Python在線課程和項目驅(qū)動制相結(jié)合的教學(xué)模式探索

胡文杰，謝娜

（咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000）

0 引 言

2016年3月，谷歌圍棋人工智能機(jī)器人“阿爾法狗”戰(zhàn)勝韓國棋手李世石。該事件刷新了科研界對人工智能的認(rèn)知，從此Python編程語言便長期位于編程語言排行榜的榜首。就業(yè)市場對Python工程師的需求日益增加，促使很多高等教育院校理工類專業(yè)都將Python語言定為核心專業(yè)課程，中小學(xué)也逐漸在信息技術(shù)教育中融入Python編程。與此同時，有關(guān)Python的在線教學(xué)開始盛行。在實際的教學(xué)過程中，在線開放課程是由多位教師所組成的教學(xué)群體共同協(xié)作創(chuàng)建的一系列教學(xué)課程。比如在學(xué)堂在線軟件上發(fā)布的“Python技術(shù)應(yīng)用”這門課，最大限度地使用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，采用在線開放課程的教學(xué)形式實現(xiàn)Python教學(xué)，讓學(xué)生提前完成線上預(yù)習(xí)、課中積極參與討論、課后進(jìn)行習(xí)題鞏固的方式能夠保證學(xué)生把知識學(xué)深學(xué)透，可有效解決新冠疫情特殊時期學(xué)生不能進(jìn)行線下學(xué)習(xí)的矛盾問題；“Python技術(shù)應(yīng)用”課程的制作團(tuán)隊在落實在線開放課程教學(xué)工作的過程中，力求使教育教學(xué)理念和職業(yè)化培養(yǎng)觀念與時俱進(jìn)，在秉持學(xué)生在教學(xué)過程中占據(jù)主體地位的認(rèn)知之外，應(yīng)積極發(fā)揮教師團(tuán)隊的引導(dǎo)而不是灌輸作用，為社會電子信息與軟件工程領(lǐng)域的用人單位培養(yǎng)更多優(yōu)秀的職業(yè)人才。

項目驅(qū)動制教學(xué)方法就是摒棄傳統(tǒng)的講解式教學(xué)，引入相應(yīng)的項目來指導(dǎo)學(xué)生理論實踐、加強(qiáng)知識綜合運用的教學(xué)方式。該方法是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)之上的教學(xué)方法。建構(gòu)主義學(xué)者們認(rèn)為，學(xué)習(xí)是對學(xué)習(xí)目標(biāo)的創(chuàng)建以及對所學(xué)知識的深入領(lǐng)會和充分利用的過程。學(xué)習(xí)者是在教師群體的共同教育下對所學(xué)知識進(jìn)行構(gòu)建的創(chuàng)造者，而不是教師所教授知識的被動接受者；教師需要在學(xué)生進(jìn)行知識構(gòu)建時提供必要的幫助，而不是對學(xué)生所學(xué)知識進(jìn)行作用甚微的直接灌輸。

項目驅(qū)動制教學(xué)方法，必然會克服傳統(tǒng)純理論教學(xué)的缺點。教師群體可以采用將多個理論知識點映射為與企業(yè)實際應(yīng)用相似度極高的項目來促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的開發(fā)和研究。并在學(xué)生開發(fā)項目的過程中，講解開發(fā)本項目所涉及的理論知識點，從而加深學(xué)生對理論知識的理解，并消除單純講解理論知識課堂氛圍沉悶乏味的弊端。提高學(xué)生實際項目中的問題處理能力，消除學(xué)生的畏難情緒，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

1 Python在線課程和項目驅(qū)動制相結(jié)合教學(xué)模式的教育理念

本文以“Python技術(shù)應(yīng)用”課程為研究對象，融入當(dāng)前教育環(huán)境下高等職業(yè)教育所面臨的困難與機(jī)會，以在線課程（線上）和項目驅(qū)動制（線下）課程相結(jié)合，全面提高教學(xué)效果。

整個項目驅(qū)動式Python教學(xué)模式的實踐主要包含以下幾個教學(xué)環(huán)節(jié)：學(xué)生課前預(yù)習(xí)、項目需求描述、項目需求分析、項目開發(fā)實現(xiàn)、理論知識講解、項目交流及總結(jié)、課后答題鞏固。教師群體可以在課前將需要學(xué)生預(yù)習(xí)研討的演示文稿、思考問題、項目需求等教學(xué)內(nèi)容在學(xué)堂在線平臺的“Python技術(shù)應(yīng)用”課程中進(jìn)行錄入并發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生課前利用5～10分鐘的時間進(jìn)行預(yù)習(xí)，操作界面如圖1所示。

