彭鵬

摘要：自定節(jié)奏教育是斯坦福2025計劃四項核心部分中的一項，將大學生的在校學習分為了三個階段（調(diào)整、提升、啟動）。本次研究基于斯坦福2025計劃，以Python程序設計為背景，以在校生特色為主，將Python程序設計的教學模式分為四個階段，讓學生根據(jù)自己的掌握情況在階段中進行學習調(diào)整。以此來達到因材施教，提升學生的編程能力，從而推動教學改革。

關鍵詞：Python程序設計;斯坦福大學2025計劃;自定節(jié)奏教育;教學改革

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）34-0164-03

1 引言

提及人工智能，我們腦海中浮現(xiàn)出的往往是Python程序語言，迄今為止，人工智能在現(xiàn)代社會中的地位越來越重要，而Python作為人工智能（機器學習、深度學習等）的首選編程語言，由于其開源的特性，已經(jīng)被移植到多個平臺上（Linux、Window、MacOS、Solaris等），且標準庫已經(jīng)非常強大，再由全球的開發(fā)者持續(xù)貢獻更多的庫資源，Python不僅與人工智能緊密地捆綁在一起，也滲透到日常辦公、IT運維、電子商務、社交網(wǎng)絡等各個行業(yè)當中，體現(xiàn)出其強大功能。

截至2020年，TIOBE榜（結合程序員、課程和廠商使用搜索引擎等工具統(tǒng)計出的排名數(shù)據(jù)榜），Python優(yōu)勢非常明顯，不僅漲幅巨大，而且依靠其強大的社區(qū)資源，生態(tài)應用日益劇增，用途廣泛。

1.1 Python語言

Python是最為熱門的編程語言之一，語法要素不多，是一門簡單易學的程序設計語言，依靠其便捷性、靈活性的第三方擴展，成就了其在程序開發(fā)領域的地位。特點如下[1]：

（a）簡單：對于初學者（包括計算機專業(yè)或非計算機專業(yè)的學生），非常接近人類的語言，強制的語法格式，使其代碼易于閱讀。Python是解釋類型的程序設計語言，偽代碼本質(zhì)是其較大的優(yōu)勢，能夠降低學生

（b）開源：Python由全世界的工程師共同維護，無論你是面向過程、面向?qū)ο蠡蛘呤呛瘮?shù)式編程的工程師，都可以在Python中找到合適的語言范式。而且依賴Python的開源性，在面向開源及私有軟件項目的托管平臺Github上擁有近一百八十萬個項目倉庫。

（c）緊缺：目前國內(nèi)對Python開發(fā)工程師的需求高達四十萬，涉及領域如大數(shù)據(jù)分析、人工智能、應用運維等，且薪資普遍高于其他類型工程師，隨著國內(nèi)在人工智能的投入與規(guī)劃，對于Python人才的需求會呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。

2 自定節(jié)奏教育

斯坦福大學于2010年成立專門的教學改革小組，開啟新的本科教學工作研究項目。圍繞著幾百年來一直保持不變的教育模式進行研究，認為在線學習會潛在地影響高等教育中的時間、空間、專業(yè)知識、資格認證和學生機構。斯坦福大學認為大學有多重目標，它不只是一個獲得專業(yè)知識和發(fā)展能力的地方，也是一個成熟的地方。在這種復雜特殊的環(huán)境當中，多重因素交織在一起，希望通過探索現(xiàn)在和未來的校園學習和生活來更好地推動教育的發(fā)展。

四項核心要素組成了斯坦福大學2025計劃的教育目標。它們是開環(huán)大學、軸翻轉(zhuǎn)[1]、自定節(jié)奏學習[2]、有目的地學習。此次教學改革的探索嘗試是自定節(jié)奏教育。

