龔俊梅 劉 洋

1.電子科技大學成都學院文理學院應用數(shù)學系 四川成都 611731；2.電子科技大學機械與電氣工程學院 四川成都 611731

1 概述

在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)發(fā)展的新形勢下，如今統(tǒng)計類或數(shù)學類專業(yè)的應用型本專科生除了需要具備基本的數(shù)據(jù)分析技能，還需要掌握一定的計算機編程技能?！癙ython語言”是一款用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、可視化等任務以及機器學習、人工智能等領(lǐng)域的解釋型、面向?qū)ο蟮挠嬎銠C程序設計語言，它能滿足幾乎所有數(shù)據(jù)挖掘所需的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計模型和圖表繪制等功能需求[1]。從目前人才市場的需求來看，具有扎實的專業(yè)基礎和Python編程應用技能的復合型人才更加受到青睞。因此，從應用型人才培養(yǎng)的角度，對該專業(yè)的學生開設Python課程的必要性尤為凸顯，然而當前高等學校Python課程存在問題較多，針對我校Python教學過程存在的問題，課程組進行了教學體系改革，搭建了支持移動終端遠程調(diào)試的開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建了線上學習資源庫并搭建了GitHub師生互動平臺，顯著改善了教學效果。

2 “Python語言”教學過程問題分析

2.1 課外練習受到硬件設施限制

由于Python課程是針對大一新生開的課，大部分學生在學習這門課程時沒有電腦，僅僅只通過課堂教學時間進行實踐操作。同時，課程課時相對緊張，若在課堂上花費大量時間練習，教學進度會受到影響。此外，課后學生無法通過電腦操作鞏固其對代碼的理解，不利于對新知識的吸收和掌握，導致學習效果較差。

2.2 缺乏練習及實際應用

Python的學習僅通過課堂老師講授理論知識的方式相對枯燥，學生缺乏學習動力，容易導致學生學起來沒有興趣。因此，需要伴隨大量的代碼練習和實際案例，才能更好地培養(yǎng)學生獨立寫代碼的能力，為真正成為應用型人才打下基礎。然而當前學生很難接觸到實際的工程案例，缺乏具體應用需求，導致課堂教學與工程應用脫節(jié)。

2.3 老師和學生溝通交流的時間及途徑較少

由于老師和學生課程較多，師生間彼此交流的時間很少，學生在課后的學習過程中，很難及時地將問題反饋給老師，使得老師也無法掌握學生的具體學習情況和效果。

由于專業(yè)建設的核心內(nèi)容是課程建設，課堂教學質(zhì)量的提升是關(guān)鍵問題，現(xiàn)有Python課程存在的這些問題，導致理論與實踐脫節(jié)，使得課堂教學的質(zhì)量不高。因此，亟須構(gòu)建一個支持遠程在線調(diào)試的Python課程，加強學生實踐聯(lián)系，促進師生積極交流，從而保障課程教學質(zhì)量的提升。

綜上所述，為進一步增強Python課程的實踐應用性，更好地培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)分析與編程技能，Python課程的實踐教學改革也是不可避免的趨勢。

3 支持遠程調(diào)試的Python教學方式改革

3.1 軟件平臺搭建

3.1.1 編譯軟件Jupyter Notebook

對于剛接觸“Python語言”的學生來說，比較受歡迎的軟件有：Anaconda3、IPython、Jupyter Notebook和Pycharm等。其中，Jupyter Notebook是一個交互式筆記本，支持運行40多種編程語言，其本質(zhì)是一個Web應用程序，便于創(chuàng)建和共享文學化程序文檔，支持實時代碼、數(shù)學方程、可視化，用途包括：數(shù)據(jù)清理和轉(zhuǎn)換，數(shù)值模擬，統(tǒng)計建模，機器學習，等等。Jupyter Notebook就像一個草稿本，能將文本注釋、數(shù)學方程、代碼和可視化內(nèi)容全部組合到一個易于共享的文檔中，以Web頁面的方式展示，是數(shù)據(jù)分析、機器學習的必備工具。結(jié)合本專業(yè)學生開設Python課程的目的，課程組選取Jupyter Notebook作為編譯代碼的軟件。

