通識課程《Python語言程序設計》混合式教學改革探究

周敏

摘要：針對在非計算機專業(yè)的Python語言程序設計傳統(tǒng)教學模式中，存在學生基礎薄弱，教學平臺和教學資源不能滿足學生學習需求等問題，文章提出利用信息技術開展線上線下混合式教學，從教學資源、教學環(huán)境、教學設計、教學評價四個方面全方位設計混合模式，將混合式教學深度融入教學全過程中，取得較好的教學效果，提高了非計算機專業(yè)學生對程序語言的學習興趣和編程應用能力，達到了Python語言作為通識課程的教學目標，為同類型課程的混合式教學改革提供一定的參考。

關鍵詞： 非計算機專業(yè)；通識課程；程序設計；線上線下混合式；計算思維

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）30-0175-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

云大物等信息技術的快速發(fā)展促使各行各業(yè)對掌握計算思維程序設計的人才需求增大，2021年11月著名評估機構TIOBE推出的編程語言排行榜，Python以12.9%的評級躍居到排行榜首位，成為新語言霸主。Python 語言作為一種膠水語言，其語法簡潔明了，內置函數豐富，簡單易學，開源跨平臺，擁有豐富而強大的生態(tài)庫[1]，已成為人工智能時代的一門非常流行的程序設計語言[2]。教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會2016年發(fā)布的《大學計算機基礎課程教學基本要求》中，首次建議將Python 語言作為程序設計課程的教學語言，全國計算機等級考試委員會也將Python語言程序設計作為二級等級考試科目之一[3]。當下，《Python語言程序設計》課程已經是培養(yǎng)非計算機專業(yè)學生計算思維的通識課程，下面以中國民用航空飛行學院計算機學院在非計算機專業(yè)開設Python語言程序設計教學實踐為例，探討通識課程《Python語言程序設計》在教學環(huán)節(jié)中遇到的問題和教學改革。

2 非計算機專業(yè)學生學習程序設計類課程的困難因素分析

2.1 計算機背景知識薄弱、缺少有效的課程預習通道

學好一門程序語言類課程需要學習者具備一定的計算機背景知識，而非計算機專業(yè)學生普遍存在計算機系統(tǒng)的背景知識薄弱。傳統(tǒng)“以課程為中心”的教學方式中學生常常帶著一臉茫然走進課堂，僅靠教師在有限課堂內傳授知識，教學效果并不理想。學生缺少有效的課程預習通道來提前了解新課內容，消除對新知識的迷茫。

2.2 學習缺乏主動性，教學手段單一難以調動積極性

非計算機專業(yè)學生往往認為Python程序語言課程不是專業(yè)課，認為這門課程與自己將來從事的專業(yè)相關性不大，學習中缺乏主動性，不愿意花更多的時間和精力去深入地學習。傳統(tǒng)“以講授為中心”的“填鴨式”教學方式，整個教學過程學生參與度低，教學手段單一，缺乏多樣性教學活動調動學生的學習積極性[4]。

2.3 課程資源匱乏，學習過程過分依賴有限的課堂

傳統(tǒng)的以“教師為中心”的教學模式是面對面的單一課堂授課方式，課堂中學生參與度低，被動地接受知識；課前缺少對課中知識主動了解的途徑，課后無延續(xù)性活動，學生缺少討論思考的環(huán)境，學生走出課堂意味著課堂結束；課程資源匱乏，學生過分依賴老師傳授，不利于培養(yǎng)學生的主動學習能力，不利于提高學生的動手能力。

3 線上線下混合式模式

本課程針對以上教學過程中出現的問題，根據專業(yè)目標和課程目標，結合信息技術的優(yōu)勢建立了“知識引導+問題求解”的線上線下混合式教學模式，如圖 1所示?！爸R引導+問題求解”混合教學模式中的線上教學強調教師引導下的學生主動學習知識，發(fā)揮線上教學教師的引導性和學生主動性。線下教學強調師生面對面的交流和問題求解的學習，沿襲了線下程序設計課程的系統(tǒng)性和功能性?；旌辖虒W模式是全方位的混合，包括教學資源的混合、教學環(huán)境的混合、教學活動的混合，教學評價的混合。

