微課視域下中職Python程序設(shè)計課程的開發(fā)

唐嬌，汪可薇琪，緱夢珂，盧堯

1.貴州師范大學(xué) 機械與電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽 550000； 2.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司貴陽市分公司，貴州 貴陽 550000

0 引言

Python是一門通用的計算機編程語言，應(yīng)用廣泛，易于上手但難于精通。職業(yè)院校傳統(tǒng)的教學(xué)方式以及中職學(xué)生自身的特點，讓Python程序設(shè)計課程陷入了“教師難教、學(xué)生難學(xué)”的困境和無奈之中。與此同時，微課因其短小精悍、主題突出、交互性強等優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)的特點，在教育教學(xué)過程中得到了廣泛應(yīng)用，微課教學(xué)已被證明是課堂教學(xué)的一種有效補充形式。目前，微課或Python程序設(shè)計課程領(lǐng)域的研究成果較為豐富，而中職學(xué)校Python程序設(shè)計微課領(lǐng)域還有較大的研究潛力。本研究欲從微課視域出發(fā)，探索符合中職學(xué)生發(fā)展特點的Python程序設(shè)計課程的開發(fā)與建設(shè)，加快推進職業(yè)教育數(shù)字化建設(shè)進程。

1 研究背景

1.1 Python程序設(shè)計課程

Python語言是由Guido van Rossum在二十世紀(jì)九十年代設(shè)計出來的，它是一種結(jié)合了解釋性、編譯性、互動性和面向?qū)ο蟮哪_本語言，具有簡單易學(xué)、可移植、可擴展、可嵌入等獨特優(yōu)勢[1]。由于Python語言運用廣泛且容易上手，中職院校緊跟潮流，開始在軟件技術(shù)、人工智能技術(shù)應(yīng)用、智能機器人技術(shù)等專業(yè)開設(shè)Python程序設(shè)計課程。

1.2 微課

微課程最早起源于可汗學(xué)院翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，是一種運用信息技術(shù)并按照認(rèn)知規(guī)律呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源，通?？刂圃?0min內(nèi)，課堂的教學(xué)視頻是主要內(nèi)容，同時還包含與教學(xué)主體相關(guān)的練習(xí)反饋、教學(xué)反思等內(nèi)容[2]。近年來，微課因其短小精悍、主題突出、交互性強等優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué) 的特點被廣泛應(yīng)用在教育教學(xué)過程中。

1.3 中職學(xué)校Python程序設(shè)計課程研究現(xiàn)狀

在中國知網(wǎng)（CNKI）高級檢索中搜索主題詞或關(guān)鍵詞含有“中職”和“Python”后發(fā)現(xiàn)，有效文獻共37篇，其中僅有兩篇大致提到開發(fā)中職Python程序設(shè)計微課。同時，張國鵬等人在對我國中職微課進行可視化分析后發(fā)現(xiàn)，由于中職微課起步較晚，大多借鑒普通高中的微課教學(xué)模式，忽略了中職教育偏重專業(yè)知識和技能的特點，且中職課程類微課研究也比較單一，研究熱度過早飽和[3]。

2 中職學(xué)生Python程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)情況調(diào)查

在疫情防控常態(tài)化工作背景下，為了充分了解中職學(xué)生Python程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí)情況，本研究通過線上調(diào)查的方式發(fā)放問卷96份，共回收有效數(shù)據(jù)80份，有效率為83.3%。其中男生38人、女生42人，主要包括南京職業(yè)技術(shù)學(xué)院、平頂山職業(yè)學(xué)院等職業(yè)院校，涉及計算機科學(xué)與技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)，最終采用IBM SPSS Statistics26.0中文版軟件對收集的數(shù)據(jù)進行處理分析。在調(diào)查到學(xué)生對于Python課程教學(xué)進度的適應(yīng)情況時，超過一半的學(xué)生普遍認(rèn)為難以適應(yīng)教學(xué)進度，其中63.75%的同學(xué)認(rèn)為老師的教學(xué)進度偏快，個別同學(xué)認(rèn)為教學(xué)進度偏慢，如表1所示。

