Python程序設計通識課程混合式教學改革研究

秦春波

(黑龍江工業(yè)學院 電氣與信息工程學院，黑龍江 雞西 158100)

一、“線上線下”混合式教學概述

Python作為一門非常流行的編程語言，具有簡單易學、免費開源、庫類型豐富等特點，是學生利用計算機解決實際問題的重要工具。通過課程學習和實踐，學生可以掌握程序設計語言的基礎理論、熟悉基本編程方法，培養(yǎng)學生信息素養(yǎng)和程序設計開發(fā)能力，提高教學效果。

程序設計課程傳統(tǒng)的教學模式是線下課堂教學，理論講授和實踐訓練相結合，以系統(tǒng)性知識傳遞為主開展課堂教學，學生處于被動接受狀態(tài)，部分學生不能積極主動參與到教學過程中來。實踐過程中，教師可以實時指導學生，答疑解惑，多數(shù)時候學生都是照本宣科編寫代碼、調(diào)試運行程序，因材施教效果不明顯。隨著計算機技術和信息技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)教學模式已不能滿足教學需要，我們需要積極探索、開展教學改革實踐，為師生創(chuàng)造更加舒適、活躍的學習環(huán)境，給學生更直接的學習體驗。受新冠疫情因素影響，筆者所在院校在2020年上半年首次全面使用智慧樹平臺進行線上教學。在計算機公共基礎教學團隊教師的共同努力下，目前線上教學資源種類豐富，積累了大量教學素材和項目案例，包括微視頻、課件PPT、教案等，使用題庫可隨時進行在線測驗，供全校師生共享學習。經(jīng)過兩年多的教學實踐，團隊教師總結積累了一定的教學經(jīng)驗，在肯定線上教學優(yōu)勢的同時也發(fā)現(xiàn)了線上教學過程中存在的問題。如教學模式、教學工具手段的突然轉變讓很多教師尤其是年齡大的老教師感到很不適應；授課過程中，師生無法進行面對面交流互動，教學環(huán)境缺少學習氛圍，教師無法有效監(jiān)督學生，影響課程的教學效果。

線上教學和線下教學各有所長，取長補短，為開展課程教學改革提供依據(jù)。在對2020級學生授課過程中，我們開始嘗試采用一種新的教學模式，以傳統(tǒng)課堂教學為中心，融入網(wǎng)絡在線教學，構建“線上線下”混合式教學模式。這種教學模式的教和學是相互依存的，不受傳統(tǒng)教學時間和空間的限制，采用線上和線下兩條途徑開展教學活動[1]。一方面學生可以利用平臺豐富的課程資源，結合自身能力進行自主學習，完成課前預習或者進行深入研究學習；另一方面通過線下課堂，教師要幫助學生理清知識脈絡，歸納整理知識重難點，鼓勵學生積極參與課堂討論，引導學生對問題進行深入思考，完成“要我學”到“我要學”的轉變?？傊?，混合式教學整合了傳統(tǒng)課堂教學和線上教學的雙重體驗，能夠更好地開展個性化教學，實現(xiàn)因材施教，讓學生在輕松愉快的環(huán)境中學習程序設計思想和方法，培養(yǎng)計算思維能力?！熬€上線下”混合式教學模式設計如圖1所示。

圖1 “線上線下”混合式教學模式設計

二、混合式教學模式實施過程

在混合式教學中，線上教學和線下教學要有機融合，教學目標、教學內(nèi)容、教學方法及考核評價貫穿于整個教學環(huán)節(jié)，以達到良好的教學效果。作為一種面向對象的程序設計語言，Python程序設計課程主要是讓學生了解程序設計的基本知識，掌握Python語言的語法特點，進行程序設計與開發(fā)。教學單元分Python基礎語法、數(shù)據(jù)類型、程序基本結構、函數(shù)和代碼復用、面向對象程序設計和文件、數(shù)據(jù)處理等知識模塊[2]。

在線上課程資源建設過程中，利用智慧樹平臺的課程管理功能，教學團隊老師在建課時即發(fā)布課程簡介和教學大綱。學生入課后能夠第一時間了解課程教學安排、教學目標及學習要求、考核標準等，便于學生對課程有一個整體的印象，給自己樹立正確的學習目標，合理設計學習計劃，把握課程的學習進度。