3.1.2 遠程調(diào)試軟件Termux和Aid Learning

為了滿足離開實驗室后學生在課下復習及完成作業(yè)的需求，可以通過在移動終端安裝Termux和Aid Learning軟件，并配備Jupyter，實現(xiàn)遠程代碼調(diào)試。

Termux是Android平臺上的一個終端模擬器，它將眾多Linux上運行的軟件和工具近乎完美地移植到了手機端。無須任何復雜的安裝和配置過程，軟件裝好以后即會自動配置一個基本的運行環(huán)境，用以執(zhí)行一些常見的Linux命令。

Termux下可以進行Python環(huán)境搭建以及Jupyter開發(fā)環(huán)境搭建。從而我們可以在手機上使用Jupyter Notebook運行Python代碼，解決大一學生沒有電腦無法進行代碼調(diào)試的問題。

Python代碼可移植性強，PC平臺開發(fā)的代碼可以直接在手機端運行和調(diào)試，為學生自主進行數(shù)學實驗提供了便利的環(huán)境。安卓平臺可以運行PPython的APP有QPython、Temux和Pydroid3[3]。

Aid Learning在Android手機上構(gòu)建了一個帶圖形界面的Linux系統(tǒng)(不需要Root)，和Android系統(tǒng)共生共存，并內(nèi)置了目前排名top7的深度學習框架包括Caffe、Tensorflow、Mxnet、Pytorch、Keras、Ncnn、Opencv。AidLearning同時是一款口袋AI編程工具，內(nèi)置的AiCode可視化編程器，可以在手機上用Python(同時支持Python2和Python3)輕松零基礎編程，支持觸摸拖拽式界面設計，支持代碼實時調(diào)試和圖形化運行。

3.1.3 共享代碼平臺GitHub

GitHub可以共享代碼(托管代碼)，它也是一個開源平臺，可以用來下載很多知名開源項目的源代碼，在修改項目的時候，可以創(chuàng)建一個分支，在修改完成后將它合并到主分支，進行版本管理。利用GitHub收集學生作業(yè)，免去花時間和學生溝通作業(yè)問題，也便于期末平時成績匯總。同時，學生接觸GitHub后可從上面下載其他優(yōu)秀Python項目以供進一步學習。

GitHub是一個代碼托管云服務網(wǎng)站，幫助開發(fā)者存儲和管理其項目源代碼，且能夠追蹤、記錄并控制用戶對其代碼的修改。它會自動記錄代碼的修改，在必要的時候，能夠快速回退到之前的版本。

GitHub是世界頂級開發(fā)者的聚集地，在這里幾乎可以找到任何想要的東西。在遵守其License的前提下，可以免費使用、下載許多優(yōu)秀、著名的開源項目。GitHub上有很多優(yōu)秀開源項目和教程資源去學習。

3.1.4 線上資源課程資源開發(fā)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及以及網(wǎng)絡技術(shù)的提升，在這兩三年來，國內(nèi)的在線教育獲得大量資本注入，國內(nèi)各大高等院校也開始積極研發(fā)、制作在線課程。線上免費教學資源主要包括MOOC、網(wǎng)頁公開課、騰訊課堂、學習通、雨課堂、B站等，這些平臺可以幫助學生進行自主學習。

越來越多的學?；蚪逃龣C構(gòu)采用線上教育的方式，這種方式雖然打破了地域上的限制，但是也有一定的弊端。如缺乏互動性、缺乏實踐、缺乏有效的管理。在教學過程中可以將線上線下教育結(jié)合起來，從而使學生更容易接受知識。

