混合式教學(xué)模式下的“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探索

周旭

［摘 要］ 為了提高“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)非計算機專業(yè)學(xué)生利用Python解決實際應(yīng)用問題的能力，針對“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程現(xiàn)狀及教學(xué)設(shè)計上存在的問題，重點討論了混合教學(xué)模式下的“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程改革，通過豐富Python教學(xué)資源、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法和考核多元化等方式，將理論和實踐相結(jié)合，強化學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，保障好師生交流互動，提升“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)質(zhì)量，提高課堂教學(xué)效果。

［關(guān)鍵詞］ 教學(xué)改革；混合教學(xué)；課程思政

［基金項目］ 2019年度吉林大學(xué)本科教學(xué)改革研究項目“基于OBE理念的‘Python程序設(shè)計基礎(chǔ)BOPPPS教學(xué)模式研究與實踐”（2019XYB418）

［作者簡介］ 周 旭（1988—），女，吉林長春人，博士，吉林大學(xué)公共計算機教學(xué)與研究中心副教授，主要從事智能計算、數(shù)據(jù)挖掘研究。

［中圖分類號］ G642.41 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）18-0049-04［收稿日期］ 2022-11-01

引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下的技術(shù)革命讓計算機在學(xué)習(xí)、生活、工作等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。大學(xué)計算機基礎(chǔ)教育是高等教育的一個重要組成部分，擔(dān)負著為大學(xué)生普及計算機知識和技術(shù)的責(zé)任?！癙ython程序設(shè)計基礎(chǔ)”作為一門公共計算機基礎(chǔ)必修課程，有助于提升學(xué)生的計算機素質(zhì)與綜合能力。在新的教育目標(biāo)指引下，迫切要求對“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革進行探索與思考，提升高校中非計算機專業(yè)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力。如何利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展成果，推進傳統(tǒng)教學(xué)模式創(chuàng)新，提高教學(xué)效果，成為各高校教師的重要研究課題?；旌鲜綄W(xué)習(xí)在形式上是在線學(xué)習(xí)與面對面學(xué)習(xí)的混合，深層次上包括不同教學(xué)模式、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式的混合［1］?；旌鲜浇虒W(xué)模式不僅要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，還要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性與創(chuàng)造性。因此，如何對教學(xué)內(nèi)容進行重構(gòu)，對教學(xué)環(huán)節(jié)進行設(shè)計，對教學(xué)效果進行評價，以及如何做好教學(xué)的課程思政，尤其是如何將必修課程的價值性與知識性相統(tǒng)一，寓價值觀引導(dǎo)于知識傳授之中，實現(xiàn)全員全程全方位育人，值得我們深入研究［2］。本文以“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程為例，根據(jù)日常教學(xué)的情況和舉措，對混合式教學(xué)模式下的課程教學(xué)改革進行了思考和實踐，闡述如下。

一、“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

Python語言是一門面向?qū)ο蟮慕忉屝陀嬎慵壋绦蛟O(shè)計語言，具有語法簡單、功能強大、編寫簡潔、可讀性好、容易理解等特點［3］。Python語言的重要優(yōu)勢是能夠與各種編程語言所編寫的程序?qū)?，又被稱為“黏性語言”，它能夠用簡單的語法結(jié)構(gòu)封裝各種編程語言的程序代碼，進而非常迅速地成為各專業(yè)應(yīng)用接口型編程語言［4］?！癙ython程序設(shè)計基礎(chǔ)”是大多數(shù)高校針對非計算機專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門公共計算機基礎(chǔ)必修課程，學(xué)生通過學(xué)習(xí)“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程，不僅能掌握利用計算機解決問題的能力，培養(yǎng)計算思維，而且能提升計算機素質(zhì)與程序設(shè)計能力。但是，在“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)過程中，往往會暴露出以下問題：（1）Python程序設(shè)計語言實驗學(xué)習(xí)時間有限。程序設(shè)計課程是實操性比較強的課程，要求學(xué)生在理解程序設(shè)計語法的同時，更要靈活運用語法知識，實現(xiàn)自主程序設(shè)計解決問題。16個實驗學(xué)時不足以鍛煉學(xué)生的實踐能力，學(xué)生存在知識點掌握不夠、解決問題能力短缺等問題。（2）學(xué)生的學(xué)習(xí)能力存在差異。由于知識儲備不同，有些學(xué)生基礎(chǔ)好，學(xué)過其他程序設(shè)計語言，而有些學(xué)生是第一次接觸程序設(shè)計語言，因而學(xué)生的接受能力不同，學(xué)習(xí)進度也不盡相同。另外，學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重點因人而異，如何有差別地滿足學(xué)生需求也是一個教學(xué)難點。

