Python知识点对初学者的解释顺序如何？

Question

我正在给本科数学专业的学生讲Python。我想知道学生学习各种Python概念的最佳顺序。在我看来，每个阶段，学生都应该能用当时掌握的工具解决一些不简单的编程问题。每学到一个新工具，都应该能让他们用更简单的方法解决之前熟悉的问题。为了让学生保持专注，选择Python中众多概念中的一些是很重要的。他们还应该有动力，欣赏每一个新掌握的工具，而不是死记硬背。以下是一些具体的问题：

• 比如，我的前任在讲解字符串之前先讲了列表。我觉得反过来讲更好。
• 函数定义应该在一开始就介绍，还是在掌握基本的结构化编程概念，比如条件判断（if）和循环（while）之后再介绍？
• 集合（sets）应该在字典（dictionaries）之前介绍吗？
• 在课程早期就介绍文件的读写好，还是大部分时间用输入（input）和打印（print）就可以？

欢迎大家提出建议并解释理由。

编辑：在高中时，学生们接触过计算机。其中一些人学会了编程。在此之前，他们上过一门课程，内容包括Word、Excel、PowerPoint、HTML、LaTeX，还有一点Mathematica，但没有编程。五年前，我在这门课程中使用Mathematica，后续课程使用C语言，后来是Java。现在我教Python入门，后续课程我的同事教Python中的面向对象编程。之后，学生们可能会选修数据结构、算法、优化等特别课程，在一些选修课中，他们会自学Mathematica、Matlab和R。

Answer 1

e-satis的建议列表挺不错的，但因为这是数学课，我想再加一些建议：

首先，要么使用Python 3.x，要么告诉他们一定要使用

from __future__ import division

否则，他们会遇到整数除法的问题。比如在交互式提示符下输入1/2时，这个问题很容易记住，但在一些细微的地方就会出现bug，比如：

def mean(seq):
    """Return the arithmetic mean of a list."""
    return sum(seq) / len(seq)

在教函数的时候，给他们展示一下数学模块和内置的sum函数。同时也要展示如何把一个函数传递给另一个函数，这对于编写通用的导数/积分近似非常有用：

def derivative(f, x, delta_x=1e-8):
    """Approximate f'(x)."""
    return (f(x + delta_x) - f(x - delta_x)) / (2 * delta_x)

print(derivative(math.sin, 0))

Answer 2

你可以在这里查看我的大纲：http://homepage.mac.com/s_lott/books/nonprog/html/index.html

这个演示的顺序是根据我教C语言、Ada、C++、PL/SQL（甚至还教过一次COBOL课程）的经验来安排的。

有一本很棒的书，里面的概念排列得很合理，适合教学。

书名是《与操作系统应用的结构化并发编程》，作者是R. C. Holt、G. S. Graham、E. D. Lazowska和M. A. Scott，出版于1978年，由Addison-Wesley出版，ISBN是0201029375。

http://openlibrary.org/b/OL4570626M/Structured_concurrent_programming_with_operating_systems_applications

Answer 3

作为一名老师，经过一些尝试和错误，我决定采用以下方法：

(从零开始，根据他们的水平调整)

1. 简单介绍一下Python是什么，以及你可以用它做什么。跳过那些技术性的说辞，专注于他们想做的事情：音乐、图形界面、网站、重命名文件等等。
2. 安装Python，运行解释器。如果可以的话，使用 iPython。
3. 变量、基本字符串和 print()。
4. 整数和数据类型（包括类型错误和类型转换）。
5. 基本的数学运算。给他们看 1 / 0 和 10 / 3，但不要纠结细节。
6. 把计算结果放入变量中。
7. 在计算中使用变量。
8. 用 % 进行字符串格式化。只展示 "%s"，这就足够了，并且总是有效。即使只有一个项目，也要始终使用一个元组（以逗号结尾）。
9. 列表、索引、切片和常见错误。然后展示元组作为“冻结”的列表（以及类型转换）。展示它们可以相互包含。让他们在这方面练习，直到完全掌握：这非常非常重要。
10. 字典，包含常见错误。与元组和列表的嵌套。强调最后一点。
11. 对字符串、列表、元组和字典进行 for 循环。
12. 对嵌套类型进行 for 循环。要有耐心，慢慢来。掌握这一部分会改变一切。
13. 字典的 items()、values() 和 keys()。
14. 使用 for 读取文件，包括 IOErrors。
15. 写入文件。
16. 使用方法。用字符串作为例子，展示 strip()、lower()、split() 等等。不要解释面向对象编程（OOP），只讲如何使用方法。从现在开始多用“方法”这个词。
17. 创建一个模块文件并使用它。只创建一个模块，所有内容都放在里面。
18. 函数（只用 return，不使用 print()。禁止在函数中使用 print()。）
19. 函数参数。
20. 命名参数。
21. 默认值参数。
22. try / except 和异常处理。
23. import 和创建你自己的目录模块。展示所有特殊情况（解释这些需要的时间比你想象的要多得多）。
24. 演示一些标准模块（但不要花太多时间在这上面，这只是为了展示）：datetime、string、os 和 sys。避免抽象的东西，比如 itertools，它们是程序员的梦想，但对学生来说却是噩梦。

之后你可以引入面向对象编程，但这会复杂一些。用字符串、列表和文件来介绍对象的概念。当他们理解后，再开始讲类。愿力量与你同在 :-)

在函数中使用 print 来展示如何工作是很诱人的，使用 raw_input 更是如此。你应该尽量避免这样做。 第一个会让“返回值”的概念变得很难理解，第二个则会掩盖程序的真实流程，学生很难理解你需要将函数串联起来，而不是每次都询问用户所需的每个值。

一般来说，选择一种有效的方法并坚持使用。不要展示替代方案。例如：

只展示使用 % 进行字符串格式化，忽略 + 和 ,。你可以在讲义中添加一个“深入了解”的小块，供想了解更多的人参考。只展示 for，而不展示 while。你几乎可以用 for 编写90%的Python程序，而不需要 while。避免使用 +=。不要展示如何用整数乘以字符串/列表/字典。虽然这并不错误，但会导致他们产生误解。你需要让他们专注于主要概念。

不要展示集合。集合非常有用，但很少使用。鼓励他们在家编程，如果遇到问题就问你。在这种情况下，如果集合是解决方案，再展示它们。了解集合需要时间和学生的脑力资源，这些资源可以用来学习更常用的东西。他们将有足够的时间在以后学习新工具，而不需要你：专注于那些难以或耗时学习的内容。

同样，enumerate 也是如此。拥有C或Java背景的学生会使用索引来循环，而不是使用 for，如果你给他们 enumerate。出于类似的原因，将 len、fd.read、fd.readlines 和 range 留到最后的课程中，称为“高级Python”，如果你有时间的话。

甚至不要考虑生成器、元类和装饰器。这些概念只有极少数学生能理解，即使经过几个月的练习。 列表推导、with 和三元运算符可以在最后几节课中引入，如果你觉得你的学生很聪明。

最后，随意强化良好的编程习惯。PEP8格式、良好的架构、命名约定、没有不可变的默认参数等等。他们现在无法了解这些。不要担心，你是老师，你有权偶尔说“这就是事实”。

哦，如果他们不从学习字节码、递归、汇编、复杂度、冒泡排序、栈、实现细节等开始，他们会成为更好的程序员。教一个无法编写出体面Python程序的人这些内容是浪费时间，他根本无法理解这些是什么。实践是将理论带入的最佳工具。再说一次，如果你正确地准备他们，他们会在以后自己学习其他所有内容，所以优先考虑，别害怕跳过概念，即使是简单或重要的概念。