混合教學模式下Python程序設計教學改革研究與實踐

計麗娟 唐琳 崔容容

摘 要：Python程序設計是智能移動開發(fā)專業(yè)的核心課，也是全國計算機等級考試的二級科目。本文講述了該課程現狀及教學存在的問題，通過這些問題重點討論對Python程序設計課程教學改革的一些初步想法，從而更有效地培養(yǎng)學生學習興趣、實踐能力以及自學的主動性，進一步培養(yǎng)學生計算思維，解決實際問題的程序設計思路，培養(yǎng)復合應用型人才。改變傳統(tǒng)教學模式，結合微信和MOOC等網絡平臺，創(chuàng)建線上、線下融合的新型教學模式，提高了課程教學效率與教學質量。

關鍵詞：Python課程;教學改革;微信平臺;MOOC平臺;泛雅平臺;混合教學模式

中圖分類號：G642.0? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2021）02-0098-04

Python程序設計是面向計算機類相關專業(yè)開設的專業(yè)課程，對于學生來說，在已經學過C語言、Java語言的基礎上，為什么還要引導學生學習Python語言？這就需要先了解一下什么是Python，以及目前Python在計算機語言界的地位。Python是一種跨平臺、開源、免費的高級動態(tài)解釋型編程語言，是一種支持函數式編程和面向對象的膠水式腳本語言。其應用領域非常廣泛，從普遍的web開發(fā)到高難度的人工智能領域，Python都可以勝任，比如知乎、豆瓣等很多著名的網站都是用Python開發(fā)的。Python除了在web開發(fā)、運維、游戲開發(fā)等領域廣泛應用外，還被大數據、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算等領域廣泛使用，尤其是在人工智能領域中的機器學習、神經網絡、深度學習、自然語言處理、計算機視覺、語音識別、模式識別等方面有著廣泛的應用，可以說，Python是目前人工智能領域最火的計算機編程語言。

該課程是我校面向計算機相關專業(yè)學生開設的核心課程，總學時96，理論學時64，實踐學時32。前幾年，剛開設Python的時候，教學中，存在的主要問題是，學生接觸編程不久，對編程語言的理解能力不強，動手實踐操作能力相對較差，課上教師主要講解課本內容，沒有足夠的課上時間讓學生分析、解決、反饋、總結問題，導致學生課上積極性不高，教學質量不高。因此，課程組經過為期一年的改革，針對Python程序設計課程教學中存在的問題進行了有效的改革，全面革新了培養(yǎng)方式，優(yōu)化了教學方法，從外延到內涵進行了一場徹底的大變革。經過一年的改革與實踐，這門課程的教學方式已經煥然一新，教學效果有了明顯的變化和可喜的成果，本文就前期進行的一系列改革進行了歸納總結。

1 前期Python課程教學中的主要問題

Python語法簡潔清晰，與C語言系列和Java等語言相比，Python更加容易學習和使用。像這種編程的課程，僅靠課堂上的時間學習是遠遠不夠的，學生需要大量的練習來鍛煉自己的思想和熟悉Python編程模式。在課堂教學中主要還是以教師講授為主，講授與實踐相結合的教學模式。因課上時間有限，大部分學生實踐練習時間少，無法充分掌握課上內容。由于學生缺乏自主學習能力，課下對教師布置的作業(yè)完成率不高，也不能與教師及時進行溝通，又很少進行預習和復習，學習效率低、效果差。

2 提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生自主學習能力

首先讓學生了解為什么要學習Python及學習的重要性，Python是近年來最流行的編程語言之一，其清晰的語法和可讀性使其成為初學者的完美編碼語言。結合其他課程內容，比如，數據庫、數據結構、前端、Linux等，設計項目案例，使用Python語言進行項目開發(fā)，讓學生明白Python都能做什么，從而培養(yǎng)學生的學習興趣及主動性。

3 改革教學目標

地方本科高校提出復合應用型人才培養(yǎng)模式，研究探索基于復合應用型人才培養(yǎng)的素質體系、知識體系和能力體系的構建。Python的課程要利用全新的教學體系和教學模式，從而提升學生學習編程的興趣，提高程序設計課程的教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與邏輯思維能力。以前通過這門課的學習，學生只是具有用Python編寫基本程序的能力。而現在要求學生根據程序的功能需求，建立面向對象框架，基于常用類庫，使用Python語言編程并調試，最終實現程序功能。為使這門課程更具實踐性和應用性，學生通過嚴格、規(guī)范的實踐教學，提高解決計算問題及程序設計的思維和能力。

