基于“雨課堂”的Python語言程序設(shè)計(jì)課程混合式教學(xué)的研究

王吉平 王宇洋

摘? 要：為了培養(yǎng)具有較強(qiáng)知識獲取能力、知識工程能力和創(chuàng)新能力的高質(zhì)量人才，應(yīng)用型高校需要對新工科背景下的Python語言程序設(shè)計(jì)課程進(jìn)行教學(xué)改革。分析課程教學(xué)現(xiàn)狀，在課程群建設(shè)、線上線下混合式教學(xué)、案例教學(xué)和過程性考核等方面進(jìn)行探索并采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。這些措施的實(shí)施不僅能有效提高學(xué)生的計(jì)算思維、實(shí)踐創(chuàng)新能力，還能為其他程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革提供思路、方法和工具。

關(guān)鍵詞：Python；程序設(shè)計(jì)；混合式教學(xué)

中圖分類號：TP39；G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）24-0170-05

Research on Blending Learning of Python Language Programming Course

Based on Rain Classroom

WANG Jiping， WANG Yuyang

（Nanjing University of Science and Technology Zijin College， Nanjing? 210023， China）

Abstract： In order to cultivate high-quality talents with strong knowledge acquisition ability， knowledge engineering ability， and innovation ability， applied universities need to reform the teaching of Python language programming courses in the context of new engineering. Analyze the current situation of course teaching， explore and take corresponding improvement measures in the construction of course clusters， online and offline blending learning， case teaching， and process assessment. The implementation of these measures can not only effectively improve students' computational thinking and practical innovation abilities， but also provide ideas， methods， and tools for the teaching reform of other programming courses.

Keywords： Python; programming; blending learning

0? 引? 言

人工智能作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，在高校重點(diǎn)課程中得到了高度重視。大量開源的Python程序庫的出現(xiàn)，推動了人工智能的發(fā)展，并使得Python語言成為研究人工智能的首選語言[1]。改革將有助于提高Python語言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)際工程問題的能力，從而實(shí)現(xiàn)新工科建設(shè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)習(xí)編程對于掌握人工智能、數(shù)據(jù)分析和科學(xué)計(jì)算等技術(shù)至關(guān)重要，因?yàn)樗梢耘囵B(yǎng)解決問題的能力。作為高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門通識類課程，Python語言程序設(shè)計(jì)既適合初學(xué)者，又在各個行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)過近年來的實(shí)踐，以“線上線下”混合式教學(xué)作為教學(xué)方式的Python語言程序設(shè)計(jì)課程取得了較好的效果。因此，本文探究“線上線下”混合式教學(xué)的優(yōu)勢，完善雨課堂教學(xué)實(shí)施過程，建立評價體系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)計(jì)算思維和創(chuàng)新能力，為學(xué)生未來專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的編程基礎(chǔ)。

1? 雨課堂平臺介紹

“雨課堂”是由清華大學(xué)研發(fā)的一款混合式智慧教學(xué)工具。我們利用它在線上線下實(shí)現(xiàn)全景式教學(xué)，這樣的教學(xué)模式更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，減少了學(xué)生只在期末進(jìn)行沖刺學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，從而顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[2]。在課前，教師會利用在線教育平臺“雨課堂”下發(fā)重點(diǎn)預(yù)習(xí)資料，提醒學(xué)生提前預(yù)習(xí)，為下一堂課做好準(zhǔn)備。同時，對學(xué)生進(jìn)行簡短的在線學(xué)習(xí)測試，并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行精準(zhǔn)分析和評估，以便及時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，提高教學(xué)效果。

課堂上，教師會開展考勤、提問和師生互動等活動，積極引導(dǎo)學(xué)生參與課堂教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度。課后，根據(jù)學(xué)生的課堂反饋和表現(xiàn)，教師會補(bǔ)充重點(diǎn)學(xué)習(xí)資料，并定期進(jìn)行階段性測試，通過測試結(jié)果不斷完善教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，使教學(xué)活動形成一個可持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)[3]。Python“雨課堂”班級概況如圖1所示。

2? Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

人工智能（AI）技術(shù)正快速普及，并廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧教育、智慧城市等領(lǐng)域[4]。2018年，教育部下發(fā)了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計(jì)劃》，旨在引導(dǎo)高校加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，提高人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)水平。目標(biāo)是到2020年優(yōu)化學(xué)科體系布局，到2025年提升創(chuàng)新和培養(yǎng)質(zhì)量，到2030年成為該領(lǐng)域的核心力量和人才培養(yǎng)高地[5]。