圖1 “Python技術(shù)應(yīng)用”課前預(yù)習(xí)模塊

在項目需求分析階段，教師最好使用有效簡潔的語言帶領(lǐng)學(xué)生一起分析項目需求，并使用原型創(chuàng)建軟件繪制滿足對應(yīng)需求的項目原型；項目開發(fā)實現(xiàn)階段和理論知識講解階段，可以融合成一個階段穿插進(jìn)行，學(xué)生在開發(fā)項目過程中遇到新的技術(shù)困難時，教師剖析解決這個困難學(xué)生需要學(xué)習(xí)哪些新的理論知識，教師在完成新理論知識的講解后，讓學(xué)生再次進(jìn)入上次暫停的項目繼續(xù)實施項目的開發(fā)過程，直至項目最終完成開發(fā)和測試。同時，讓學(xué)生在參與完項目的開發(fā)和測試之后，對整個過程進(jìn)行總結(jié)和討論，所謂“三人行，必有我?guī)煛保煌挠^點會激發(fā)不同的教學(xué)感受，并有可能讓教師對教學(xué)過程中的某個環(huán)節(jié)或知識點的重新構(gòu)建產(chǎn)生新的思路，達(dá)到“教學(xué)相長”的目的。課堂結(jié)束之后，可以通過在教學(xué)軟件平臺上發(fā)布相應(yīng)的練習(xí)題（包括客觀題和主觀題），要求學(xué)生完成作答，從而達(dá)到鞏固課堂學(xué)習(xí)的目的，操作界面如圖2所示。

圖2 “Python技術(shù)與應(yīng)用”課后習(xí)題模塊

2 Python在線課程和項目驅(qū)動制相結(jié)合教學(xué)模式的實施過程

該研究所涉及的Python編程語言理論知識、教育理論知識、Python項目等內(nèi)容，可供借鑒的資料充裕，為課題研究提供了充分的理論依據(jù)。從相關(guān)資料入手可以較成功地完成科研任務(wù)，靈活運用不同學(xué)科的知識和思路還可以提高研究效率，改善研究方法。良好的校企合作為Python線下課程選取難度適中、應(yīng)用性強(qiáng)的項目案例提供大量的資源。

“Python技術(shù)應(yīng)用”在線課程已經(jīng)在咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息學(xué)院屈毅教授的帶領(lǐng)下階段性完成，并在“學(xué)堂在線”平臺上運行，運行界面如圖3所示。這個在線課程作為研究的實施前提和先決條件，是學(xué)生小組預(yù)習(xí)課程的主要平臺以及實現(xiàn)認(rèn)知和交流的重要載體。

圖3 “Python技術(shù)應(yīng)用”課程運行模塊

整個教學(xué)過程的基礎(chǔ)是在計算機(jī)上安裝Python運行環(huán)境，采用64位Win10操作系統(tǒng)，安裝Python3.8.7版本，并使用PyCharm作為集成開發(fā)環(huán)境，其在計算機(jī)上的操作過程分為以下3步：

（1）如圖4所示，進(jìn)入Python官網(wǎng)，下載3.8.7版本。

圖4 下載Python3.8.7安裝包

下載后，雙擊下載包，進(jìn)入Python安裝向?qū)?，安裝非常簡單，將安裝路徑設(shè)置為D:python，接下來一直點擊“下一步”，直至安裝完成。

（2）如圖5所示，在Win10中設(shè)置環(huán)境變量，步驟為：

圖5 配置Python環(huán)境變量

1）右擊“計算機(jī)”，選擇“屬性”。

2）在彈出的對話框中選擇“高級系統(tǒng)設(shè)置”。

3）在彈出的對話框中，選擇并雙擊“系統(tǒng)變量”窗口下面的“Path”。

4）在“Path”行中添加分隔符分號，再添加Python在本機(jī)中的安裝路徑（D:Python）。

5）進(jìn)入Win10命令窗口，輸入“python”命令，檢測安裝是否成功，若出現(xiàn)對應(yīng)的版本信息，則表示安裝成功。

（3）安裝集成開發(fā)環(huán)境并測試PyCharm社區(qū)版本。

如圖6所示，PyCharm是由JetBrains公司開發(fā)的Python集成開發(fā)平臺，支持多種常用的操作系統(tǒng)，包括Windows、Mac和Linux。它可以實現(xiàn)代碼調(diào)試、語法高亮、Project管理、代碼跳轉(zhuǎn)、智能提示、自動完成、單元測試、版本控制等功能。PyCharm社區(qū)版本是一款開源的免費軟件，可以從官方網(wǎng)站上下載，下載結(jié)束后，可以依據(jù)默認(rèn)配置一直單擊“下一步”，直至安裝完成。使用Pycharm編程Python的HelloWorld程序，測試集成環(huán)境是否安裝成功。

