劉素霞,陳佛連
(1.新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 昌吉 831100;2.新疆開放大學(xué),新疆 烏魯木齊 830002)
隨著大數(shù)據(jù)和人工智能時代的到來,Python 語言已逐漸成為大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域的常用編程語言,國內(nèi)很多高校的計算機相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了Python 程序設(shè)計課程,與此同時關(guān)于Python語言的教學(xué)模式也受到了廣大教育工作者的普遍關(guān)注和重視。目前很多程序設(shè)計類課程,仍然沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)模式,在課堂教學(xué)中還是以教師的教為中心,按照講解課件、演示案例、上機練習(xí)等步驟開展教學(xué),學(xué)生被動學(xué)習(xí),課程學(xué)習(xí)興趣不高,參與課堂積極性有限,教學(xué)效果不甚理想。
項目式教學(xué)或項目學(xué)習(xí)(Project-Based Learning,簡稱PBL) 的開展是以真實的項目為載體,強調(diào)在教學(xué)過程中以學(xué)生為中心,以提升學(xué)生的素質(zhì)和能力為主要目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過自主學(xué)習(xí)或小組合作等方式開展學(xué)習(xí),從而獲得知識和能力的全面發(fā)展的一種教學(xué)模式[1]。項目式教學(xué)注重學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊實踐、邊思考、邊總結(jié)、邊建構(gòu),倡導(dǎo)學(xué)生在完成項目任務(wù)的過程中,提升其動手實踐、批判思維以及解決問題的能力,此教學(xué)模式更加符合當(dāng)前倡導(dǎo)的“以學(xué)生為中心”“以活動為中心”“以實踐為中心”的教育教學(xué)理念[2],同時這種教學(xué)模式也為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能的應(yīng)用型人才提供了有效途徑。
基于此,結(jié)合理工科類專業(yè)課程特點和新疆高職院校學(xué)生特點,本文嘗試使用項目教學(xué)模式應(yīng)用于Python程序設(shè)計課程教學(xué)中,以將程序設(shè)計基礎(chǔ)知識及軟件開發(fā)相關(guān)知識等有效應(yīng)用到實際項目中,同時融入社會主義核心價值觀、中華傳統(tǒng)文化等思政內(nèi)容,為真正實現(xiàn)“課程育人”成效提供借鑒。
學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)掌握編程語言的基本語法,建立程序設(shè)計的基本能力,通過完成項目的整個過程,提升其項目設(shè)計與開發(fā)和代碼調(diào)試能力,同時,在課程實施過程中培養(yǎng)學(xué)生兩種精神(敬業(yè)精神、協(xié)作精神)、四種能力(自主學(xué)習(xí)能力、交流合作能力、問題解決能力以及動手實踐能力)[3]。
教學(xué)內(nèi)容設(shè)計過程中,參考某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)項目的開發(fā)流程,結(jié)合學(xué)生的基本學(xué)情,對企業(yè)項目進行本地化改造,改造成學(xué)生熟悉的“高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)”,根據(jù)項目目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容進行模塊化設(shè)計,并將模塊化內(nèi)容進行細化分解,拆解成具體實施的任務(wù)。以項目實現(xiàn)為暗線,以完成具體任務(wù)為明線,“雙線并進”,實施理實一體化融合教學(xué)。
Python 程序設(shè)計課程是新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課,總學(xué)時為48 學(xué)時,后續(xù)課程有數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)等,目前Python 語言已逐漸成為大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域的常用編程語言,近年來對畢業(yè)學(xué)生就業(yè)企業(yè)的調(diào)研中,發(fā)現(xiàn),在實際工作中對計算機程序設(shè)計語言的需求不僅僅是掌握其基本語法[4],能夠編寫代碼等,更看重的是從業(yè)人員針對具體問題的分析、判斷及解決能力,還有團隊協(xié)作、交流溝通能力等。
依據(jù)大數(shù)據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案、Python 程序設(shè)計課程標(biāo)準(zhǔn),對照大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)職業(yè)崗位對Python語言編程的要求,結(jié)合我校學(xué)生的基本學(xué)情分析,確立了該課程的教學(xué)目標(biāo):學(xué)會編程、學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會合作、學(xué)會表達即通過課程學(xué)習(xí)掌握編程語言的基本語法,建立程序設(shè)計的基本能力,同時通過項目的整個實現(xiàn)過程,培養(yǎng)學(xué)生就業(yè)時所需的職業(yè)素質(zhì)以及各項專業(yè)能力。并且在設(shè)置教學(xué)目標(biāo)時,不僅考慮到學(xué)生知識的學(xué)習(xí)與技能的訓(xùn)練,還在職業(yè)道德、團隊協(xié)作、精益求精、科學(xué)嚴謹?shù)染駥W(xué)生進行正確引導(dǎo)。
