基于Python123的Python程序設(shè)計混合式教學(xué)模式的探索

吳曉璇，張新，郭昌建，李正茂

(合肥學(xué)院人工智能與大數(shù)據(jù)學(xué)院，安徽合肥 230601)

1 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的填鴨式線下教學(xué)模式已不能適應(yīng)當(dāng)前高等教育的發(fā)展。2020年，各行各業(yè)都出現(xiàn)了新的工作方式，教育行業(yè)也不例外，各大線上教學(xué)平臺紛紛涌現(xiàn)，支持教師進(jìn)行線下+線上教學(xué)。然而，這種混合式教學(xué)模式的探索并不是一件容易的事，教師需要以新的教學(xué)方法來適應(yīng)混合式教學(xué)，學(xué)生也需要轉(zhuǎn)變聽課思維，否則未必是好的受眾。

目前，《Python程序設(shè)計》課程在我校人工智能與大數(shù)據(jù)學(xué)院的數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)及智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)，先修課程有C 語言，那為什么還需要學(xué)習(xí)Python 語言呢？首先，Python 語言是一門面向?qū)ο蟮?、跨平臺的、簡單易學(xué)的免費、開源的膠水式腳本語言，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及系統(tǒng)編程、GUI編程、Web 應(yīng)用、組件集成、數(shù)據(jù)庫編程、數(shù)值計算和科學(xué)計算及游戲、圖像、人工智能、機(jī)器人、XML 等各種領(lǐng)域。作為編程語言流行度的風(fēng)向標(biāo)，TIOBE 編程社區(qū)指數(shù)公布了9月份的編程語言排行榜，如圖1所示，Python語言位列第二，僅次于C語言，其受歡迎程度可見一斑。其次，Python語言在大數(shù)據(jù)應(yīng)用及人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、模式識別等方面有著應(yīng)用廣泛，甚至Python 語言被稱為“人工智能語言”，因此在數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)及智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)Python課程是可行且必要的，它為后續(xù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中其他課程的開設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

圖1 TIOBE 編程社區(qū)9月份編程語言排行榜

2 前期Python授課主要存在問題

課程安排上，我校學(xué)生在大一上學(xué)期先修了C語言，在大一下學(xué)期開設(shè)《Python 語言程序設(shè)計》，總學(xué)時56，其中理論學(xué)時28，實驗學(xué)時28。在課程內(nèi)容設(shè)置上面，兩個專業(yè)也是有區(qū)別的，數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)側(cè)重于數(shù)據(jù)的預(yù)處理及數(shù)據(jù)的可視化的講授，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)更側(cè)重于機(jī)器學(xué)習(xí)等算法模型的講授。目前已完成三屆學(xué)生的授課，雖然授課時間不長，但前后經(jīng)歷了線下教學(xué)、線上教學(xué)及線上線下混合式教學(xué)三種形式，通過授課教師、學(xué)生及在線教學(xué)平臺三方反饋，對學(xué)生的學(xué)情、學(xué)習(xí)效果等進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)了前期授課存在的問題。

(1)由于理論學(xué)時有限，前期采用線下教學(xué)和線上教學(xué)時，課堂上一直在講授理論知識，實驗課時有限，學(xué)生缺乏實驗實踐環(huán)境。雖然Python語言簡單易學(xué)，但是正因為簡單才需要大量的實踐練習(xí)來鍛煉和培養(yǎng)編程思維，強(qiáng)化編程模式。

(2)老師也無法實時有效掌握學(xué)生的學(xué)情(作業(yè)的完成情況、正確率、學(xué)習(xí)時間等)，無法進(jìn)一步調(diào)整后續(xù)教學(xué)內(nèi)容。

(3)教師與學(xué)生之間缺乏溝通交流，學(xué)生沒有足夠的時間提問問題，教師也無法全面了解學(xué)生掌握情況，導(dǎo)致學(xué)生課上積極性不高，教學(xué)質(zhì)量降低。