圖6 安裝并測試PyCharm集成開發(fā)環(huán)境

教學(xué)過程中的課前準(zhǔn)備工作、基礎(chǔ)知識介紹等環(huán)節(jié)可通過學(xué)生在線學(xué)習(xí)（預(yù)習(xí)）的形式來完成。項目分析、項目實現(xiàn)主要是在線下課堂中完成，學(xué)生小組在教師團(tuán)隊的引導(dǎo)下，小組成員間、小組間互相交流協(xié)作，親自動手完成編程、運行、調(diào)試、再運行等實踐環(huán)節(jié)，從而達(dá)到學(xué)習(xí)知識、理解知識、運用知識的高階學(xué)習(xí)目標(biāo)。

本研究以“Python技術(shù)應(yīng)用”課程為例，從在線開放課程教學(xué)入手，以在線課程（線上）和項目驅(qū)動制（線下）課程相結(jié)合的形式形成全新的教學(xué)模式，達(dá)到了提升教學(xué)效果的目的。

在設(shè)計“項目”時，依賴于教師團(tuán)隊中那些年長教授豐富的教學(xué)經(jīng)驗，精準(zhǔn)把握項目的難度，充分考慮到高職院校不同學(xué)生的知識儲備水平和學(xué)習(xí)能力水平的差異，在選取項目時，選擇那些難易適中、可擴(kuò)展性強(qiáng)的項目進(jìn)行需求分析，并為那些知識儲備多和學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生提供拓展項目，供其課后進(jìn)行深入的探索和研究。此外，為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，在項目的內(nèi)容選擇方面，可以適當(dāng)選擇貼合學(xué)生心理年齡的項目，例如開發(fā)或優(yōu)化抖音直播平臺的某項功能，開發(fā)某個微信應(yīng)用小程序的界面等，此類項目貼合學(xué)生們課后的生活娛樂方式，在需求分析過程中可以大大激發(fā)學(xué)生的討論興趣和創(chuàng)作靈感。

3 結(jié) 論

“Python技術(shù)應(yīng)用”在線課程與項目驅(qū)動制相結(jié)合的教學(xué)模式具有三個方面的顯著特色：

（1）滿足特殊時期學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在線學(xué)習(xí)模式可以滿足新冠疫情特殊時期“停課不停學(xué)”的教學(xué)需求。在線模式避免了線下教學(xué)的人員聚集，為抗疫工作提供不可或缺的必要支持。

（2）優(yōu)化課程教學(xué)體系。首先，學(xué)生參與項目的實施過程后，通過對整個過程的討論和總結(jié)，抒發(fā)自己不同的觀點，激發(fā)教師對某個教學(xué)環(huán)節(jié)或知識點的更新，從而構(gòu)建出更完善的教學(xué)模式和體系。其次，該方式可以讓學(xué)生充分感受到Python的實際應(yīng)用效果，加深其對Python知識的理解，形成線上課程和線下項目驅(qū)動制相結(jié)合的教學(xué)模式。

（3）增強(qiáng)課堂效果。項目驅(qū)動的教學(xué)模式可以有效增強(qiáng)學(xué)生的實踐動手能力，大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，更能讓學(xué)生切實接觸到企業(yè)項目的開發(fā)流程，從而讓學(xué)生對知識有一個更深入的理解。

研究所形成的線上課程和線下項目驅(qū)動制相結(jié)合的教學(xué)模式具有很高的推廣價值。學(xué)堂在線（亦可以是慕課、愛課程、嗶哩嗶哩甚至優(yōu)酷等）平臺上大量的在線視頻課程為廣大師生提供豐富翔實的學(xué)習(xí)資料。教師團(tuán)隊優(yōu)選出2～3個不同講述角度的在線課程推薦給學(xué)生小組，滿足他們的預(yù)習(xí)需求。教師團(tuán)隊在課程的前5分鐘帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)或者復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，然后以項目為驅(qū)動完成以學(xué)生為核心的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，再通過基于學(xué)習(xí)知識的游戲、調(diào)研、小項目等方式考查學(xué)生對知識點的掌握情況，檢驗教師團(tuán)隊的教學(xué)效果，同時總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，彌補(bǔ)短板與不足，不斷迭代提升教育教學(xué)水準(zhǔn)。本研究總結(jié)了一些適合高職院校學(xué)生特點的經(jīng)典項目課程（以“Python技術(shù)應(yīng)用”課程為例）供同行教師參考。該研究所形成教學(xué)模式的成果顯著，對于提高Python的教學(xué)效果以及豐富教學(xué)模式具有重要的作用和意義。