自定節(jié)奏教育（Paced Education）：強調(diào)學生個性發(fā)展，根據(jù)學生個人的基礎條件和意愿設計自己的學習節(jié)奏來完成各階段的學習，主要包括三個階段：調(diào)整（Calibrate）、提升（Elevate）和啟動（Activate）。這三個階段又分別個性化地預設了學習時間及其目標：

（a）調(diào)整階段為6至18個月，旨在使學生通過了解學校、教師、專業(yè)以及自己的興趣特質(zhì)等來選擇未來的學習。

（b）提升階段為12至24個月，學生在此階段組件包括學術導師、個人導師以及高年同學和信任伙伴在內(nèi)的個人學習委員會，營造有利于深度學習專業(yè)知識的環(huán)境。

（c）啟動階段為12至18個月，意在培養(yǎng)學生將學習的知識轉(zhuǎn)化為實際應用活動中，如實習、項目、研究等。

結合我校軟件技術專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，在開設《Python程序設計》之前的學期已經(jīng)學習了《Java程序設計》和《Java程序設計實訓》，學生已經(jīng)有了編程的基礎，尤其是面向?qū)ο蟮氖浅绦蛟O計思想，便于開展Python程序設計教學。

我校軟件專業(yè)學生在兩年的專業(yè)學習后將進行一年的頂崗實習，然后進入社會工作，為了更好地滿足相關公司對軟件專業(yè)學生的能力要求，增強學生的動手能力和主動學習習慣，希望通過此次教學探索達到目標。

3 自定節(jié)奏教育的教學實踐

結合我校軟件專業(yè)學生的人才培養(yǎng)方案，在《Python程序設計》課程開設前的學期已經(jīng)開設的課程有《C#程序設計》《軟件工程》《大數(shù)據(jù)分析與應用》《數(shù)據(jù)結構》《Linux程序設計》《計算機網(wǎng)絡》《Java程序設計》《網(wǎng)頁設計與開發(fā)》等課程，同學期開設的課程有《軟件測試技術》《數(shù)據(jù)庫應用與維護》《UML建模與設計模式》《JavaEE企業(yè)級開發(fā)》等課程，其中有專業(yè)核心課程，也有基礎必修課程，其中網(wǎng)頁設計、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡等基礎課程是學習Python程序設計的基礎，再加上已經(jīng)學習過Java程序設計，有了面向?qū)ο笏季S模式，對Python程序設計有相當?shù)膸椭δ堋?/p>

在斯坦福大學2025計劃軸翻轉(zhuǎn)[2]的基礎上，已經(jīng)把教學過程分為如表1所示：

在傳統(tǒng)的高職教育中，學生的學習計劃被分為兩年在校學習時間和一年的實習，在每一門的課程學習中每個專業(yè)、每個班級的學生被當成一個整體來進行教學，優(yōu)點是可以整體把握教學進度，存在的缺點是學生的學習能力參差不齊，導致最終的掌握程度不同。

自定節(jié)奏教育[3]將學生的學習過程分為“調(diào)整階段（Calibration）”“提升階段（Elevation）”“啟動階段（Activation）”，每個學生可以根據(jù)自己的學習習慣在自我掌握的程度上決定是否進入下一階段，也可循環(huán)往復在三個階段。

第一階段（調(diào)整階段）：該階段重點在于使學生盡快適應Python開發(fā)特色。

Python的基礎語法如下：

（1）開發(fā)環(huán)境搭建：針對Windows、Linux、MacOS各種系統(tǒng)的搭建，開發(fā)工具PyCharm的使用方式等;

（2）基本語法：注釋、行與縮進、變量和數(shù)據(jù)類型、標識符和關鍵字、數(shù)值類型、運算符及位運算等;

（3）常用語句：判斷、循環(huán)和其他語句等;

（4）字符串：輸入輸出、內(nèi)建函數(shù);

（5）列表、元組和字典：不同容器的操作方式和內(nèi)建函數(shù)用法;