3.2 移動終端上Python調(diào)試環(huán)境搭建

3.2.1 利用Termux搭建Python運行環(huán)境

安卓手機上利用超級終端Termux安裝Python運行環(huán)境，這樣可以應付沒有電腦的情況，可以隨時練習Python基礎，Termux是一個Android的高級終端模擬器，安裝后可以在Android手機上搭建一個完整的Linux環(huán)境，開源且支持Apt管理軟件包，十分方便安裝各類軟件，完美支持Python、PHP、Ruby、Go、Nodejs、MySQL等等。

Termux有官方的軟件源，網(wǎng)速不快，國內(nèi)用戶下載安裝Termux后可以修改配置使用清華軟件源，安裝更新各類軟件速度很快[2]，上面的軟件基本與Linux軟件源保持同步，安裝后效果如圖1所示。

圖1 Termux安裝界面

依次安裝Jupyter、Numpy、Pandas、Matplotlib等包。輸入Jupyter Notebook并復制運行結(jié)果下的網(wǎng)址，打開瀏覽器得到Python代碼編寫頁面，如圖2所示。

圖2 瀏覽器中Python代碼編輯頁面

學生可在此頁面內(nèi)調(diào)試測試教材及課上演示代碼，也可將完成作業(yè)提交到Github上，如圖3所示。

圖3 移動終端代碼運行效果圖

3.2.2 利用Aid Learning搭建Python運行環(huán)境

移動終端搭建Python運行環(huán)境也可使用工具軟件Aid Learning。相比Termux而言，借助Aid Learning安裝Jupyter過程更加簡便。在Aid Learning中打開應用中心，搜索Jupyter，點安裝即可完成插件安裝，如圖4所示。

圖4 在Aid Learning中安裝Jupyter

安裝后的效果如圖5所示。

圖5 移動終端上安裝Jupyter

點擊Jupyter圖標，代碼編輯運行頁面與圖2、圖3所示方式相同。

3.3 作業(yè)發(fā)布、收集及資源共享

課下可通過GitHub和學生之間進行溝通交流，解決學生課上不懂的問題，同時發(fā)布課上資料、課后作業(yè)，學生通過GitHub下載完成后上傳，如圖6所示。

圖6 學生在Github上傳作業(yè)文件夾

同時GitHub上可以接觸到最新的、最前沿的IT技術(shù)。任何軟件或者產(chǎn)品在上線發(fā)布之前，都有開發(fā)的過程和測試的過程，GitHub上可以接觸到這些產(chǎn)品的初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和發(fā)布狀態(tài)，可以第一時間了解到產(chǎn)品的動向。而且根據(jù)GitHub上每年發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以知道哪些技術(shù)是最火熱的技術(shù)，及時跟上這些技術(shù)，這對Python課程的學習有很大幫助。

在線下課程的基礎上，借助線上課程資源，引導學生課下學習。為了引導學生進行線上學習，對學生學習效果評價方式的選取直觀重要。結(jié)合Python程序設計課程輕理論重應用的特點，關(guān)于該課程的考核，可選擇多元化過程考核方法[3]。

階段性測試則利用線上考試專用題庫組卷，且要求學生線下統(tǒng)一時間和地點在老師監(jiān)督下完成，最大限度保證測試的公平性、有效性[4]。

期末成績需包含線上課程學習，例如，可采取課程學習結(jié)構(gòu)截圖后予以平時成績加分的形式。為了保證公平性隨機試卷中所涉及的知識點、分值以及題型均保持一致，力爭通過多元化考核方法實現(xiàn)科學評價[5]。

結(jié)語

“Python語言”的學習重在實踐，學生需要有大量的案例實踐才能盡快上手。手機端運行Python代碼可解決一部分學生沒有電腦無法運行代碼的問題，可隨時隨地測試代碼。GitHub提供教師與學生交流學習的平臺，讓學生能更好地接受這門課。線上資源的利用突破了教學的時空限制，提高了學生的自主學習能力，提升了教學質(zhì)量。這種教學模式整合了優(yōu)質(zhì)的教學資源，達到資源共享，給學生提供了更好的學習平臺[5]。