為了達到課程教學(xué)目標(biāo),課程組在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計過程中,認真參考某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)項目的開發(fā)流程,結(jié)合學(xué)生的基本學(xué)情,對企業(yè)項目進行本地化改造,改造成學(xué)生熟悉的“高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)”,基于項目教學(xué)的優(yōu)勢,進一步對本課程的教學(xué)內(nèi)容進行進一步優(yōu)化,以項目為主線,貫穿所有章節(jié)知識點,圍繞知識傳授、能力培養(yǎng)及價值塑造三方面,從多方位提升學(xué)生的程序設(shè)計水平和問題解決能力,在完整的綜合項目中提高學(xué)生的實踐技能和編程水平,以實現(xiàn)理論與實踐的深入融合,為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力奠定了良好基礎(chǔ),同時也通過Python程序設(shè)計課程的學(xué)習(xí),為后續(xù)學(xué)習(xí)人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等打好工具上的基礎(chǔ)[5]。
以“項目引領(lǐng),任務(wù)驅(qū)動”的理念為指導(dǎo),根據(jù)國家教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn),參考某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)項目的開發(fā)流程,結(jié)合學(xué)生的基本學(xué)情,對企業(yè)項目進行本地化改造,改造成學(xué)生熟悉的“高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)”,將課程進行模塊化設(shè)計,整體設(shè)計成1 個大項目以貫穿所有章節(jié)知識點。在教學(xué)設(shè)計中,建立了以“高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)”為項目主體,以界面設(shè)計、菜單選擇、循環(huán)訪問、異常處理、模塊化設(shè)計、信息存儲等為任務(wù),以使用print語句輸出界面、使用分支結(jié)構(gòu)進行菜單選擇、使用循環(huán)實現(xiàn)固定或不固定次數(shù)訪問等子任務(wù),形成了“項目-任務(wù)-子任務(wù)”三層教學(xué)體系,逐步細化分解,將一個完整的大項目拆解成若干個可實現(xiàn)、可操作的小任務(wù),并且將相關(guān)知識點貫穿于任務(wù)的學(xué)習(xí)中,同時隨著教學(xué)內(nèi)容的不斷深入,任務(wù)的難度也在逐漸增加,然后將這些成果進行組合疊加,即可完成項目的基本功能,最終通過綜合的案例實踐,完成項目的全部功能設(shè)計與代碼測試,見表1。
表1 “項目-任務(wù)-子任務(wù)”三層教學(xué)體系
為了切實落實習(xí)近平總書記提出的“立德樹人”根本任務(wù),教學(xué)設(shè)計過程時,本課程在參照企業(yè)生產(chǎn)流程,以項目實現(xiàn)為主線實施模塊化教學(xué)的同時,圍繞思政目標(biāo),結(jié)合課程知識點將社會主義核心價值觀、優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化、愛國主義、工匠精神、奮斗精神等思政內(nèi)容,有機、有效、有意地融入課程,旨在打造沉浸式課程思政模式,比如在任務(wù)1:界面設(shè)計中,主要學(xué)習(xí)Python的相關(guān)語法知識,主要任務(wù)是利用輸入輸出語句,完成學(xué)生信息管理系統(tǒng)的界面設(shè)計,而基礎(chǔ)語法部分是學(xué)習(xí)Python程序設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識,思政教育的主題確定為“夯實基礎(chǔ)”,引用荀子《勸學(xué)》中的語句“不積跬步,無以至千里;不積小流,無以成江?!盵6]告誡學(xué)生“成功的背后都需要持續(xù)的沉淀”;在任務(wù)2:菜單選擇中,主要學(xué)習(xí)Python 選擇結(jié)構(gòu)知識,利用Python 選擇結(jié)構(gòu)完成學(xué)生信息管理系統(tǒng)的菜單選擇,思政主題引入“人生選擇”的話題,以“兩彈一星”科學(xué)家錢學(xué)森學(xué)成歸國事跡為案例,將個人價值和國家利益緊密聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生做好人生選擇;在任務(wù)3:循環(huán)訪問中,主要學(xué)習(xí)for循環(huán)、while循環(huán)等循環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)系統(tǒng)的多次訪問,引入“重復(fù)的力量”的思政主題,以“大國工匠”為案例,激發(fā)學(xué)生領(lǐng)悟堅持的魅力和重復(fù)的價值等,具體見表2。
表2 具體任務(wù)中的思政元素