表1 中職學(xué)生對當(dāng)前Python課程教學(xué)進度的適應(yīng)性

同時，中職學(xué)生一般文化課基礎(chǔ)較弱，在學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計時面臨著眾多問題。根據(jù)調(diào)查情況看，不適應(yīng)老師的教學(xué)方式、遇到編程問題無法及時解決以及在課堂中無法長時間集中注意力是中職學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程面臨的主要困難，如表2所示。

表2 中職學(xué)生在學(xué)習(xí)Python時經(jīng)常遇到的問題

而根據(jù)被調(diào)查者的選項排序值反向計分得出，中職學(xué)生在遇到Python編程問題時更愿意求助于網(wǎng)絡(luò)，其次是教師。綜合各方面原因分析：中職學(xué)生本身學(xué)習(xí)動力不足且處于被動狀態(tài)，特別是學(xué)習(xí)成績處于下位段的學(xué)生，他們通常不愿意花費時間和精力去請教老師，或者擔(dān)心暴露自己的問題而受到嘲笑，從而更愿意求助于網(wǎng)絡(luò)，所以如何強化學(xué)生的學(xué)習(xí)動機也是提升中職學(xué)生編程能力的關(guān)鍵內(nèi)容見表3。

表3 中職學(xué)生在遇到編程問題時對求助對象的選擇傾向

總的來說，目前很多中職學(xué)生在學(xué)習(xí)Python課程時普遍存在無法適應(yīng)教學(xué)進度、興趣缺乏、注意力難以保持等諸多問題。而從下面的圖1可以看到有相當(dāng)多的同學(xué)提出了當(dāng)前課程缺乏趣味性和實踐操作性、可利用教學(xué)資源不足以及無法適應(yīng)老師的教學(xué)進度和方式等建議。除此之外，還有多達43.8%的被調(diào)查者沒有提出相關(guān)建議，一方面可能是線上調(diào)查帶來的局限性，另一方面則可能是部分同學(xué)學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)信心不足，對學(xué)習(xí)持消極態(tài)度。

圖1 學(xué)生對當(dāng)前開設(shè)的Python課程提出的不同建議占比情況

3 在中職Python程序設(shè)計課程中進行微課教學(xué)的基本優(yōu)勢

微課教學(xué)內(nèi)容短小精悍，通常選取某個學(xué)科的重難點或疑點、考點作為課程內(nèi)容，相對于傳統(tǒng)課堂要完成復(fù)雜眾多的教學(xué)內(nèi)容、達成多個教學(xué)目標(biāo)而言,“微課”中的教學(xué)主題更為突出明確[4]。傳統(tǒng)課堂一節(jié)課的總信息量遠大于微課，學(xué)生容易受到無關(guān)信息、前攝抑制與后攝抑制的干擾，而教師將Python程序設(shè)計課程中的重難點知識做成微課視頻，在課堂中輔助教學(xué)或由學(xué)生課下自行鞏固復(fù)習(xí)則能彌補傳統(tǒng)教學(xué)的不足，改善單一教學(xué)方式的同時，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

微課教學(xué)時間短，通常集中在5～8min，一般不超過10min。根據(jù)國外可汗課程的統(tǒng)計和腦科學(xué)的研究，一般人的注意力集中有效時間在10min左右[5]。顯然，微課有助于學(xué)生進行自我調(diào)節(jié)、維持持續(xù)性注意力并提高記憶[6]，增強學(xué)生學(xué)習(xí)編程語言的信心。

微課以視頻形式為載體，一般被制作成Flash、AVI、GIF、mp4等格式的視頻[7],占用的存儲設(shè)備空間較小,可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺反復(fù)觀看，突破了時間和空間的限制，因此學(xué)生擁有更多的自主選擇權(quán)。既符合“以學(xué)生為本”的現(xiàn)代教育理念，又能夠有效提高其自主學(xué)習(xí)的積極性，促進分層教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。