3 基于Python123的Python程序設(shè)計混合式教學(xué)模式的探索

線上線下混合式教學(xué)是為了更好地實現(xiàn)個性化教學(xué)目標(biāo)，利用信息技術(shù)，依托網(wǎng)絡(luò)平臺，將課堂延伸到網(wǎng)絡(luò)空間中，將線下教學(xué)與在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，實現(xiàn)完整的教學(xué)過程(在線預(yù)習(xí)、教師面授、在線討論、互動答疑、效果測試、考核評價)的一種教學(xué)方式?；旌辖虒W(xué)模式從理論、資源、環(huán)境、學(xué)習(xí)方式進(jìn)行有效的混合，能夠更好地為學(xué)生服務(wù)，更好適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)特性，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的個性化需求，促進(jìn)學(xué)生自主探究、合作交流，幫助其在學(xué)習(xí)的過程中獲取更好的效果[1]。

我校人工智能與大數(shù)據(jù)學(xué)院的《Python 語言程序設(shè)計》課程在完成兩屆學(xué)生的授課后，課程組教師針對收集的前期授課反饋，在教學(xué)模式上進(jìn)行大膽創(chuàng)新性改革與探索，借助“Python123”在線教學(xué)平臺，實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)，目前已完成了一屆學(xué)生共兩班學(xué)生的教學(xué)任務(wù)。

“Python123”教學(xué)平臺是一個可以專門用于Python 學(xué)習(xí)及教學(xué)的在線平臺。其中有非常完善的Python課程體系，是由北京理工大學(xué)嵩天教授課程團(tuán)隊與中國大學(xué)MOOC、網(wǎng)易云課堂聯(lián)合開設(shè)的公開課，全平臺累計超過300萬人參加。學(xué)生可以在線自學(xué)Python程序設(shè)計、Python可視化、Python數(shù)據(jù)分析等一系列課程，課程組主要是利用平臺的教學(xué)功能，創(chuàng)建課程如圖2所示，實現(xiàn)課程教學(xué)。之所以在眾多在線教學(xué)平臺中選擇“Python123”，主要原因是因其具有非常強(qiáng)大的學(xué)習(xí)資源——視頻資源、題庫、在線編程環(huán)境等，既可以實現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，又可以實現(xiàn)對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

圖2 Python123平臺創(chuàng)建的課程

Python程序設(shè)計混合式教學(xué)的總體思路為：從線上到線下再到線上，如圖3所示。整個教學(xué)設(shè)計秉承“以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)”的理念，線上線下異步進(jìn)行[2]。

圖3 線上線下混合式教學(xué)設(shè)計框架

第一階段，創(chuàng)建課程，教師在備課過程中，創(chuàng)建教學(xué)單元，發(fā)布課程預(yù)習(xí)任務(wù)，設(shè)置起止時間，學(xué)生在線下課程開始前完成新內(nèi)容的預(yù)習(xí)，實現(xiàn)對知識點的梳理，疑難問題在線留言。

第二階段，線下課程開始前，教師一方面查看學(xué)生預(yù)習(xí)完成情況，另一方面統(tǒng)計學(xué)生存疑知識點，在線下課堂上實現(xiàn)對重難點知識的講解；對某些關(guān)鍵共性問題進(jìn)行深入或拓展講解，幫助學(xué)生理解，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生思考。

第三階段，線下課程結(jié)束后，可以根據(jù)課程內(nèi)容需要從題庫中抽選題目布置作業(yè)，定期進(jìn)行單元在線測試，掌握學(xué)生的學(xué)情，如圖4所示，動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，實現(xiàn)對學(xué)生的個性化教學(xué)。最近一次的授課班級的過程考核及期末考試也是利用了“Python123”教學(xué)平臺的在線考試功能，實現(xiàn)了全覆蓋的無紙化斷網(wǎng)考試?？碱}的類型、難度、題量、考試時間等都是由課題組統(tǒng)一命題，真正實現(xiàn)了編程語言的最大化考核，廣受學(xué)生的一致好評，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也在不斷提高。

圖4 學(xué)生學(xué)情統(tǒng)計

4 結(jié)束語

混合式教學(xué)的目的和作用不在于面授課堂的部分替代，而在于促進(jìn)、提升、改進(jìn)課堂教學(xué)，提升、改善學(xué)習(xí)效果[3]。本文以《Python語言程序設(shè)計》課程為例，對傳統(tǒng)線下授課方式進(jìn)行了剖析，并借助“Python123”在線教學(xué)平臺，進(jìn)行教學(xué)改革，實現(xiàn)了線上線下混合教學(xué)模式的探索，并取得了較好的結(jié)果，為進(jìn)一步的教學(xué)改革指明了方向。