在具體的教學(xué)實施過程中,以高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)項目為引領(lǐng),并將課程相關(guān)理論知識融入項目的設(shè)計與實現(xiàn)過程,學(xué)生邊學(xué)習(xí)、邊實踐、邊思考、邊總結(jié),更好地發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。同時,為切實落實習(xí)近平總書記提出的“全員、全方位、全過程”育人的要求,本課程還引入了相關(guān)企業(yè)導(dǎo)師,采用線上線下混合式教學(xué)方式,教學(xué)過程貫穿課前、課中、課后三個階段,實現(xiàn)全過程育人。
在課前利用學(xué)習(xí)通平臺等引導(dǎo)學(xué)生在課前自主預(yù)習(xí),完成教師發(fā)布的相關(guān)微課視頻的學(xué)習(xí),做到新課先知。
在課中采用“任務(wù)驅(qū)動法”“案例教學(xué)法”等,課堂由任課老師主導(dǎo),按照提出任務(wù)——分析任務(wù)——參與協(xié)助——組織參與——舉一反三——評價總結(jié)等環(huán)節(jié)開展教學(xué),學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體,按照思考理解——討論發(fā)現(xiàn)——合作探究——展示匯報——鞏固練習(xí)等過程,完成小組的自主學(xué)習(xí)任務(wù)。并且在舉一反三環(huán)節(jié),除了利用學(xué)習(xí)通平臺完成理論知識的鞏固練習(xí)外,還使用頭歌實踐教學(xué)平臺進行實踐操作練習(xí),以實現(xiàn)理實一體化,鞏固學(xué)習(xí)成果。
在課后階段,為進一步提升學(xué)生的動手實踐能力、合作探究精神等,在頭歌實踐教學(xué)平臺發(fā)布課后作業(yè),鞏固課堂知識,具體見圖1。
圖1 任務(wù)驅(qū)動三環(huán)六步教學(xué)實施過程
以下是 Python 課程中循環(huán)結(jié)構(gòu)部分用 PBL 課程思政開展教學(xué)的實施過程,見表3。
表3 項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)實施過程
教學(xué)評價的方式,往往影響著教師教與學(xué)生學(xué)的方式,教學(xué)評價就是依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)過程及結(jié)果進行價值判斷并為教學(xué)決策服務(wù)的活動,是對教學(xué)活動現(xiàn)實的或潛在的價值作出判斷的過程。教學(xué)評價不僅是對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的考查,還是對教師教學(xué)效果的檢驗[7]。為了更加真實客觀地反映學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的問題分析及解決能力、綜合應(yīng)用能力以及動手實踐水平,依據(jù)本課程的教學(xué)目標(biāo),建立了包括過程評價、結(jié)果評價、增值評價、綜合評價等多樣化過程化的考核方式,如表4課程考核方式所示。
表4 課程考核方式
過程性評價貫穿課前、課中、課后三階段,主要包括課前學(xué)習(xí)通平臺學(xué)習(xí)情況、課前測試情況,課中考勤情況、隨堂練習(xí)、個人/小組分享情況、課堂互動情況,課后則包括課后預(yù)習(xí)以及課后實踐教學(xué)使用情況等;結(jié)果評價主要考核學(xué)生對課程知識點、技能點的掌握情況,以單元測試、頭歌實踐教學(xué)平臺上的綜合練習(xí)情況為主;增值評價主要考查所有同學(xué)在課程初始到期中、期中到期末,以及課程起始到課程結(jié)束的過程中,由老師對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)效率、任務(wù)參與等情況進行發(fā)展性評價;綜合評價主要考核學(xué)生在綜合項目的表現(xiàn)情況,綜合項目以小組合作的方式完成,考核時由學(xué)生小組進行展示講解,并且該小組成員根據(jù)個人的參與情況進行自我評價;教師和其他小組進行評價,包括四個部分:項目整體(是否運行正常、邏輯是否清晰)、演示匯報(演示是否正常、講解是否正常、PPT 是否精美)、小組提問(回答是否清晰準(zhǔn)確)、項目創(chuàng)新點等。
項目式教學(xué)在Python 程序設(shè)計課程教學(xué)改革的應(yīng)用探索,參考了某企業(yè)的信息管理系統(tǒng)項目的開發(fā)流程進行教學(xué)設(shè)計,結(jié)合學(xué)生的基本學(xué)情,對企業(yè)項目進行本地化改造,改造成學(xué)生熟悉的“高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)”,以項目實現(xiàn)為主線,貫穿所有章節(jié)知識點,圍繞知識傳授、能力培養(yǎng)及價值塑造三方面,從多方位提升學(xué)生的程序設(shè)計水平和問題解決能力,最終實現(xiàn)了學(xué)生信息管理系統(tǒng)從框架到內(nèi)涵的層層提升,變抽象為直觀,極大地提高了教學(xué)效果。然而,Python程序設(shè)計課程不僅是大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,同時也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)選修課,對于不同的專業(yè)相同的課程關(guān)注點必然有所不同,實施項目式教學(xué)還存在很多需要深入研究和探討的內(nèi)容,例如項目設(shè)計如何與專業(yè)結(jié)合、如何更有效地關(guān)注學(xué)生的增值性評價、如何利用現(xiàn)有平臺,提供更貼合專業(yè)的案例等,這些內(nèi)容不僅涉及課程內(nèi)容建設(shè),還關(guān)系到教師教學(xué)評價等,需要不斷實踐完善,后續(xù)將逐步完善課程教學(xué)體系,提高課程教學(xué)質(zhì)量,以期培養(yǎng)出更多高素質(zhì)、高技術(shù)技能人才[8]。