該課程的目標是使得學生能夠理解Python的編程模式（命令式編程、函數式編程），能熟練運用Python運算符、內置函數以及列表、元組、字典、集合等基本數據類型和相關列表推導式、切片等特性來解決實際問題。熟練使用正則表達式處理字符串，使得學生能夠掌握不同領域的Python擴展模塊并能夠解決大數據處理、圖形圖像處理、多線程編程、數據庫編程、網絡編程、逆向工程與軟件分析、科學計算可視化等領域中的實際問題。培養(yǎng)學生的代碼優(yōu)化與安全編程意識，具備高級語言程序設計能力，并能熟練應用Python編程環(huán)境進行Python語言的編寫、編譯與調試，達到能應用Python語言解決一般編程問題的水平和解決實際問題的能力。通過推動Python教育教學方式改革，提升Python教學的教學質量與教學效率。

2 教學內容改革

我校Python程序設計課程共96課時，其中理論課64，實踐課時32，根據學時和學分安排，將課程內容分為入門篇、提高篇和實戰(zhàn)篇。入門篇介紹了開發(fā)環(huán)境、基礎語法、數據類型和變量、內建函數、程序結構、函數等內容，入門篇基本上是基礎知識，大部分內容的概念和其他語言的概念相同，只是在語法和用法上有些區(qū)別，因此本部分內容主要以學生自學為主，教師主要講解一些難以理解或者和其他語言差別較大的知識點;提高篇在基礎篇的基礎上進行了拓展和提高，主要內容有面向對象編程、網絡編程、數據庫編程、異常結構處理、文件操作等，是開展一些實踐中經常使用的高級主題的入門教學，目的是擴展學生的知識面，掌握更多實踐應用技能;實戰(zhàn)篇主要通過七個實驗案例讓學生體會Python開發(fā)的具體流程，通過作業(yè)和練習，鍛煉學生使用Python語言解決實際問題的能力，讓學生結合案例任務加深對Python高級應用的理解，并為理解和運用其他擴展庫的使用和開發(fā)奠定基礎。

3 教學方法改革

3.1 微信平臺的使用

中國互聯網信息中心第44次《中國互聯網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》分析，截至2019年6月，我國網民使用手機上網的比例達99.1%，較去年提升0.5%，手機網民規(guī)模達8.47億，較2018年底增長2984萬。

經過對2019級四個班級104名學生進行調研發(fā)現，擁有智能手機的學生達到100%，其中99%的學生對微信軟件使用頻率較高，因此我們可以充分使用微信平臺，實現課程內容的上傳，推送和查找。課堂教學對象是全體學生，學生之間存在差異，層次參差不齊，能力略差的學生往往被忽視和無法顧及，利用微信平臺互動方式，老師可以對某個學生和某類學生進行有針對性的教學，利用課下時間提高學生的知識水平。

微信可以在后臺對用戶進行跟蹤，查看用戶對推送消息的瀏覽情況，通過瀏覽數據的統(tǒng)計了解學生的課下學習情況。保證了教學的時效性，以前學生在課下遇到的問題只能在課上請教老師，這就造成了學生遇到的問題不能及時得到解答，微信的及時溝通功能卻可以很好地解決這一問題，從而提高了教學的時效性。