3.1 教學資源的混合

非計算機專業(yè)學生的計算機背景知識參差不齊、對程序設計思想的理解力偏弱。采用傳統(tǒng)課堂教學模式進行Python語言程序設計的教學中，存在一部分學生課前對課程內容了解甚少，隨著課程內容難度的加大這部分學生聽課就顯得被動，又因課后缺少一個能重溫課程內容和程序編寫操作的平臺環(huán)境，慢慢地這部分學生會因為在課程學習中找不到成就感而對課程失去學習興趣。

預習是整個學習過程中一種非常好的學習習慣，能幫助學生更好地掌握知識。本課程的教學改革目標之一是將理論知識按知識點錄制配套視頻，并補充程序設計相關的內容視頻，為學生提供一個有效的課程預習和復習通道，教師在課前幫助學生了解下一節(jié)知識重點，難點，將知識系統(tǒng)化地串聯(lián)起來，適當擴充學生知識面，引導學生程序思維的形成，提高學生的學習能力和動手能力。

本課程教學資源的混合包括自建線上課程資源和線下中飛院互聯(lián)網+實驗平臺的實驗資源混合。線上課程資源包括按知識點劃分的理論知識微視頻、理論課件、習題資源；按操作主題劃分的實驗操作視頻、實驗課件、綜合練習等資源，學生可在無教師指導下隨時觀看重復練習，有效地幫助非計算機專業(yè)學生提高編程能力。線下中飛院互聯(lián)網+實驗平臺的實驗資源是將課程內容分為三大理論知識板塊，每個理論板塊對應精心設計的主題實驗?；A板塊著重存儲和計算思維的培養(yǎng)；提高板塊強調算法思維和模塊思維的培養(yǎng)；應用板塊開拓學生的數據思維和智能思維。實驗操作內容層層遞進，從數據類型的基礎實驗，函數文件的提高實驗，再到不同專業(yè)需求設置的第三方庫的應用實驗，逐步提高實驗的挑戰(zhàn)度。

3.2教學環(huán)境的混合

混合式教學環(huán)境是指物理環(huán)境與虛擬環(huán)境相融合、理論教學環(huán)境和實驗教學環(huán)境相融合。本課程的教學環(huán)境如圖 2所示。線上虛擬環(huán)境由學習通平臺和頭歌平臺共同組成，引導學生主動學習和自主拓展練習。線下物理環(huán)境由多媒體教室和中飛院互聯(lián)網+實驗室共同組成，實現師生面對面理論教學和必修實操練習。

本課程的線上虛擬學習環(huán)境之一是“學習通平臺”，教師基于自建的Python課程分專業(yè)分班級管理學生。課程組統(tǒng)一發(fā)布教學理論視頻和操作演示視頻，必選作業(yè)和任選作業(yè)，教學中做到教學方向大同教學活動小異，即教師可根據所教授不同專業(yè)的教學需求靈活地安排課程學習內容和課堂活動，此方式更能促進以產出為目標的OBE教學目標的實現。程序語言設計課程強調動手編程能力，本課程的線上虛擬學習環(huán)境之二是“頭歌平臺”。教師在課堂實驗教學的有限時間中，往往安排學生從經典程序的編寫開始，逐步過渡到多應用的程序編寫，那么更多的程序編寫需要學生在課堂之外通過不同的題目，不同的項目來完成學習。本課程的課余實驗由教師根據所教授學生的課堂實驗的掌握情況，在“頭歌平臺”上布置難易程度不同的Python實驗，實現學生編程動手能力的差異化教學和挑戰(zhàn)性教學。

本課程的線下物理環(huán)境之一是多媒體教室中的理論教學環(huán)境。本課程的理論內容分為三大篇章，分別是基礎篇、提高篇、應用篇。課程在每一篇章的中間節(jié)點和結束節(jié)點都開展了線下理論的集中式面對面教學，便于生動地展示難點問題的解決過程，學生更容易在教師的直接引導下形成程序思維能力。設置中間節(jié)點線下教學可及時地發(fā)現學生線上教學遇到的問題，幫助他們解答疑難問題。設置結束節(jié)點線下教學可幫助學生梳理知識、串聯(lián)知識、總結知識，為后續(xù)學習奠定基礎。本課程的線下物理環(huán)境之二是“中飛院互聯(lián)網+”實驗室環(huán)境。該互聯(lián)網+實驗平臺上的實驗題目是教師根據多年教學經驗編制的經典題目，覆蓋Python語言的主要編程知識。學生在機房的實驗系統(tǒng)里反復進行練習，期間教師進行現場一對一的個性化輔導，充分練習之后學生完成測試作業(yè)，系統(tǒng)自動測評，考查學生知識的掌握情況，教師根據作業(yè)完成情況進一步布置課余時間的“頭歌平臺”挑戰(zhàn)實驗。