微課資源多樣且情景真實，傳統(tǒng)教學(xué)中由于缺乏對學(xué)習(xí)過程中的數(shù)據(jù)采集和分析手段,難以對學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)進行有效評估,難以支持精準(zhǔn)教學(xué)[8]。微課可以針對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平設(shè)置多層次的教學(xué)內(nèi)容供學(xué)生自主練習(xí)，并全程記錄其學(xué)習(xí)情況，滿足其個性化發(fā)展。與此同時，師生還可以在真實的、具體的、典型案例中進行教與學(xué)，增加Python學(xué)習(xí)的趣味性，迅速提升課堂教學(xué)水平。

4 微課教學(xué)的設(shè)計制作流程—以遞歸函數(shù)為例

一節(jié)精致的微課，不僅要精心打磨選題和實際制作，還要考慮講解者的教學(xué)水平、后期制作等眾多因素[9]。在進行微課總體設(shè)計時，應(yīng)明確教學(xué)目的、合理處理教材內(nèi)容，同時考慮到新舊知識的聯(lián)系、內(nèi)容設(shè)置的先后順序并及時進行評價反饋，形成一個完整的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。微課具體制作包含設(shè)計選題、制作課件、準(zhǔn)備輔助資料、錄制并上傳音/視頻以及建立微課評價機制五大環(huán)節(jié)[9]。

4.1 設(shè)計選題

微課選題應(yīng)具有趣味性、創(chuàng)新性，切實滿足學(xué)生的實際需求。盡量采納學(xué)生感興趣的內(nèi)容作為案例來講解相應(yīng)知識，同時增加微課界面的互動性，設(shè)置適當(dāng)?shù)奶釂枴Ｔ谥v解遞歸函數(shù)時可以巧妙利用Python Turtle模塊，通過呈現(xiàn)簡單的分形樹、科赫雪花曲線等容易引起學(xué)生注意的圖形刺激來加強學(xué)生對遞歸函數(shù)的進一步認(rèn)識，同時設(shè)置提問，引導(dǎo)學(xué)生思考生活中還有哪些游戲或圖形可以用遞歸思想解釋，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。如表4為繪制分形樹的子程序和編譯運行后的結(jié)果。

表4 分形樹子程序及運行結(jié)果

微課選題須遵循“以學(xué)生為本”的基本原則，還要考慮科學(xué)性、相關(guān)性、價值性等因素。比如，教學(xué)過程中的重難點、疑點、考點、熱點，平時需要老師反復(fù)講解和強調(diào)的內(nèi)容，學(xué)生容易出錯的知識點和經(jīng)常提問的內(nèi)容等，都可以作為微課的選題對象[10]。

注重選題的規(guī)范性和系統(tǒng)性，一方面要以相應(yīng)教材為基礎(chǔ)、結(jié)合實際應(yīng)用進行適當(dāng)?shù)耐卣寡由?；另一方面，要注意系列微課之間的銜接性、層層遞進的設(shè)計課程內(nèi)容。直接“丟”給學(xué)生零碎的知識點會妨礙學(xué)生對學(xué)科知識的全面認(rèn)識和整體建構(gòu)，要讓學(xué)生逐步掌握Python語言的基礎(chǔ)語法、函數(shù)及模塊的使用、理解其中的邏輯關(guān)系并能獨立進行一定的綜合實戰(zhàn)。

4.2 制作課件內(nèi)容

課前導(dǎo)入：課堂導(dǎo)入時應(yīng)注意其科學(xué)性和靈活性，課程開始能成功吸引學(xué)生的注意力，對后續(xù)的課堂學(xué)習(xí)具有十分重要的作用。微課的導(dǎo)入時間一般不超過1min，主要進行舊知的回顧、經(jīng)驗的激活，通常以情景式、故事型等方法導(dǎo)入，以達到預(yù)期的教學(xué)目的和效果。比如以遞歸函數(shù)作為微課主題時，可以先以數(shù)學(xué)家斐波那契提出的兔子繁殖例子導(dǎo)入（斐波那契數(shù)列：1、1、2、3、5、8、13、21…）引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)給出的斐波那契數(shù)列求出第11列兔子的數(shù)量，從而找出其中的規(guī)律。