二、課程改革模式

為了提高“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)效果，在有限的時間內(nèi)讓學(xué)生掌握程序設(shè)計語法知識，并能應(yīng)用程序設(shè)計語言完成一些實際案例，提高學(xué)生的實踐能力并培養(yǎng)其計算思維能力，本文進行了混合式教學(xué)模式改革探索。通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，進行有效的教學(xué)設(shè)計，結(jié)合思政元素，實現(xiàn)課程思政，改進期末考核評價指標(biāo)，構(gòu)建定量定性相結(jié)合的混合式評價體系等方式，以提高教學(xué)效果，保證課程質(zhì)量，開展“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革。

（一）豐富教學(xué)資源，進行混合式教學(xué)

為了確?！癙ython程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的教學(xué)質(zhì)量，教師對現(xiàn)有的教學(xué)資源進行了更新，對上課的素材進行了整理，主要包括編輯錄制課程視頻和構(gòu)建更新習(xí)題環(huán)境；利用互聯(lián)網(wǎng)的中國大學(xué)生MOOC、超星學(xué)習(xí)通、騰訊和其他在線教學(xué)資源工具，積極開展在線慕課和實體課堂等相關(guān)的教學(xué)活動。在實驗準備方面，由于實驗課機房學(xué)習(xí)時間有限，而程序設(shè)計課程需要依賴編程環(huán)境進行大量的程序練習(xí)。因此，教師要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境與條件，針對有些學(xué)生無法利用計算機安裝程序設(shè)計安裝包進行練習(xí)的情況，查找支持手機在線編程的教學(xué)平臺，讓學(xué)生在手機端登錄Python123并下載Python編程獅App進行相關(guān)程序設(shè)計實驗練習(xí)，將現(xiàn)有的教學(xué)資源與平臺有機結(jié)合，解決學(xué)生缺少計算機硬件的局限性問題。在理論教學(xué)準備方面，將學(xué)習(xí)通和騰訊會議兩個平臺相結(jié)合，每次實體課堂對上課內(nèi)容進行錄制，再通過視頻剪輯軟件對視頻進行剪輯，上傳到學(xué)習(xí)通中，建立在線課程平臺。為了能與學(xué)生充分互動，教師可以與學(xué)生面對面交流，進行熱烈討論；學(xué)生課后有疑問可以通過觀看直播回放的方式進行復(fù)習(xí)，也可以在QQ群進行提問，實現(xiàn)答疑。為解決實驗環(huán)境的安裝或者程序調(diào)試問題，教師可以通過實驗課面對面演示或者借助遠程控制軟件如QQ的遠程控制模塊，幫助學(xué)生解決安裝或者程序運行出錯等問題，促使師生之間完全擺脫時間和空間的限制，課后及時對知識點進行學(xué)習(xí)交流。這便于教師從答疑環(huán)節(jié)了解學(xué)生對于知識點的掌握情況，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，讓學(xué)生更深刻地理解教學(xué)中的重點和難點。

（二）創(chuàng)新教學(xué)方法，保證教學(xué)質(zhì)量

每一門課程都有自己的特點，混合式教學(xué)方法也需要針對“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的特點進行綜合性分析，以案例式教學(xué)和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)為主，開發(fā)混合式教學(xué)模式的新方法。為了調(diào)動學(xué)生的積極性，在教學(xué)方式上，設(shè)置與課堂內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生帶著問題去思考和探索；課程內(nèi)容做到深入淺出，利用學(xué)習(xí)通的搶答環(huán)節(jié)、選人環(huán)節(jié)和隨堂練習(xí)環(huán)節(jié)，營造良好的課堂氛圍，促使學(xué)生更好地投入其中；教師對學(xué)生回答的答案給予充分的肯定和激勵，再進行歸納總結(jié)，強調(diào)重點，達到鞏固知識的目的。為了讓學(xué)生更容易理解編程知識，教師可以結(jié)合案例進行理論教學(xué)，如通過Tkinter繪制圖形案例，以生動有趣的愛心卡通圖形吸引學(xué)生的注意力，再向?qū)W生介紹基本語法元素、程序格式框架、賦值語句、函數(shù)調(diào)用等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生只學(xué)習(xí)理論往往是不夠的，更需要練習(xí)的是實際操作，只有通過編寫簡單程序，才能靈活記憶和運用基礎(chǔ)的語法要素。為了進一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，教師通過布置課后作業(yè)和課前預(yù)習(xí)任務(wù)的方式，讓學(xué)生發(fā)揮想象，在課堂所講案例的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新研究，提交平時作業(yè)，之后教師在每次課上對學(xué)生提交的優(yōu)秀作品進行展示，激勵學(xué)生正向競爭，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和想象力。問卷調(diào)查是師生建立反饋渠道的有效方法之一，也是檢驗教學(xué)效果的一種方式。為了了解學(xué)生在教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師可以在學(xué)習(xí)通上發(fā)布問卷調(diào)查，根據(jù)學(xué)生的反饋情況及時了解學(xué)生對知識點的掌握程度及相關(guān)意見，查漏補缺，修訂和調(diào)整下一階段的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。總之，在教學(xué)中教師以精心設(shè)計的教學(xué)手段為基礎(chǔ)調(diào)動學(xué)生的興趣，以案例式與任務(wù)驅(qū)動式相結(jié)合的教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生快速掌握知識要點，以課堂課后作業(yè)和學(xué)習(xí)通軟件中的討論模塊獲取教學(xué)反饋，穩(wěn)步高效地實現(xiàn)混合式教學(xué)應(yīng)用于“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程的探索，保證教學(xué)質(zhì)量。