3.3教學設計的混合

本課程實施多樣化的教學方法將線上和線下互聯(lián)，如設問引導教學方法、問題分析求解教學法、算法推演教學法、翻轉課堂教學法、小組討論教學法、同伴教學法[7]、差異輔導教學法、項目驅動式教學法等激發(fā)學生的學習熱情和提高學生的學習能力。教學活動的數據永久保存，為后續(xù)教學改進提供有力數據支撐。

課程組制定細化的混合式教學設計方案保障線上線下教學活動有機融合[5]，具體包括線上線下知識的銜接、線上線下操作任務的銜接、線上線下活動的銜接、線上線下作業(yè)的銜接等。例如課前線上自主學習部分，教師利用線上平臺發(fā)布學習通知，學生在線學習，教師設問引導學生思考，在線交流討論，完成線上作業(yè)。課堂學習時教師現場指導、答疑解惑、小組討論，輔以適當的線上活動如問卷、搶答、隨堂測試等，有效地利用線上學習活動提高學生的學習興趣。課后教師在線上平臺布置必修作業(yè)和分層作業(yè)，鞏固和提升知識的應用，師生可在平臺上互動討論延續(xù)課堂。

3.4教學評價的混合

本課程更新過去以知識傳授為主要教學目標，按照成果導向OBE教育理念構建了新教學目標包括知識目標、能力目標、素養(yǎng)目標、思政目標[6]。因此本課程建立科學公正的量化考評制度，如表 1所示。考查學生的知識水平、能力水平、素養(yǎng)水平，線上線下全過程納入綜合評價，全方位考查學生學習情況。

4總結

本課程為解決非計算機專業(yè)學生學習程序設計類課程遇到的困難，引入互聯(lián)網新技術對原有教學模式和教學手段進行改革，改變了原有以“教師”為中心的教學模式，建立以“學生”為中心的線上線下混合教學模式。根據OBE重建教學目標，更新教學資源、引入多樣化教學方法，設置分層實驗內容，采用線上課前引導，課中教師講解和實驗操作指導，課后線上分層作業(yè)等混合教學方式[8]，同時全方位的考評體系促進學生學習的主動性提高。通識課程《Python語言程序設計》在非計算機專業(yè)進行的課程改革效果良好，促進學生學習能力的提高。下一步課程將進一步完善課程內容的創(chuàng)新和學生能力的有機融合。

參考文獻：

[1] 杜國明.面向地理學專業(yè)的程序設計教學改革與課程建設[J].教育教學論壇，2021（20）：49-52.

[2] 鄭文軍，王成軍，鮑莉莉，等.Python程序設計的多元化循環(huán)教學模式探索[J].計算機教育，2021（9）：148-151，155.

[3] 張年，劉燕.基于應用能力培養(yǎng)的《Python程序設計》實踐教學改革探索[J].當代教育實踐與教學研究，2019（10）：162-163，196.

[4] 沈乾彥，趙海峰.Python語言課程教學改革探討[J].計算機教育，2021（3）：171-174.

[5] 馮玲玉，甄宗武，虎二梅.“以學習活動為中心教學設計”視角下的混合式教學機理分析[J].電化教育研究，2021，42（11）：100-106.

[6] 劉梅彥，徐英慧，周淑一.基于成果導向的“Python程序設計”教學設計[J].電腦知識與技術，2017，13（20）：105-107.

[7] 劉欣欣，朱延釗，徐紅云.Python語言程序設計在線多元混合教學[J].計算機教育，2020（10）：24-27.

[8] 肖瑞雪，呂國，屈建萍，等.基于混合式教學的高校計算機通識課程設計與實踐研究[J].電腦知識與技術，2020，16（16）：151-152，158.

【通聯(lián)編輯：王力】