由于疫情的影響，在線教學(xué)在后疫情時代的Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中變得越來越重要。越來越多的學(xué)校和機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始通過在線教學(xué)平臺，如MOOC、線上直播等，提供Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)。Python語言課程群如圖2所示。

然而，在線教學(xué)也帶來了一些挑戰(zhàn)：在線課堂缺乏面對面互動，不容易建立教師—學(xué)生信任關(guān)系，學(xué)生難以及時獲得反饋，以及在線教學(xué)環(huán)境的不穩(wěn)定性等問題。

因此，在后疫情時代的Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)中，應(yīng)該深入研究如何有效提高在線教學(xué)的效果。這可以通過改善教學(xué)方法和環(huán)境，采用混合式教學(xué)模式，加強(qiáng)教學(xué)評價體系等方式來實(shí)現(xiàn)。此外，學(xué)校和機(jī)構(gòu)也應(yīng)該不斷改進(jìn)并升級自己的在線教學(xué)平臺，以更好地適應(yīng)市場需求。

3? 在線教學(xué)存在的問題

隨著科技的不斷發(fā)展，線上教學(xué)在高校課堂中越來越普遍，Python語言程序設(shè)計(jì)課程也不例外。然而，線上教學(xué)在教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果上存在一些問題，具體如下：

1）學(xué)生對Python編程的認(rèn)知不足：Python編程在當(dāng)前許多大學(xué)中已逐漸成為首選編程語言，這歸因于其簡單易懂的特性。然而，對于初入大學(xué)的大一學(xué)生而言，由于缺乏計(jì)算機(jī)編程知識和專業(yè)核心課程的接觸，以及缺乏足夠的社會實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，他們很難意識到編程對其未來的重要性。從而很難完成從傳統(tǒng)思維到編程思維的轉(zhuǎn)變。特別是非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，他們沒有明確地了解計(jì)算機(jī)編程的目的，以及編程的應(yīng)用范圍，對編程的學(xué)習(xí)積極性不高。這就需要教學(xué)內(nèi)容在理論和實(shí)踐結(jié)合上進(jìn)行改進(jìn)，以讓學(xué)生明確編程學(xué)什么，以及如何靈活應(yīng)用。

2）技術(shù)問題：線上教學(xué)的技術(shù)問題是比較明顯的，如教學(xué)設(shè)備的缺失或者網(wǎng)絡(luò)問題，都會導(dǎo)致課堂上的效率降低。

3）缺乏互動性：線上教學(xué)中，教師與學(xué)生的互動性受到了一定的限制，學(xué)生的疑問難以在課堂上得到及時解答，也難以在課堂上產(chǎn)生更多的互動。

4）課堂氛圍：實(shí)際編程實(shí)踐是訓(xùn)練計(jì)算機(jī)編程思維的重要途徑，但是，現(xiàn)有的教學(xué)模式卻過于依賴于教師指導(dǎo)。在上機(jī)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生僅需要在給定的語句基礎(chǔ)上補(bǔ)充缺失的代碼，這不利于學(xué)生的真實(shí)編程能力的提升。缺乏主動思考和創(chuàng)新性思維的鍛煉，對培養(yǎng)應(yīng)用型人才和工程化思想提出了挑戰(zhàn)。如果能夠更好地設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在獨(dú)立思考和嘗試的過程中不斷完善編程技能，將有助于培養(yǎng)更加高素質(zhì)的計(jì)算機(jī)編程人才。

5）課件質(zhì)量問題：學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程思維必須要不斷實(shí)踐。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)方式更多的是教師的講解，學(xué)生的參與和互動不夠豐富。以循環(huán)結(jié)構(gòu)中的for循環(huán)和while語句為例，單純的理論課堂并不能讓學(xué)生真正感受到這兩種循環(huán)方式的異同，更不能深刻理解“死循環(huán)”。因此，學(xué)生無法充分發(fā)揮自主性，影響培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

針對Python語言程序設(shè)計(jì)課程在線教學(xué)中存在的問題，一些學(xué)者已經(jīng)提出了一系列的改革措施。有的研究者強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要性，并將MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合作為解決方案。也有學(xué)者從應(yīng)用和實(shí)踐的角度考慮，探索如何利用案例教學(xué)法來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。有的研究則討論了如何組織線上和線下的資源，通過混合式教學(xué)模式來實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。其他學(xué)者則考慮了立體化教材資源建設(shè)的內(nèi)容[6-8]。雖然已有一些研究者從教學(xué)方式、教學(xué)手段、教材規(guī)劃等方面提出了一些提升課程質(zhì)量的措施，但是總體上還不夠成熟，仍有很大的改進(jìn)空間。