（三）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果

程序設(shè)計教學(xué)不能僅滿足于語法層面，還應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生解決不同領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程不僅是為了通過考試獲得學(xué)分，更多的是要培養(yǎng)利用程序設(shè)計解決專業(yè)問題的能力。因此，從學(xué)生專業(yè)發(fā)展角度和能力提升角度，將課程學(xué)習(xí)目標(biāo)分為程序設(shè)計基礎(chǔ)和程序設(shè)計應(yīng)用兩部分。本文從人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，將“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程內(nèi)容分為兩部分，即基礎(chǔ)部分和進階部分。在基礎(chǔ)部分，主要向?qū)W生介紹基本的語法知識，如常見數(shù)據(jù)類型、表達式、基本操作語句、函數(shù)、程序控制結(jié)構(gòu)、文件操作和內(nèi)置庫的使用等內(nèi)容，使學(xué)生掌握Python編程的相關(guān)基礎(chǔ)知識，順利通過全國計算機等級考試二級Python科目考試。在進階部分，主要向?qū)W生介紹常見第三方庫的安裝和使用，并結(jié)合豐富的案例進行教學(xué)，使學(xué)生可以利用程序設(shè)計語言解決專業(yè)實際問題，掌握Python語言在圖像處理、數(shù)據(jù)分析等方面應(yīng)用的初級技術(shù)。例如：在介紹Pillow庫時，以醫(yī)學(xué)圖像為例，讓學(xué)生對圖像進行銳化、輪廓提取等操作；在介紹jieba庫時，讓醫(yī)學(xué)生對患者病例文檔進行分析；在介紹BeautifulSoup、requests等可以實現(xiàn)爬蟲功能的第三方庫時，結(jié)合電影評論數(shù)據(jù)挖掘的例子，使學(xué)生掌握抓取網(wǎng)上數(shù)據(jù)的操作方法；在介紹sklearn實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的第三庫時，以葡萄酒、乳腺癌醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、足球運動員等數(shù)據(jù)為例，進行聚類統(tǒng)計分析案例教學(xué)，挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律特點。案例設(shè)計要具有代表性，能夠幫助學(xué)生將所學(xué)的語法知識進行加強鞏固，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其主觀能動性，讓學(xué)生自然地理解理論知識如何運用于實際問題，意識到這門課程對于自身專業(yè)的重要性，以顯著提高教學(xué)效果。

（四）結(jié)合思政元素，實現(xiàn)課程思政

高校教師的職責(zé)是教書育人，除了要講授專業(yè)知識以外，還要開展育人工作，育人即廣義的思想政治教育，比如加強中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、社會主義核心價值觀、德智體美勞、馬克思主義、唯物主義教育等。課程思政是以構(gòu)建全員、全程育人格局的形式，使專業(yè)課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把立德樹人作為教育根本任務(wù)的一種綜合教育理念。課程思政不是一項新工作，而是高校教師為了新時代高水平人才培養(yǎng)建設(shè)一直在進行的事情［5］。本文積極構(gòu)建“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程思政教學(xué)模式，探索課程思政的結(jié)構(gòu)、目標(biāo)、層次與途徑，揭示課程思政的規(guī)律，以實現(xiàn)要素向系統(tǒng)過渡、課內(nèi)向課外延伸的育人目標(biāo)。因此，本文在保證教學(xué)質(zhì)量的同時，要重視課程思政與課堂教學(xué)的融合。例如，可以舉行課前計算機技術(shù)宣講活動，邀請學(xué)生將平時生活中使用的一些利于學(xué)習(xí)的軟件或者了解到的先進計算機技術(shù)以PPT的形式在課前五分鐘進行分享，此項活動得到了學(xué)生的積極響應(yīng)，制作的PPT涉及二維碼的應(yīng)用、程序設(shè)計語言的發(fā)展史、圖像識別技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及各種應(yīng)用軟件的介紹等。通過此次活動，主要培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新精神，引導(dǎo)學(xué)生熱愛科學(xué)，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，促進德智體美勞全面發(fā)展。另外，教師在課上講解語法知識時可以將思政元素自然地融入教學(xué)中。如介紹字符串提取方法時，以“人生天地之間，若白駒之過隙，忽然而已”為例，給學(xué)生介紹如何通過字符串切片功能獲取“天地”和“白駒”，讓學(xué)生理解字符串正向反向編碼。通過這種簡單的例子，將思政元素融入課堂，學(xué)生不僅理解了要珍惜時間，而且對語法知識印象深刻，掌握得更扎實。針對Python具有的很強大的第三方庫，讓學(xué)生下載整理某個詩人創(chuàng)作的古詩，利用分詞模塊和統(tǒng)計詞頻程序生成詞云，探索統(tǒng)計作者所創(chuàng)作的古詩詞中出現(xiàn)頻率較高的文字，并鼓勵學(xué)生在實驗課上展示和分享自己的分析結(jié)果，進而活躍課堂氣氛，使學(xué)生在潛移默化中提升了文學(xué)素養(yǎng)，增強了對詩詞的喜愛，更堅定了文化自信和民族自信。

