基于雨課堂的Python程序設(shè)計(jì)混合教學(xué)模式改革與實(shí)踐

摘要：采用雨課堂作為核心智慧教學(xué)工具，在Python程序設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行了混合式教學(xué)模式改革和探索。從混合式教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)和考核評(píng)價(jià)方式方面進(jìn)行了一系列的改革和探索。通過(guò)實(shí)踐證明可有效改善課堂氣氛，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和參與性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，且有利于教師掌握學(xué)生不同階段的學(xué)習(xí)行為和數(shù)據(jù)，為更加客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)提供有力的支撐。

關(guān)鍵詞：CDIO;雨課堂;混合教學(xué)模式;實(shí)踐教學(xué)改革;考核評(píng)價(jià)機(jī)制

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）27-0001-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給教育和學(xué)習(xí)方式也帶來(lái)了革命性的突破。傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不適應(yīng)當(dāng)前的教育需求。如何利用當(dāng)前流行的教學(xué)平臺(tái)或工具來(lái)滿足新形勢(shì)下的教育和教學(xué)需求是個(gè)值得研究的課題。

本文探索如何基于CDIO育人理念中的培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為導(dǎo)向，采用基于雨課堂的混合式教學(xué)模式，以提高學(xué)生利用Python語(yǔ)言解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力及編程能力。

1 新興教學(xué)手段簡(jiǎn)要分析

1.1 MOOC

MOOC起源于2007年，2013年起中國(guó)多個(gè)知名大學(xué)如清華大學(xué)、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)等名校開始開設(shè)MOOC課程，隨后得到了蓬勃的發(fā)展和使用。MOOC除了提供傳統(tǒng)課程材料如視頻、閱讀和問(wèn)題等外，還搭建了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)社區(qū)[1]。MOOC資源的優(yōu)勢(shì)如下：

1）資源建設(shè)水平和質(zhì)量較高大部分MOOC依托高水平高校和專業(yè)建設(shè)團(tuán)隊(duì)制作，課程機(jī)構(gòu)完整且持續(xù)更新，教學(xué)資源齊全且設(shè)計(jì)精良。

2）資源利用的便利性MOOC平臺(tái)的資源免費(fèi)使用，受眾面廣，不受時(shí)空限制。

3）活躍的交互功能學(xué)生和教師在平臺(tái)可以進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，并提供學(xué)習(xí)跟蹤功能。

1.2微課

微課概念是2008年由美國(guó)新墨西哥州圣胡安學(xué)院的高級(jí)教學(xué)設(shè)計(jì)師、學(xué)院在線服務(wù)經(jīng)理David Penrose提出的[2]。2012在我國(guó)開始流行。該教學(xué)手段更多地被教師用來(lái)進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)。微課資源的優(yōu)勢(shì)如下：

1）微課的核心內(nèi)容是基于某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的短視頻教學(xué)，具有碎片化的特點(diǎn)。便于學(xué)習(xí)者利用碎片時(shí)間集中學(xué)習(xí)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

2）制作成本低，簡(jiǎn)單到只需要一個(gè)錄屏軟件即可制作，有利于普通大眾教師根據(jù)課程和受眾來(lái)開展相關(guān)教學(xué)。

3）可以與傳統(tǒng)的精品課程平臺(tái)相融合，與平臺(tái)上的教學(xué)課件、習(xí)題、測(cè)驗(yàn)、問(wèn)答、反思等資源整合后形成一個(gè)半結(jié)構(gòu)化資源應(yīng)用環(huán)境。

1.3雨課堂

雨課堂是一個(gè)智慧教學(xué)工具箱，教師可以從中選擇、搭配自己感興趣的工具，來(lái)影響和促進(jìn)自己的課堂教學(xué)，并實(shí)現(xiàn)“課前—課上一課后”三者的有機(jī)聯(lián)系[3]。雨課堂的優(yōu)勢(shì)如下：

1）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)背景下的“雙通道教學(xué)”，在移動(dòng)設(shè)備支持下實(shí)現(xiàn)同步和異步教學(xué)?！巴健苯虒W(xué)讓學(xué)生高度集中地集體完成一次教學(xué)活動(dòng)，而“異步”教學(xué)則更加注重學(xué)習(xí)的效率，讓學(xué)生隨時(shí)隨地個(gè)性化地完成學(xué)習(xí)任務(wù)刪。