4? 教學(xué)原則

在應(yīng)用型高校中開展Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)，需要遵循以下幾個方面的原則：

1）注重實(shí)際應(yīng)用：在應(yīng)用型高校中，課程應(yīng)該注重實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)Python語言的同時，能夠掌握該語言的實(shí)際應(yīng)用方法。

2）加強(qiáng)實(shí)踐性：課程設(shè)置應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)踐性，給學(xué)生提供充足的實(shí)踐機(jī)會，使他們能夠更好地理解Python語言程序設(shè)計(jì)的運(yùn)用。

3）注重教學(xué)環(huán)境：應(yīng)用型高校的教學(xué)環(huán)境非常重要，應(yīng)該注重設(shè)備的配置，軟件的更新，以及師資的水平，以確保學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境。

4）靈活的教學(xué)方式：應(yīng)用型高校的課程應(yīng)該靈活，滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需求，使他們能夠以自己的方式學(xué)習(xí)。

5）定期評價：應(yīng)用型高校的課程應(yīng)該定期評價，以確保學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。綜上所述，在應(yīng)用型高校中開展Python語言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)，需要從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、課程管理等方面進(jìn)行全面改革，以提高課程的實(shí)效性[9]。

應(yīng)用型本科Python課程組織結(jié)構(gòu)如圖3所示，具體教學(xué)案例如圖4所示。

5? 基于雨課堂的混合式教學(xué)實(shí)踐

基于雨課堂的混合式教學(xué)是一種將線上課堂與線下課堂有機(jī)結(jié)合的教學(xué)模式。該模式通過使用雨課堂等線上課堂平臺，將課堂內(nèi)容、作業(yè)、資料等線上資源與線下實(shí)踐活動、小組討論、項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)等相結(jié)合，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[10]。

在雨課堂環(huán)境下，教師可以在線制定課程大綱，發(fā)布課前預(yù)習(xí)資料、課堂PPT等，學(xué)生可以在線提交作業(yè)、參與課堂答疑等。此外，教師還可以組織線下課堂。線下課堂旨在深化學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

混合式教學(xué)能夠充分利用線上與線下資源，避免了純線上課堂的單一性和純線下課堂的難以控制性，更好地滿足學(xué)生的多元化學(xué)習(xí)需求。

具體教學(xué)計(jì)劃分為三部分：線上自學(xué)、線下課堂和綜合評價。

5.1? 雨課堂預(yù)習(xí)實(shí)現(xiàn)線上自學(xué)

上課前，我們要做好充分的準(zhǔn)備，讓學(xué)生了解和理解每節(jié)課的教學(xué)目的、要點(diǎn)和任務(wù)。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，觀看課程章節(jié)中的教學(xué)PPT，完成測試并回答問題。在此過程中，教師可以在線回答學(xué)生的問題，并完成學(xué)生考試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)。學(xué)生也可以在討論區(qū)與老師和學(xué)生或?qū)W生進(jìn)行交流和討論?！坝暾n堂”上課作答情況如圖5所示。

5.2? 雨課堂練習(xí)輔助線下課堂

在線下課堂上，教師將根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，結(jié)合本節(jié)的教學(xué)要點(diǎn)，通過小組討論、團(tuán)隊(duì)合作、現(xiàn)場答疑、翻轉(zhuǎn)課堂、展示經(jīng)典案例和拓展思維訓(xùn)練，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

5.3? 雨課堂系統(tǒng)綜合評價

最終分?jǐn)?shù)由在線自學(xué)分?jǐn)?shù)、線下課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成和最終評估組成，根據(jù)每個部分的比例計(jì)算最終得分。其中，線上自學(xué)成績根據(jù)平臺制定的規(guī)則進(jìn)行評估，線下課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況由教師根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況給出，最終考試成績根據(jù)學(xué)校統(tǒng)一安排的線上考試進(jìn)行評估。學(xué)期末“雨課堂”教學(xué)課程考核方案如圖6所示。