教學準備過程中，團隊老師集體備課，分工協(xié)作，針對各模塊知識點進行精心教學設計，分析教學要素，設計教學過程，建設完善課程資源。課件PPT、微視頻、程序案例、各章節(jié)實驗及拓展作業(yè)、在線考試系統(tǒng)安裝方法等資源在課前統(tǒng)一發(fā)布到智慧樹平臺課程學習資源中，供學生學習使用。合理計劃、保證課程的預習、復習和實踐訓練時間，是實現(xiàn)良好教學效果，保證課程教學質(zhì)量的關鍵?；旌鲜浇虒W模式具體實施過程分為課前自主學習、課堂教學、課后鞏固拓展幾個階段。

1.利用線上資源做好課前自主學習

課前預習能夠培養(yǎng)學生的自學能力。依據(jù)老師發(fā)布的單元學習導學單，學生進行自主選擇學習，可以在自己喜歡的任何場所在線完成學習內(nèi)容，自由安排學習時間和學習進度。學生在線上學習過程中要明確單元模塊的教學目標，觀看微視頻，完成預習自測。對一些不理解或易混淆的知識，可以在線討論或者答疑[3]。在接下來的課堂授課中，學生可以做到有的放矢，有針對性的進行學習。根據(jù)智慧樹平臺中學生視頻的觀看次數(shù)、觀看時間、資源下載及自測完成情況等，老師可以隨時了解學生的在線學習情況，掌握學生的學習動態(tài)，及時調(diào)整授課進度和授課內(nèi)容，使得課堂教學更具針對性、合理性?！拔募蛿?shù)據(jù)處理”模塊課前導學單如圖2所示。

圖2 “文件和數(shù)據(jù)處理”模塊課前導學單

2.線上、線下相結合開展課堂教學

在混合式教學模式下，課堂是學生和老師之間學習交流互動的主要場所，教學方式以學生為主，教師為輔，學生的職業(yè)認同感顯著增強。理論教學在多媒體教室授課，在課堂上，老師通過點評學生的課前預習情況快速導入課程，結合單元中重難點內(nèi)容和學生在預習過程中遇到的問題，進行總結分析，重點內(nèi)容演示講解，引導學生深入思考，完成知識的消化吸收。教學方法上，教師可以采用問題導入法、案例教學法、分組討論法等，與學生進行溝通交流，激發(fā)學生的學習興趣，激勵學生主動參與課堂活動。在這種學習過程中，老師的作用已經(jīng)發(fā)生了變化，從知識的灌輸者轉變?yōu)閷W習的指導參與者。

Python程序設計課程實踐性強，在機房開展實踐教學過程中，興趣對于課程學習是非常重要的。項目驅動教學法有助于培養(yǎng)學生學習興趣以及將書本知識應用到實際工程項目中的能力。通過完成一個小型軟件項目可以激勵學生主動參與學習，鞏固理論教學中所學內(nèi)容，加深對單元知識的理解消化[4]。以“學生成績管理系統(tǒng)”為例，可以實現(xiàn)對學生基本信息的管理，數(shù)據(jù)存儲為一個文本類型文件student.txt，所對應的知識點是類定義及應用。該系統(tǒng)在運行時需要先進行初始化設置，判斷數(shù)據(jù)文件中是否存儲有學生的基本信息，如果有就讀取文件內(nèi)容，否則就創(chuàng)建一個空的列表，用來保存用戶輸入的信息，程序運行過程中的所有數(shù)據(jù)都會保存在該列表中。當我們對學生信息進行查看、修改、刪除、成績排序等操作時，系統(tǒng)首先會打開數(shù)據(jù)文件，對文件中的內(nèi)容進行讀取，形成學生類并存入列表中，該系統(tǒng)的所有操作都是基于這個列表進行的。在程序設計過程中，學生需要設計定義學生類，設計功能函數(shù)實現(xiàn)顯示學生信息及成績排序等功能，定義主函數(shù)用來進行系統(tǒng)功能的選擇。通過這樣的項目案例，學生可以對理論課所學知識進行很好的綜合應用，當學生能夠輕松完成這個程序設計，掌握以上技術之后，就可以做到舉一反三，輕松完成類似的項目開發(fā)，很好地培養(yǎng)了學生的編程能力和創(chuàng)新能力。