3.2 MOOC平臺的使用

為了培養(yǎng)復合應用型人才，在傳統(tǒng)教學中可結合MOOC教學模式，培養(yǎng)適應當前時代發(fā)展的創(chuàng)新型人才，讓學生學有所用，積極探討以學生為主體、因材施教、注重個性發(fā)展的教學模式。開展傳統(tǒng)教學和基于慕課的混合式教學改革，能強化學生的深入自主的學習，提高學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使其達到素質、知識、能力協(xié)調發(fā)展的復合應用型人才培養(yǎng)的目的。慕課平臺能彌補傳統(tǒng)教學的不足。課上時間有限，講授結合實踐時間安排已經很滿，這種情況下完全可以利用學生課下的時間，利用MOOC平臺進行課下學習，表現形式新穎生動，有些知識點的講解可以借助提前設計好的案例、錄制的多媒體影像、動畫等手段，讓學生能夠更好地理解抽象事物，引發(fā)學生濃厚興趣。MOOC的表現形式豐富多樣，可以將單一、枯燥的知識形象化、具體化，更加生動地展現給學生，讓學生耳目一新。由于MOOC獨特的優(yōu)勢，促使學生利用課余時間有效學習，擴展學生的專業(yè)和綜合知識。在MOOC瀏覽更多的學習資源，布置的作業(yè)定期上傳到MOOC平臺上，學生完成能與教師進進行及時的交流、探討。學期末可以在平臺上進行線上測試，用來查看學生的學習效果。

3.3 泛雅平臺的應用

在校的部分老師已經開始嘗試應用混合教學模式，線上教學和線下教學相結合能提高教學質量。對于線上教學，本校老師更多使用的是學校的泛雅平臺，以泛雅平臺作為主要線上教學載體，目前全國很多院校都在用泛雅平臺進行線上教學，該平臺以研討授課、慕課授課、直播授課、錄播授課等為教學手段，以學生自學為主要學習方式。以《Python程序設計》這門課為例，在平臺上首先要建課。要有與本科目相關的教學資源，是混合式教學模式教學環(huán)節(jié)當中非常重要的一部分，適合混合式教學模式的教學資源，既要適合于教學，又能夠實現資源的價值。所有的資源都是用來對學生進行服務的。本校任課教師利用泛雅平臺上的教學示范包建課或者自己創(chuàng)建課程，將課件或者視頻上傳到課程章節(jié)，并設置成任務點。每一章節(jié)教授完后可以進行章節(jié)測試，該測試可作為任務點。任課教師可以通過統(tǒng)計功能查看學生有沒有按要求完成任務，學生的學習軌跡會被很好的追蹤記錄。其次，形成師生互動、生生互動。教師可以很好地把握學生的學習過程，依據學生的學習情況和課程要求給學生布置任務，根據學生的不同特點和接受能力，憑借自己的教學經驗為學生講解知識、解決疑惑，形成師生互動。同時，結合線上學習和學生的自主學習來達到生生互動，甚至鼓勵學生通過線上與他人的互動來拓展眼界、獲得新的思路。在進行線下教學前，任課教師可以通過線上泛雅平臺提前給學生發(fā)通知，告知下次課學習的任務，學生在線上自學的基礎上帶著問題上課，為線下教學做好充分的準備。在線下授課時可充分使用平臺中的相關模塊，比如課堂活動中的簽到、投票、選人回答問題、搶答、隨堂練習、問卷調查、主題討論等等。教線下教學與線上的課堂活動充分結合，能調動起學生上課的積極性，改善學生的上課狀態(tài)。再次，可通過線上布置作業(yè)，作業(yè)的形式可事先設定，學生能隨時隨地的通過平臺接收或是完成作業(yè)。在泛雅平臺中還有一個重要的模塊——資料，可將重要文獻、電子圖書，學習資料放入里面，可供學生學習。最后，可設置考核權重，在成績管理里進行權重設置，通過學生使用泛雅平臺的頻率和模塊完成情況來確定考核成績，可將線上考核成績加到平時成績中。線上教學效果如何，可查看課堂報告，記錄著學生線上的情況。線上教學設計模型如表1所示。

線上教學的主要任務是任課教師根據學生的問題和泛雅平臺統(tǒng)計的數據反映的問題有重點地進行線下和線上輔導答疑等，結合線下教學活動，在保障教學質量的基礎上完成教學任務。

