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Python系列课程的案例教学实践
The Case Teaching Practice of Python Series Course
LIU Qing
（School of statistics and Information，Shanghai University of International Business and Economics， Shanghai 201620， China）Abstract：Under the background of big data， the ability of the programming capability set new requirements to the students majoring in economics and management. On the basis of computational thinking method， taking Python series curriculum as the carrier，this paper expounds a case practice mode of computer programming teaching combined with three aspects of the Python series curriculum system setting， the case of complex system reduction and the case of ideological and political education of course.
1 引言
面向?算思维的教学改革需要理解计算思维的时代性，即计算思维是基于计算机技术的科学思维，教学改革要符合并适应计算机技术的发展阶段[1]。而当今大数据的出现，必将颠覆传统的数据管理方式。在数据来源、数据处理方式和数据思维等方面都会对其带来革命性的变化[2]。这种转变对财经类院校的影响是巨大的，这就要求财经类院校专业人才的培养要跟上时代的发展和社会的潮流，适应社会需求，从而传授数据获取、数据分析等相关知识就成为必不可少的教学内容。在这样的大数据背景下，针对财经类院校的经管类专业的学生，更需要设计面向计算思维的课
程教学体系以及具体的教学设计来培养学生的计算思维能力。
2 Python语言、数据分析与计算思维
Python语言是一种面向对象的解释性语言，语法结构简单，功能丰富，除了自带的库以外，还有种类和数量繁多且功能强大的第三方库。大数据时代的到来，给经管类专业的学生提出了更高的要求，数据分析成为经管类专业的学生必须掌握的基本技能之一。目前Python在国际上非常流行，可以完成许多任务，功能非常强大。在众多的编程语言和分析工具中，Python是最好的数据分析工具之一。TIOBE发布的2018年4月编程语言排行榜中，Python已经超过了C#位居第4位。而Python编程模式也非常符合人类的思维习惯，这将有助于我们将计算思维的教学理念融入实验教学中。
3 经管类专业Python系列课程体系设置
上海对外经贸大学是以经济管理类专业为主的国家财经类大学之一，是我国对外经贸人才的摇篮。2016 年，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会才首次建议将 Python 语言作为程序设计入门课程的教
学语言[3]。我校适应大数据时代发展的要求，从2015年开始就为经管类专业开设了Python程序设计的必修课，是全国财经类高校中较早开设Python程序设计的高等院校，经过几年的建设，又陆续开出一系列Python 课程，走在财经类高校的前列。我校开出的Python系列课程有《Python 程序设计》《Python高级程序设计》《Python数据分析》《数据挖掘》。
《Python程序设计》作为经管类专业学生的必修课，属于基础级的课程，主要讲述基本的数据类型、控制语句、函数、文件等基础知识，学生
掌握基本语法和算法，能够利用计算机程序解决简单的问题；《Python高级程序设计》《Python数据分析》位列于通识教育课程中，供学生选修，这三门课相互依托、相互映衬，相辅相成。《Python高级程序设计》是学完必修课《Python程序设计》的进阶课程，以类和对象为起点，以网络爬虫技术为依托，学习推导式、正则表达式、爬虫框架、多线程、数据库等高级技术，学生掌握数据获取相关知识，为后续的数据分析及可视化提供数据来源。《Python数据分析》主要涉及数据分析工具pandas，使用numpy 和scipy进行科学计算，了解matplotlib绘图库基本绘图功能，这些技术是经管类学生以后利用数据进行数据挖掘必不可少的技术准备，为他们以后的专业学习打下良好的基础。《数据挖掘》最早是为研究生开设的一门课程，主要是通过numpy计算库、matplotlib绘图库、sklearn机器学习库等来实现数据挖掘分类算法，如决策树、朴素贝叶斯、knn、支持向量机、关联规则挖掘算法、聚类算法等，并能利用这些算法解决具体的应用问题，将这些算法应用到各专业领域中。 4 案例教学实践在以前的程序设计的教学中往往采用的均是水仙花数、百钱买百鸡等经典算法教学，学生学完以后不知能够做什么，感觉很迷茫，大大影响了教学效果。随着云计算、物联网、移动互联网、大数据、人工智能等重大技术和科技需求的不断发展，人们对计算问题及程序设计的认识发生了根本的转变，从以知识验证为主的问题求解转变为面向实际问题解决为主的计算求解[4]。这就需要我们在教学中与时俱进，重新设计案例，以期达到最好的教学效果。在案例教学中，我们根据具体教学内容和我校学生特点，运用计算思维的一系列方法（问题的约简、关注点分离、仿真、启发