3.課后鞏固拓展

課后復習能夠鞏固提升教學效果。在課后階段，結合課堂教學知識要點，老師在智慧樹平臺作業(yè)考試功能模塊發(fā)布作業(yè)，進行在線測試，檢驗學生的學習效果。通過作業(yè)批閱功能，老師對作業(yè)進行點評，并及時將作業(yè)完成情況發(fā)布給學生，給予學生差異化的指導，引導學生發(fā)現(xiàn)學習過程中存在的問題并積極改正，從而實現(xiàn)對知識的有效掌握[5]。在各單元模塊學習完成后，老師也會在線發(fā)布一些拓展練習任務，如：游戲角色管理、股票交易數(shù)據(jù)分析、爬取全國城市天氣信息等應用實例，學習能力強的學生可以有選擇性地進行自主學習，深入理解項目開發(fā)和數(shù)據(jù)分析方法等。設置拓展任務能夠充分激發(fā)學生的學習潛能，提高編程能力，讓不同層次、不同興趣愛好的學生都能學有所獲，達到人才培養(yǎng)的目標要求。

三、混合式教學考核評價體系構建

開展“線上線下”混合式教學改革，建立課前—課中—課后交叉融合的混合式教學考核評價體系，優(yōu)化過程考核，客觀反映學生的學習狀態(tài)及學習能力，對于激發(fā)學生的學習積極性，提高教學質(zhì)量是非常重要的。依托智慧樹平臺，學生的在線學習情況，課后作業(yè)成果展示和單元測驗完成情況，討論和答疑等一系列評價數(shù)據(jù)都有完整詳細的記錄，任課教師可以隨時查看采集學生的學習行為數(shù)據(jù)，關注學生實踐能力培養(yǎng)[6]。任課教師定期對學生學習成效進行點評，這使得過程性考核評價有據(jù)可依，考核評價更全面、客觀。

在混合式教學考核評價體系中，課程總成績由考勤(5%)、學習表現(xiàn)(15%)、在線完成測驗(20%)、期末上機考試(60%)共四部分組成。這里我們調(diào)整了學生出勤分數(shù)占比，在原有的考核基礎上增加了在線學習、測驗問答、討論活動的參與度等過程性考核指標，對基本技能、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面進行過程性考核評價。期末考試采用考試系統(tǒng)在線考核，由題庫中抽取試題隨機組卷，知識點覆蓋全面，題型由選擇題，填空題、判斷題、程序設計等構成，綜合考核學生對課程的整體掌握情況[7]。構建混合式教學考核評價體系如表1所示。

表1 混合式教學考核評價體系

Python程序設計課程“線上線下”混合式教學模式目前正在進行第2輪教學改革實踐。從課程調(diào)查問卷和任課教師反饋、督導聽課情況來看，該教學模式深受學生歡迎，學生學習熱情、學習主動性和學習效率都大幅度提升，增強了學生的職業(yè)素養(yǎng)，讓學生成為學習的主人。教師更注重過程性的考核評價，師生之間互動交流頻繁，知識的傳遞更加通暢，學生程序設計能力明顯提高，完成項目開發(fā)時間較往屆平均減少了15%以上，學習滿意度超過90%，通過與采用傳統(tǒng)線下教學模式和線上教學模式授課的課程成績進行對比，如圖3所示，可以看出，開展混合式教學的學生成績整體上明顯好于采用傳統(tǒng)教學模式和純線上教學模式，成績呈現(xiàn)正態(tài)分布，良好以上成績的人數(shù)占多數(shù)，掛科學生人數(shù)較以往屆明顯降低。在一定程度上反映出混合式教學模式的實施更能夠激發(fā)學生的學習潛能，提高學習興趣，提升教學效果。

圖3 成績對比分析圖

結語

混合式教學是以學生為中心開展教學活動，改變了傳統(tǒng)教學形式單一、注重知識灌輸而忽略個體差異等情況，將教學活動從線下延伸到“線上線下”相融合，教師的行為貫穿于教學的全過程，有利于開展因材施教，培養(yǎng)學生自主學習能力，注重過程性指導和考核評價，提高課程教學質(zhì)量。緊跟時代步伐，筆者所在院校教學改革一直在路上，今后，我們將立足本位，不斷更新吸納新的教育理念，優(yōu)化混合式教學模式，鉆研教學方法，共同提高課程教學質(zhì)量。