（6）函數(shù)：參數(shù)、返回值、作用域、遞歸和匿名函數(shù)、日期時間函數(shù)等。

軟件專業(yè)學生在之前的學期中已經(jīng)學習過Java、C#等程序設計語言，已經(jīng)掌握了較好的面向?qū)ο笏季S模式開發(fā)基礎，所以絕大多數(shù)學生能夠順利平穩(wěn)地度過，而且軸翻轉(zhuǎn)教學中的第一階段為基礎語法，與自定節(jié)奏教育的“調(diào)整階段”契合，與Java、C#語言相似的語法以相對較快的速度講授并練習，重點講授Python特有的語法知識點，如：列表、元組和字典等，通過四個教學周的學習讓學生調(diào)整好自己的狀態(tài)適應Python的開發(fā)特色。

第二階段（提升階段）：該階段重點在于讓學生結合實際項目發(fā)現(xiàn)薄弱點，學習后能提升自身能力。

教學中以Python最常見的爬蟲項目為例，目前比較常用的爬蟲技術有urllib、requests、scrapy等[4]，各自優(yōu)缺點不同，選取urllib為例進行教學，流程如圖1所示：

（1）導入包涉及知識點：Python模塊，知識薄弱點為如何引入第三方模塊;

（2）設置抓取網(wǎng)頁、HTTP頭部header：知識薄弱點為網(wǎng)頁URL組織Get請求參數(shù)和HTTP請求頭部參數(shù);

（3）發(fā)送HTTP請求網(wǎng)頁：知識薄弱點為如何使用第三方模塊相關函數(shù)方法;

（4）解析返回的網(wǎng)頁內(nèi)容并存入列表：知識薄弱點為HTML網(wǎng)頁代碼結構、XPath格式用法;

（5）進入列表循環(huán)并解析內(nèi)容存入文本文件：知識薄弱點為列表循環(huán)、Python文件讀寫操作、使用第三方模塊進行圖片下載等。

通過該階段的項目應用讓學生發(fā)現(xiàn)已學知識當中的薄弱點，不只是Python的知識點，還包括HTML、計算機網(wǎng)絡等其他學科的薄弱點，通過項目促進學生再次夯實相關學科知識點，促進學生全面發(fā)展，增強其自我學習、自我修復、自我增強的能力。補齊短板后并自我選擇進入下一階段學習新技能。

第三階段（啟動階段）：

斯坦福2025計劃當中的激發(fā)階段是指將已掌握的技能知識應用到現(xiàn)實當中，結合本校軟件專業(yè)學生特點布置相應的項目，在對應的項目中重新進入第二階段再次發(fā)現(xiàn)新的知識薄弱點，以此循環(huán)往復第二、第三階段，能夠豐富學生的Python編程知識并提升能力，項目如表2：

該階段教學以項目督促學生找自身的薄弱點，如此反復多個項目后學生即可自主學習大型項目增強動手能力。

4 結語

針對斯坦福大學2025計劃的自定節(jié)奏教育模式，借以項目教學的模式查找學生的薄弱點，反向督促學生找到掌握還不夠熟練的技能知識點，通過課堂教學和持續(xù)的自我學習來補足技能短板，提升對Python的興趣。此種教學改革探索也督促任課教師持續(xù)的學習能力，通過編寫多個項目來融入課堂教學當中，促成自身的技術迭代更新。

參考文獻：

[1] 嵩天，黃天羽. Python語言程序設計教學案例新思維[J]. 計算機教育，2017（12）：11-14.

[2] Stanford University 2025. Axis Flip[EB/OL].[2020-12-12].http：//www.stanford2025.com/axis-flip

[3] Stanford University 2025. Paced Education[EB/OL].[2020-12-12].http：//www.stanford2025.com/paced-education

[4] 孫夢薇，姚渝琪.關于爬蟲在網(wǎng)頁信息統(tǒng)計中的應用探討[J].電子世界，2020（5）：60-61.

【通聯(lián)編輯：王力】