三、多種考核相結(jié)合的評價方式

課程考核評價方法是評判教學(xué)效果的衡量標(biāo)準，是對教學(xué)實踐的總結(jié)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評價反饋［6］。為了培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，在制定考核標(biāo)準時不能簡單地以一套期末考試試卷作為檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)情況的唯一標(biāo)準。本文提出“3+X”的評價標(biāo)準，衡量學(xué)生知識的掌握情況。其中，“3”指的是平時成績（學(xué)生課堂簽到討論互動成績和平時作業(yè)完成情況）、測驗成績（學(xué)習(xí)通發(fā)布的測驗）和期末機考成績，“X”指的是學(xué)生課外探索自學(xué)模塊，要求學(xué)生自學(xué)其他第三方庫，或根據(jù)已介紹的第三方庫自己重新設(shè)計完成一個新的案例，以考查學(xué)生的發(fā)散思維能力、自學(xué)能力和實踐能力。教學(xué)考核方式具體情況如表1所示。

學(xué)生的平時成績包含實驗練習(xí)表現(xiàn)和課堂表現(xiàn)。測驗是指學(xué)習(xí)通發(fā)布的測驗任務(wù)，包括選擇題、判斷題、填空題和簡答題等題型，側(cè)重考查學(xué)生對Python程序設(shè)計語言語法的掌握程度。學(xué)生可以借助Python123和Python編程獅App進行實驗練習(xí)，將編寫的程序通過截圖的方式上傳至學(xué)習(xí)通。在自學(xué)探索模塊，學(xué)生提交的個性化程序作業(yè)采用生生互評與教師評價相結(jié)合的考評方式，綜合給出一個定量評分。期末考試實行無紙化考試模式，利用萬維全自動網(wǎng)絡(luò)考試平臺進行考核，題型包括單項選擇題、多項選擇題、判斷題、填空題和程序設(shè)計題，基本覆蓋書中知識點，并通過機器閱卷和人工閱卷混合式方式給出定量考評分數(shù)。最終，采用多種考核模式量化得分加權(quán)求和的方式得到學(xué)生的綜合評價結(jié)果，該種評價方式能多方面考查檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅能掌握語法和理論知識，還能學(xué)以致用，具備實際應(yīng)用能力。

結(jié)語

本文對混合式教學(xué)模式下的“Python程序設(shè)計基礎(chǔ)”課程進行了改革探索，優(yōu)化了教學(xué)資源，采取案例式教學(xué)等多種教學(xué)方法，結(jié)合課程思政教學(xué)設(shè)計和多元化考核方式，達到了提升教學(xué)質(zhì)量的目的，培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維、自學(xué)能力和實踐能力。

參考文獻

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Exploration on Teaching Reform of Python Programming Design Course Based on Mixed

Teaching Mode

ZHOU Xu

（Public Computer Teaching and Research Center， Jilin University， Changchun， Jilin 130012， China）

Abstract： In order to improve the teaching quality of the Python programming design course， and cultivate the ability of non-computer major students to use Python to solve practical applying problems， in view of the current situation of the course of Python programming design and the existing problems in teaching design， this paper focuses on discussing the reform of the course of python programming design based on mixed teaching mode. It can strengthen students ability to analyze and solve problems， cultivate students computational thinking ability， enhance teacher-student interaction， and achieve the goal of improving teaching quality and effect through enriching teaching resources， optimizing teaching content， innovating teaching methods， and diversified assessment methods， etc.

Key words： teaching reform; mixed teaching; curriculum ideology and politics