5.4? 利用雨課堂開展學(xué)習(xí)社交化分析

社交化學(xué)習(xí)資源是在線學(xué)習(xí)效果評估的重要因素之一。通過在線互動，社交化學(xué)習(xí)資源可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并幫助教師更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。社交網(wǎng)絡(luò)分析可以幫助教師實(shí)時了解學(xué)生之間和師生之間的互動關(guān)系，進(jìn)而鼓勵學(xué)生參與更多的討論和互動，通過交流解決問題。教師的引導(dǎo)有助于學(xué)生更快地適應(yīng)在線交互學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性[11]。

6? 雨課堂混合式教學(xué)考核評價體系構(gòu)建

構(gòu)建一個有效的混合式教學(xué)考核評價體系，是提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的關(guān)鍵因素[12]?；旌鲜浇虒W(xué)考核評價體系應(yīng)該從以下幾個方面進(jìn)行構(gòu)建：

1）綜合評價：將線上、線下教學(xué)活動結(jié)合起來，進(jìn)行綜合的評價，使得評價體系更全面、準(zhǔn)確。

2）課堂表現(xiàn)：線下課堂的表現(xiàn)分?jǐn)?shù)占課程總分的一部分，考核學(xué)生的課堂參與積極性、知識掌握情況等?！坝暾n堂”檢查學(xué)生上課人數(shù)如圖7所示。

3）線上作業(yè)：通過線上作業(yè)評價學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解程度，以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性?！坝暾n題”教學(xué)課程題庫內(nèi)容如圖8所示。

4）實(shí)際應(yīng)用：將學(xué)生在課程中所學(xué)到的知識應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，以評價學(xué)生的實(shí)踐能力。

5）考試成績：期末考試成績是評價學(xué)生知識掌握情況的重要指標(biāo)。

除了上述幾點(diǎn)，在構(gòu)建混合式教學(xué)考核評價體系時，還可以考慮學(xué)生的反饋、課堂技能評價、論文、實(shí)驗(yàn)等多種評價方式?；旌鲜浇虒W(xué)考核評價體系的構(gòu)建需要老師充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、課程內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)等。

7? 結(jié)? 論

總之，混合式教學(xué)模式在Python語言程序設(shè)計(jì)課程中具有重要意義。老師要充分理解其核心本質(zhì)，平衡師生關(guān)系，根據(jù)實(shí)際情況，以問題為導(dǎo)向，科學(xué)原則為指導(dǎo)，精心設(shè)計(jì)課前活動，促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化知識，提高他們的綜合應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康艷霞.基于“雨課堂”的《C語言程序設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究 [J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)：上旬刊，2020（8）：26-27.

[2] 沈翠新.“Python語言及其應(yīng)用”項(xiàng)目化課程的改革與實(shí)踐 [J].深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，21（5）：71-77.

[3] 陳劍洪.Python程序設(shè)計(jì)課程探討 [J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2022，43（11）：190-191.

[4] 裴立妍.基于網(wǎng)絡(luò)課程的混合教學(xué)模式研究 [D].西安：西北大學(xué)，2013.

[5] 李向群，許新征，高娟.混合教學(xué)模式下Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革探索 [J].軟件導(dǎo)刊，2022，21（7）：45-48.

[6] 李峰，常郝，楊威.線上線下混合教學(xué)模式的Python課程改革 [J].福建電腦，2021，37（7）：134-136.

[7] 楊波，劉文彬，龔春紅，等.面向計(jì)算思維能力培養(yǎng)的Python課程 [J].計(jì)算機(jī)教育，2021（2）：94-98.

[8] 冀全朋，嚴(yán)海升.Python 程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐——基于項(xiàng)目教學(xué)模式 [J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2021（11）：90-95.

[9] 嵩天，黃天羽，禮欣.Python語言：程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的理想選擇 [J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（2）：42-47.

[10] 丁毅濤.基于線上線下的Python程序設(shè)計(jì)語言教學(xué)改革探索 [J].科技風(fēng)，2021（28）：114-116.

[11] 劉君.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”背景下“雨課堂”的教學(xué)實(shí)踐——以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)為例 [J].廈門城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，19（1）：44-48.

[12] 王婉星.基于“雨課堂”的Python課程教學(xué)改革 [J].科教導(dǎo)刊，2021（20）：148-150.

作者簡介：王吉平（1980.09—），女，漢族，河南平頂山人，講師，碩士研究生，研究方向：機(jī)電液一體化設(shè)計(jì)。

收稿日期：2023-03-06

基金項(xiàng)目：南京理工大學(xué)紫金學(xué)院2022年教育教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（20220101009）