。在讲授、学习和应用Python时,切记不要把其他语言的编程习惯和风格带到Python中来。不能使用其他语言尤其是C语言的思路去编写Python程序,那会使得代码变得非常冗长、繁琐、可读性差并且难以维护,浪费大量的宝贵时间,无法发挥Python的优势,甚至有可能写出看似正确实则错误的代码。
  作为Python用户,尽量尝试从最自然、最简洁的角度出发去思考和解决问题,这样才能写出更加优雅、更加Pythonic的代码。在讲授Python程序设计课程时,建议采用边讲边练、学生分组合作的教学模式,精心设计一些案例带领学生一起完成并做好严格的过程控制与管理,对出现的错误信息分析纠错,通过分步测试解决出现的问题。同时经常鼓励和引导学生去想“还有没有更简洁更快速更直接更好的方法?”类似的问题,激发学生的潜能,也充分挖掘Python语言的潜能。例如:在计算1+2+3+……+99+100=?时,同学们普遍采用循环结构计算语句不够简洁,要求学生用一行语句输出结果,该语句为:sum(range(1,101))
  2 Python基础知识教学重点
  2.1 代码规范
  在编写选择结构、循环结构以及定义函数和类时,一定要严格按照预期的逻辑关系对代码进行正确的缩进。
  2.2 关键字、变量、运算符与表达式
  在任何编程语言中,关键字、变量、运算符、表达式都是最基本和最重要的内容,Python也不例外。在Python中,可以使用print(keyword.kwlist)语句查看所有关键字列表,并且不允许使用关键字作为变量、函数或类名。Python采用的是基于值的自动内存管理模式,变量不直接存储值,而是存储值的引用,这使得Python变量的使用非常灵活方便,例如在列表或元组等序列中可以同时存储不同类型的数据。在Python中,变量不需要提前声明,使用结束后也不需要刻意考虑变量的释放,同时还支持动态改变变量类型。
  2.3 Python序列
  Python不仅提供了整数、实数、字符串等常见数据类型,还内置了列表、元组、字典、集合等功能强大的序列类型,同时range对象、reversed对象、map对象、文件对象以及其他可迭代对象也支持与Python序列类似的操作。序列可以说是Python最重要的一部分内容,也是实现业务逻辑的重要途径,这部分内容一定要精讲多练。
  2.4 带有else的循环结构和异常处理结构
  在Python中,for循环、while循环和异常处理结构可以带有else子句。对于循环结构而言,当循环条件不成立时执行else中的代码,如果是执行了break语句跳出循环则不执行else中的代码。对于异常处理结构而言,如果try中的代码没有引发异常则执行else中的代码。带有else子句的循环结构和异常处理结构更符合人类的思维方式,可读性较强,同时也减少了代码量,是应该熟练掌握和运用的。
  2.5 Python内置函数和标准库
  教学中应培养学生经常浏览Python帮助文档的习惯,熟悉Python提供的内置对象和标准库功能,而不是遇到什么问题都首先想到自己写代码实现全部功能,这样才能获得更高的开发效率。同时,为培养学生自学能力和获取新知识的能力,应要求熟练使用dir()函数查看模块中对象列表以及使用help()函数查看对象使用帮助。下面通过几个例子说明Python内置函数和标准库的强大功能。
  列表对象已经提供了原地排序方法sort(),而内置函数sorted()则提供了更加强大的功能,可以实现列表、元组、字典以及range和其他可迭代对象的复杂排序。然而,Python标准库fractions已经提供了用于计算最大公约数的方法gcd(),直接调用即可。
  例如:>>> fractions.gcd(40, 32)  结果为8
  3 Python标准库和扩展库简介
  Python拥有大量涉及几乎所有领域的标准库和扩展库,并且绝大部分扩展库都支持使用pip工具进行安装和管理。需要说明的是,不论针对哪个领域的应用开发,也不论选择哪个标准库或扩展库,Python运算符、序列、各种推导式、程序控制结构、异常处理结构、文件操作等基本知识都是非常重要的,只有完全理解和熟练掌握这些Python基础知识才能更有效地运用各种扩展库。在教学过程中可根据具体的学生专业进行适当选取。其中包括GUI编程,网络编程,大数据处理,系统编程与多语言混合编程,线程编程与进程编程,数据库编程,多媒体编程与游戏编程,逆向工程与软件分析,科学计算、统计分析与可视化,移动终端编程,密码学编程,人工智能与机器学习编程等内容。
  4 结语
  近几年来,很多高校多个专业陆续开设了Python程序设计课程,结合多年Python教学工作和实际开发中总结的经验,对Python编程模式和教学重点进行了剖析,对Python编程模式进行了深入剖析,对Python的应用领域进行了认真梳理,对国内Python程序设计教学工作有极大的促进作用。
  参考文献:
  [1]肖旻,陈行. 基于Python语言编程特点及应用之探讨[J]. 电脑知识与技术, 2014, 10
  [2]董付国. Python程序设计基础[M]. 北京:清华大学出版社, 2015.8
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