知識點講解：教師可對本節(jié)課的重難點部分進行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計，教學(xué)方式可根據(jù)具體情況選擇學(xué)生自主探究或師生互動探究的方式，此環(huán)節(jié)需要注意把握好教學(xué)節(jié)奏、適當(dāng)利用教學(xué)工具。比如，在學(xué)習(xí)遞歸函數(shù)時，教師可以結(jié)合Python開發(fā)環(huán)境講解斐波那契數(shù)列這樣的程序設(shè)計實例（表5）加深學(xué)生對于遞歸思想的認(rèn)識。

表5 斐波那契數(shù)列代碼及運行結(jié)果

鞏固練習(xí)：課堂練習(xí)是教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，恰到好處的習(xí)題不僅能及時鞏固新知識、而且能發(fā)散學(xué)生的程序設(shè)計思維、提高其學(xué)習(xí)能力。微課的時長有限，對于習(xí)題的設(shè)計需充分貼合相應(yīng)知識點，選擇典型題目、易錯題目。經(jīng)過初步學(xué)習(xí)，大多學(xué)生基本掌握怎樣用遞歸函數(shù)求出斐波那契數(shù)列的某一項，這時可以“趁熱打鐵”讓學(xué)生用Python開發(fā)環(huán)境試求斐波那契數(shù)列的第18項進行強化學(xué)習(xí)。然后逐漸增加難度，設(shè)置不同類型的題目，鍛煉學(xué)生舉一反三的能力。

拓展延伸：根據(jù)此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)（參照表1），有多達70%的學(xué)生認(rèn)為難以適應(yīng)教師的教學(xué)進度。此環(huán)節(jié)可以為不同層次的學(xué)生設(shè)計有難度區(qū)分的延伸練習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自身需要選擇相應(yīng)內(nèi)容進行鞏固練習(xí)或提高訓(xùn)練，充分利用最近發(fā)展區(qū)的教學(xué)效能。

4.3 準(zhǔn)備輔助資料

微課制作不僅涉及課件內(nèi)容的準(zhǔn)備，如：教材、教具、Python程序相關(guān)案例、思政內(nèi)容的融入等，還需要撰寫微課的腳本。腳本的撰寫可以使微課的制作過程更流暢，有助于及時發(fā)現(xiàn)問題并修改相關(guān)內(nèi)容。腳本是微課結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的體現(xiàn)，包括解說詞、字幕、音樂等關(guān)鍵要素[11]。

4.4 錄制并上傳音/視頻

微課視頻需要保證可靠的清晰度，微課制作者可以根據(jù)實際需要選擇相應(yīng)軟件。其錄制過程中不僅包括文本、圖片、動畫的運用技巧，還涉及音頻、視頻等素材的加工[12]。對于錄屏類微課制作而言，一般需要導(dǎo)入PPT、錄制語音旁白，同時運用Photoshop CS6進行圖片處理、動態(tài)注釋功能以及選區(qū)操作的思維導(dǎo)圖、編輯視頻等相關(guān)技術(shù)[13]。課件PPT要做到簡潔明了、主題突出，合理使用背景，文字格式及顏色等；語音旁白要清晰洪亮、富有感情、語速適中，并與畫面同步，完成視頻錄制后及時上傳到相關(guān)學(xué)習(xí)平臺，以供學(xué)生隨時使用。

表6 微課質(zhì)量評價指標(biāo)

4.5 建立完善的微課評價體系

微課評價體系一般指對于微課質(zhì)量進行總體評價的制度模式，及時準(zhǔn)確、積極有效的評價可以對課堂教學(xué)產(chǎn)生重要的指導(dǎo)和激勵作用，促進中職學(xué)生學(xué)習(xí)Python編程語言的可持續(xù)發(fā)展。為了保證中職院校的微課教學(xué)質(zhì)量、提升教學(xué)效果，建立完善的微課教學(xué)評價體系是非常關(guān)鍵的一步。本研究根據(jù)中職院校教學(xué)特點，借鑒溫彤和Sun Y等人的微課質(zhì)量評價指標(biāo)初步構(gòu)建了中職微課質(zhì)量評價體系[14-15]，力圖為中職微課教學(xué)提供更多參考和標(biāo)準(zhǔn)。