3.4 混合模式教學

混合模式是為了更好地實現教學目標，將線下教學與在線學習系統(tǒng)有機地結合起來，實現完整的教學過程的一種教學方式?；旌辖虒W模式從理論、資源、環(huán)境、學習方式進行有效的混合，能夠更好地為學生服務，更好的適應學生的學習習慣、學習特性，促進學生自主探究、合作交流，幫助其在學習的過程中獲取更好的效果。經歷了新冠狀肺炎疫情的影響，傳統(tǒng)教學模式已經不適應當今教學體系，采用線上和線下的混合模式教學是教學改革的必經過程。開學初，對數學與計算機科學學院的2020級學生進行有關教學模式問卷調查，下發(fā)問卷100份，回收98份，其中有72份學生認為用混合模式更有利于教師教學和學生的學習，占總份數的73.5%，26份學生還是想繼續(xù)用傳統(tǒng)模式教學，占總分數的26.5%。通過調查問卷分析，更多的學生還是更傾向于混合教學模式，是大勢所趨。

對于線上教學平臺上缺乏的不是教學資源，缺的是指導和監(jiān)督，引導教師自主實施，指導學生線上自主學習。當前教師可以通過各種途徑（各種教學平臺、B站、微信公眾號、MOOC等）獲取自己所教學科資源，做好加工與整合，在網絡環(huán)境下學生自身也可以發(fā)現很多優(yōu)秀學習資料，但通常這些資源是零散的，缺乏一定的結構，沒有明確任務的，資源與資源之間的關聯系不夠。任課教師做好資源的整合，在泛雅平臺上建課和線上資源準備的組織工作，為學習者提供合理的學習目標、任務及指導，設計課程學習任務，實現學生主體與教師主導共存。鼓勵任課教師依托網絡資源、媒體技術，構建教師教學與學生學習雙向互動渠道開展教學。通過泛雅、微信、QQ等多平臺進行研討、交流、答疑等多種方式為服務措施，充分保證教學質量。

要想在混合教學模式中，真正把傳統(tǒng)教學和線上學習的優(yōu)勢結合起來，充分發(fā)揮混合教學模式的作用，讓線上教學和線下教學實質等效，首先要發(fā)揮教師引導、啟發(fā)、監(jiān)控教學過程的主導作用，又要充分體現學生學習主體的自身作用，調動學生的主動性、積極性，通過案例驅動培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性。網絡上有很多的MOOC平臺，現有平臺上有很多學習資源，也有部分名校教師對其進行講評，在教師的指導下，學生可以使用MOOC或其他網站上的教學資源進行有針對性地學習，不必拘泥于學校網絡平臺有限的學習資源。網絡上優(yōu)質的學習資源作為課堂之外學生自主學習的補充性內容，將其融合到混合式教學之中，彌補了傳統(tǒng)教學資源不足的缺陷。學生利用線上學習，增強了對本學科學習的熱情，在學習過程中會思考與解決種種問題的，培養(yǎng)了學生在實踐中獲得知識的能力。多形式的互動能夠有效激發(fā)學生的學習熱情，避免了單調的學習環(huán)境之下的枯燥乏味，拓展了學生的思維，培養(yǎng)學生的協(xié)作能力與交流能力。

4 考核方式的改革

傳統(tǒng)模式的成績構成主要是總成績=平時成績10%+期中成績40%+期末成績50%。為適應教學模式的改革，結合微信和MOOC平臺的應用，考核的模式應發(fā)生改變。比如利用MOOC平臺進行學習的學生，期末總成績可分為兩部分，一是基礎成績=平時成績10%+期中成績20%+期末成績20%，二是使用MOOC成績=線上學習10%+線上作業(yè)20%+線上測試20%。通過這種考核方式能進一步提升學生學習的積極性、主動性。

5 結語

Python語言是由吉多？范羅蘇姆于1989年開發(fā)的一種腳本語言。將面向對象，解釋型的計算機程序設計語言發(fā)展成為集支持命令式程序實設計、函數式編程、面向對象程序設計、泛型編程等多種編程范式于一身的腳本語言。Python語言語法簡單，通過學習使學生熟練使用并能進行實際問題的程序設計，同時還要注重培養(yǎng)學生的計算機思維，能解決計算機問題。

傳統(tǒng)教學模式已經不適應當今教學的發(fā)展，為培養(yǎng)復合應用型人才就必須進行課程教學的改革。從教學的目的，教學內容，教學模式和考核方式上著手，在傳統(tǒng)教學的基礎上，輔助微信和MOOC平臺的在線教學模式，能極大地擴大了課程的影響力，線上教學與線下教學相結合，也提高了課程設計的教學效率與教學質量。

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