2）面向教學(xué)大數(shù)據(jù)的“全景式記錄”，在教學(xué)過(guò)程中后臺(tái)系統(tǒng)可以真實(shí)地記錄所有教學(xué)行為數(shù)據(jù)，用于教師對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程的分析和把控。

2 基于雨課堂的Python程序設(shè)計(jì)混合教學(xué)模式實(shí)踐

2.1 構(gòu)建基于雨課堂的Python混合式教學(xué)模式

利用微信的便利性，雨課堂可以在課前預(yù)習(xí)、授課、測(cè)驗(yàn)、作業(yè)等環(huán)節(jié)與學(xué)生實(shí)現(xiàn)有效和充分的互動(dòng)?；谟暾n堂的混合教學(xué)模式進(jìn)程如圖1所示。把整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)分為課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后提升、過(guò)程評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)雨課堂的通知公告和推送完成所有教學(xué)環(huán)節(jié)及與學(xué)生之間的互動(dòng)。

2.2 基于雨課堂的Python實(shí)踐教學(xué)改革

CDIO的核心是工程能力的培養(yǎng)，把雨課堂引入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使教師能有效把控學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的結(jié)果和效果.從而進(jìn)一步修訂實(shí)踐教學(xué)方案，有效提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

基于雨課堂的實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)程具體安排如下：

1）實(shí)驗(yàn)課前

在實(shí)驗(yàn)課前2天，推送實(shí)驗(yàn)課前PPT。包括實(shí)驗(yàn)要求、熱身實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)視頻，要求學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐。此處的熱身實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)要求中的前面1-2道驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的題目，目的在于讓學(xué)生檢測(cè)已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并嘗試獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)解決。未解決的困惑在實(shí)驗(yàn)課中由教師答疑解惑。

2）實(shí)驗(yàn)課中

在實(shí)驗(yàn)課堂發(fā)送本次實(shí)驗(yàn)要求和內(nèi)容，以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式和要求。實(shí)驗(yàn)課以設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)題目為主，從而培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為檢驗(yàn)學(xué)生課堂實(shí)驗(yàn)成果，利用雨課堂制作了課堂實(shí)驗(yàn)考核試卷，該試卷的截至提交時(shí)間為實(shí)驗(yàn)課后5分鐘內(nèi)。要求學(xué)生在完成每道實(shí)驗(yàn)題目后拍照上傳代碼和結(jié)果，并簡(jiǎn)要描述解決思路或反思等。

3）實(shí)驗(yàn)課后

每次實(shí)驗(yàn)都布置一些難度更高的題目，給大家一周的時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)課后獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)完成。之后要求學(xué)生撰寫并在雨課堂提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中包含實(shí)驗(yàn)課前題目、實(shí)驗(yàn)課中題目和實(shí)驗(yàn)課后題目，每個(gè)題目要求給出編程思路、源代碼及注釋、運(yùn)行結(jié)果截圖、實(shí)驗(yàn)總結(jié)及反思等。為了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，制作了實(shí)驗(yàn)調(diào)查雨課件，設(shè)計(jì)了相關(guān)投票題對(duì)每道題的難度、獨(dú)立完成情況、所用時(shí)間等方面收集學(xué)生的反饋，通過(guò)主觀題了解學(xué)生的困惑和不理解的地方，便于教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的集中答疑解惑。

此種模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)授課教師而言課后工作量較大，可以指定班里一些學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力較好的學(xué)生作為協(xié)作教師，負(fù)責(zé)相關(guān)收集和整理工作。

3 Python考核評(píng)價(jià)方式改革

3.1基于雨課堂的過(guò)程性考核

通過(guò)雨課堂可以記錄學(xué)生的所有學(xué)習(xí)過(guò)程并以此進(jìn)行量化評(píng)分。教師可在雨課堂網(wǎng)頁(yè)版導(dǎo)出如下學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)：預(yù)習(xí)、考勤、彈幕、投稿、課堂測(cè)驗(yàn)、課后測(cè)驗(yàn)、復(fù)習(xí)等相關(guān)數(shù)據(jù)，教師可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)量化后作為學(xué)生本門課程的平時(shí)成績(jī)。

平成成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的40%，該課程的平時(shí)成績(jī)計(jì)算如公式（1）所示：