5 網(wǎng)絡(luò)微課環(huán)境下Python課程創(chuàng)新的應(yīng)用策略

5.1 提高教師信息化教學(xué)水平

教學(xué)過程中，很多抽象的內(nèi)容展示和知識體系建構(gòu)，都需要借助現(xiàn)代化手段進行直觀表現(xiàn)，而微課制作需要掌握一系列基礎(chǔ)理論、技術(shù)、流程與方法等，這對教師隊伍的信息化水平提出了更高要求。中職院校可鼓勵教師參與微課制作、多媒體技術(shù)運用等教學(xué)技能大賽，加強對教師信息化教學(xué)的培訓(xùn)工作，對教師的信息化教學(xué)成果進行一定的獎勵，從而促進教師參與微課制作的積極主動性[16]，提高微課質(zhì)量。

5.2 以立德樹人為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮微課的輔助教學(xué)作用

在疫情常態(tài)化和經(jīng)濟全球化背景下，推動中等職業(yè)教育數(shù)字化建設(shè)是大勢所趨[17]，而利用微課輔助教學(xué)來促進職業(yè)教育數(shù)字化發(fā)展的優(yōu)勢是顯而易見的，但隨之而來的是微課教學(xué)可能面臨的一系列挑戰(zhàn)：中職微課可能變得“膚淺化”和“快餐化”，數(shù)字教學(xué)資源雖多但卻是過度碎片化、不成體系的[18]；同時容易忽視教育的“育人”功能，難以踐行“立德樹人”的教育理念。如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮微課的輔助教學(xué)功能是不容忽視的問題。

5.3 注重實踐練習(xí)，強化學(xué)習(xí)動機

此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分中職院校的Python程序設(shè)計課程過于偏重理論教學(xué)，學(xué)生普遍缺乏實踐能力，且理論課和實踐課分離現(xiàn)象嚴(yán)重，這成為學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低下、實踐能力較差的重要原因。根據(jù)美國著名心理學(xué)家班杜拉的自我效能感理論來看，成功經(jīng)驗會增強自我效能，從而獲得學(xué)習(xí)成就感，進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。而且，要想學(xué)好編程就必須多寫代碼，學(xué)生也更容易在上機操作過程中獲得可視化的數(shù)據(jù)成果，在不斷Debug中培養(yǎng)編程思維，總結(jié)編程經(jīng)驗。除此之外，鼓勵奇思妙想、協(xié)作與競爭，廣泛開展學(xué)科競賽等都能夠有效地強化學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，激勵學(xué)生主動參與并投入到Python程序設(shè)計課程學(xué)習(xí)中。

6 結(jié)語

結(jié)合中職學(xué)生的學(xué)習(xí)調(diào)查現(xiàn)狀和微課特點，并以遞歸函數(shù)為例設(shè)計微課制作流程，可以發(fā)現(xiàn)微課作為傳統(tǒng)課堂的輔助教學(xué)手段，能夠突破時空限制，實現(xiàn)課程的靈活性與趣味性，有利于增強學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和內(nèi)在動力、推動實現(xiàn)Python程序設(shè)計這門課程分層教學(xué)的目標(biāo)。在實踐過程中，教師需提高信息化教學(xué)水平、在微課制作中適當(dāng)融入思政元素、增強Python程序設(shè)計課程的實踐性，促進中職微課的進一步發(fā)展和創(chuàng)新。同時，中職院校的程序設(shè)計類微課還需要不斷優(yōu)化，建立科學(xué)完善的微課質(zhì)量評價體系，引導(dǎo)學(xué)生自我監(jiān)控學(xué)習(xí)進程并積極調(diào)整改進，為中職微課教學(xué)提供參考和標(biāo)準(zhǔn)，推動職業(yè)教育數(shù)字化建設(shè)。