式推理、递归思维、回推等等）设计出一系列教学案例，通过这些案例给学生讲解最实用的方法和技巧，培养学生的计算思维能力。
4.1 以结合经管类专业特点的案例教学为基石，培养学生基本计算思维能力
我们的案例来自某一个系统的一部分。让学生直接上手一个系统显然是不合适的。我们根据计算思维中问题的约简、关注点分离等方法，把一个复杂的系统按照合理的方法，根据具体的教学内容分解成多个模块和小问题，学生只需逐个掌握小问题的解决方法，就能实现一个完整的系统。在《Python程序设计》课程中，当讲到多分支和选择结构嵌套的时候，我们设计了一个根据订货量、价格计算应付货款、折扣的案例。这个案例贯穿于选择、循环、文件始终。讲到多分支的时候，我们给学生设计的题目是：从键盘输入订货量、价格。根据订货量大小、价格给以不同的折扣，计算应付货款（应付货款=订货量×价格×（1-折扣））。订货量500以下，折扣为3%；订货量500及以上，1000以下，折扣5%；订货量1000及以上，2000以下，折扣8%；订货量2000及以上，折扣10%。这个问题可以通过多分支来完成。讲到选择结构嵌套的时候，我们给学生设计的题目是：输入客户类型、货品价格和订货量。根据客户类型和订货量给予不同的折扣，计算应付货款。如果是新客户：订货量800以下，没有折扣；否则折扣为2%。如果是老客户：订货量500以下，折扣为3%；订货量500及以上，1000以下，折扣5%；订货量1000及以上，2000以下，折扣8%；订货量2000及以上，折扣10%。老客户根据订货量享受的折扣就是前面通过多分支解决了的问题，只需再加一层条件判断新老客户即可，这就是选择结构的嵌
套。再给学生留一个悬念，现在每次只能输入一次数据，如果需要多次输入怎么办？就要用循环结构来解决。讲到循环结构的时候，我们就顺势解决了这个不定循环次数的问题。然后又给学生留了另外一个悬念，当数据多了的时候一般不是在程序执行时通过键盘一个个来输入数据，而且从键盘输入的数据以及得到的结果均是一次性的，不能保存，那么如何解决这个问题？答案当然是将数据保存在文件中，那么当需要的数据在文件中的时候我们该如何将数据读出来为我们所用？另外计算出来的结果通过文
件永久保存下来又将如何把数据写入文件？讲到文件的时候，我们就用文件的读写解决了这个问题。再次给学生留个悬念，当数据量大又涉及多个文件排序和查询的时候是否有更好的解决方法？当然就用数据库来解决。继而在《Python高级程序设计》课程中，我们是将数据保存在数据库中，教会学生如何做一个管理系统。因为在《Python程序设计》的初级课程中已经解决了基本的模块和小问题，为管理系统奠定了良好的基石，因而在《Python高级程序设计》的高级课程中，管理系统就像搭积木似的可以快速地搭建起来。
4.2 结合课程思政设计教学案例，教学案例结合综合任务，促进计算思维能力更上一层楼
“课程思政”是将思想政治教育融入课程教学的各环节、各方面，以“隐性思政”的功用，与“显性思政”――思想政治理论课一道，共同构建全课程育人格局[5]。立德树人是高校立身之本，所有课堂都有育人功能[6] 。高校通识教育要有灵魂，要成为培育和践行社会主义核心价值观的重要课堂，其使命就是在潜移默化中加强理想信念教育[7]。由于课程
思政教育在课堂教学中的重要性，我们在《Python数据分析》课程中，将德育内涵和思政元素渗透到每一个教学环节中，使得这门数据分析课程不再是一门“冷冰冰”的只与计算机和数据打交道的课程，而是被打造成“一堂生机勃勃的正能量大课”，通过数据分析给予学生满满的正能量，激发学生对祖国日新月异发展的自豪感，实现知识的传授与价值引导的有机统一，激励学生成长成才。
5 结论
程序设计是实践性很强的一门学科，编程能力不是仅靠教学就可以获取的，需要学习者通过大量的实践与应用逐渐培养[9]。在Python系列课程中，我们均以案例教学为主要形式，通过理论知识、案例、综合任务的强强结合，突出软件学习的应用性，从应用案例入手讲解知识点，既用简洁易懂的语言讲述理论方法，又同时进行实际案例的分析演示，提高学生处理数据的应用技能，增强学生的计算机动手能力和逻辑思维能力，掌握分析问题和解决问题的方法，为国家大数据战略提供人才支持。在课程教学案例设计中，还需要考虑运用和结合课程思政教育元素，在潜移默化之中，给学生灌输爱党、爱国和爱人民的思想，让学生为自己的祖感到自豪和骄傲。
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1、上帝说：你要什么便取什么，但是要付出相当的代价。
2、目标的坚定是性格中最必要的力量源泉之一，也是成功的利器之一。没有它，天才会在矛盾无定的迷径中徒劳无功。
3、当你无法从一楼蹦到三楼时，不要忘记走楼梯。要记住伟大的成功往
往不是一蹴而就的，必须学会分解你的目标，逐步实施。
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