平時(shí)成績(jī)=課堂成績(jī)*15%+作業(yè)*20%+實(shí)驗(yàn)*35%+單元測(cè)驗(yàn)*30%

（1）

其中課堂成績(jī)通過(guò)考勤、預(yù)習(xí)、課堂活動(dòng)（彈幕、投稿等）、課堂測(cè)驗(yàn)等環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)綜合后得出;作業(yè)評(píng)分包括兩部分：一是通過(guò)雨課堂發(fā)送的主觀題，二是紙質(zhì)的客觀題;實(shí)驗(yàn)評(píng)分也分為兩部分：一是通過(guò)雨課堂提交的實(shí)驗(yàn)考核，二是通過(guò)雨課堂提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告;在整個(gè)授課過(guò)程中利用雨課堂進(jìn)行了三次單元測(cè)驗(yàn)，也作為平時(shí)成績(jī)的一部分。

通過(guò)量化評(píng)分方式，可以有效解決平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定的隨意性和主觀性，做到更加公平合理。

3.2 基于工程實(shí)踐的期末考核

為提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，Python程序設(shè)計(jì)的期末考試采用項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)考核方式。根據(jù)學(xué)生人數(shù)給出一批與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)相關(guān)的題目，要求是2-3人一組來(lái)完成。學(xué)生的工作量通過(guò)所管理的數(shù)據(jù)表來(lái)確定。要求每個(gè)學(xué)生承擔(dān)項(xiàng)目中至少2張數(shù)據(jù)表的編程任務(wù)，以免學(xué)生工作量過(guò)小或過(guò)大。項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)根據(jù)教學(xué)進(jìn)程分為兩個(gè)階段：一是基于文件系統(tǒng)和DOS界面的管理系統(tǒng)軟件，二是基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和窗體界面的管理系統(tǒng)軟件，這樣保證實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與授課內(nèi)容同步且覆蓋到幾乎所有授課內(nèi)容。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目穿插在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行布置，利用課后時(shí)間完成。要求學(xué)生在軟件工程思想的指導(dǎo)下，完成需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、代碼編寫、測(cè)試等環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。整個(gè)實(shí)踐教學(xué)如表1所示。

項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的60%，項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)成績(jī)的評(píng)定如公式（2）所示，其中項(xiàng)目成績(jī)以學(xué)生兩個(gè)階段的代碼演示和質(zhì)量為準(zhǔn)，項(xiàng)目報(bào)告成績(jī)以學(xué)生的報(bào)告撰寫質(zhì)量為準(zhǔn)，項(xiàng)目匯報(bào)成績(jī)以口頭答辯為準(zhǔn)來(lái)綜合考查學(xué)生相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握和應(yīng)用能力。

項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)成績(jī)=項(xiàng)目成績(jī)（40%）+項(xiàng)目報(bào)告成績(jī)（30%）+項(xiàng)目匯報(bào)成績(jī)（30%1（2）

17級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（88人）在本門課程結(jié)課后，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)、實(shí)訓(xùn)成績(jī)和總評(píng)成績(jī)分布如表2所示： 從表2中可以看出，由于采用過(guò)程性考核，平時(shí)成績(jī)?nèi)渴强陀^表現(xiàn)量化而來(lái)，46.6%的學(xué)生的平時(shí)成績(jī)?cè)?0-90分之間，說(shuō)明學(xué)生重視了整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程并認(rèn)真完成每個(gè)環(huán)節(jié)的任務(wù)，從而獲得較高的平時(shí)成績(jī)。同時(shí)大部分學(xué)生也認(rèn)真完成實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中37.78%的學(xué)生成績(jī)?cè)?0-90分之間。相比較該班學(xué)生在Java程序設(shè)計(jì)中卷面及格率不足70%的狀況，說(shuō)明這種教學(xué)模式更能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀性，并且評(píng)分更客觀，學(xué)生的收獲更大。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于雨課堂的混合式教學(xué)改革是一項(xiàng)需要在實(shí)踐中不斷檢驗(yàn)和完善的系統(tǒng)工程。需要教師不斷地迭代和更新教學(xué)內(nèi)容，并持續(xù)改進(jìn)課堂和實(shí)踐教學(xué)模式，采用更加客觀全面的考核評(píng)價(jià)機(jī)制，以適應(yīng)CDIO工程教育理念。從而在學(xué)生掌握必備知識(shí)的基礎(chǔ)上強(qiáng)化實(shí)踐能力的培養(yǎng)，并提升學(xué)生的課堂參與性、自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等。

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【通聯(lián)編輯：王力】

作者簡(jiǎn)介：鄭凱梅（1970-），女，山西太原人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全、機(jī)器學(xué)習(xí)等。