Python程序設(shè)計(jì)線上線下混合式課程教學(xué)改革研究

【摘 要】 Python程序設(shè)計(jì)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，其教學(xué)質(zhì)量關(guān)乎學(xué)生的編程能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。為了推動(dòng)學(xué)生向自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí)方向發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，并進(jìn)一步提升課堂教學(xué)效率與質(zhì)量，教師需要更新教育理念，將線上線下混合式教學(xué)視為高等教育改革的一個(gè)重要方向?；诖耍恼聦木€上線下混合式教學(xué)的角度出發(fā)，探討Python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革策略。

【關(guān)鍵詞】 Python程序設(shè)計(jì)；線上線下混合教學(xué)；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)

一、Python程序設(shè)計(jì)課程的建設(shè)發(fā)展歷程

Python，這一由Guido van Rossum于1989年創(chuàng)造的解釋型、高級(jí)編程語(yǔ)言，以其簡(jiǎn)潔易讀、學(xué)習(xí)曲線平緩、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，迅速在編程社區(qū)中贏得了廣泛認(rèn)可。自2016年教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)提出將Python語(yǔ)言作為程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)語(yǔ)言以來，Python在中國(guó)乃至全球的教育和編程領(lǐng)域都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。它不僅推動(dòng)了Python在中國(guó)的普及，還標(biāo)志著計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言教學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。2017年，IEEE Spectrum發(fā)布的編程語(yǔ)言排行榜中，Python首次登頂，這一排名不僅反映了Python在編程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，還體現(xiàn)了其社區(qū)支持、創(chuàng)新性和整體影響力。2018年9月，全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試增加了二級(jí)“Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”科目，并進(jìn)行了首次開考，這標(biāo)志著Python在中國(guó)正式納入了國(guó)家級(jí)的計(jì)算機(jī)等級(jí)考試體系，對(duì)推動(dòng)Python在中國(guó)的普及和教育具有重要意義。根據(jù)TIOBE編程語(yǔ)言排行榜顯示，2021年10月Python語(yǔ)言再次排名第一，這反映了Python在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用和持續(xù)增長(zhǎng)的影響力。無論是作為初學(xué)者的入門語(yǔ)言，還是作為專業(yè)開發(fā)者的首選工具，Python都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的生命力和廣泛的應(yīng)用前景。因此，Python語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)專業(yè)非常熱門的課程，并且深受學(xué)生歡迎和喜愛。

二、線上線下混合式教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)

線上線下混合式教學(xué)模式充分結(jié)合了傳統(tǒng)課堂與數(shù)字技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生提供了更加靈活、個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。線上教學(xué)能夠突破時(shí)空限制，使學(xué)生隨時(shí)隨地都能學(xué)習(xí)，同時(shí)利用豐富的數(shù)字資源增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)；線下教學(xué)則能確保師生間的深度互動(dòng)，及時(shí)解答疑惑，培養(yǎng)學(xué)生的社交技能。這種教學(xué)模式有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體而言，其優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

（一）強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性

線上線下混合式教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)主要建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、多元智能理論以及混合學(xué)習(xí)理論之上。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過程，而非被動(dòng)接受。這體現(xiàn)了線上線下混合式教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生在線上自主學(xué)習(xí)、探索，線下則通過教師的引導(dǎo)和同伴的協(xié)作進(jìn)一步深化和拓展知識(shí)。

（二）表現(xiàn)形式多樣化

多元智能理論認(rèn)為，每個(gè)人都擁有多種智能，而每種智能都有其獨(dú)特的發(fā)展方式和表現(xiàn)形式。線上線下混合式教學(xué)模式通過線上視頻、互動(dòng)工具以及線下實(shí)踐活動(dòng)等多樣化的教學(xué)方式和手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)掘他們的潛能，促進(jìn)他們?nèi)姘l(fā)展。

（三）提供豐富的學(xué)習(xí)路徑

混合學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)的有機(jī)結(jié)合，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。線上線下混合式教學(xué)模式中，線上學(xué)習(xí)可以提供豐富的學(xué)習(xí)資源和個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，線下學(xué)習(xí)則能夠確保學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和深度。兩者相互補(bǔ)充，共同促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步。

三、Python程序設(shè)計(jì)課程線上線下混合式教學(xué)改革的實(shí)踐

（一）教學(xué)內(nèi)容與資源建設(shè)

1. 優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

為了更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求并提升教學(xué)質(zhì)量，教師應(yīng)致力于優(yōu)化Python程序設(shè)計(jì)課程的結(jié)構(gòu)。首先，在課程中，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)制作并發(fā)布優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，如教學(xué)視頻、PPT、教學(xué)文檔等，并定期更新以保持內(nèi)容的時(shí)效性和新穎性。其次，教師應(yīng)注重重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的講授，幫助學(xué)生理解和掌握編程的基本概念和技能。同時(shí)，通過作業(yè)答疑、快速少量練習(xí)等方式加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。采用線上提問、線下討論、線上作業(yè)提交和批改等互動(dòng)教學(xué)方式，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也有助于教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并調(diào)整教學(xué)策略。此外，在Python程序設(shè)計(jì)課程中融入課程思政元素，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新精神，還可以提高學(xué)生的編程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。具體而言，可以從以下幾個(gè)方面入手：一是挖掘課程思政元素，在講述編程思想和方法時(shí)引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀和世界觀，在探討編程倫理和道德時(shí)教育學(xué)生遵守職業(yè)道德和法律法規(guī)，以培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和公民意識(shí)。二是結(jié)合實(shí)際問題開展案例教學(xué)，以增強(qiáng)課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性，例如在講述數(shù)據(jù)分析時(shí)引入環(huán)境污染、人口統(tǒng)計(jì)等社會(huì)問題，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。三是強(qiáng)化編程實(shí)踐中的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，通過分組合作、項(xiàng)目實(shí)踐等方式培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，并結(jié)合課程思政元素強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)成員之間的互相信任、互相支持以及共同奮斗的精神。

2. 豐富教學(xué)資源

豐富Python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)資源對(duì)提高學(xué)生的編程能力、計(jì)算思維以及解決領(lǐng)域問題的能力至關(guān)重要。教師應(yīng)基于以下教學(xué)目標(biāo)提供相應(yīng)的教學(xué)資源。（1）幫助學(xué)生理解計(jì)算思維、計(jì)算生態(tài)與模塊編程。在課程中，教師應(yīng)首先引導(dǎo)學(xué)生理解計(jì)算思維，將大問題拆解為小問題，并運(yùn)用邏輯判斷、循環(huán)控制、函數(shù)定義等編程方法逐步解決。同時(shí)，學(xué)生需要了解并掌握這些工具的基本使用，以便在不同的環(huán)境下都能高效地編寫代碼。教師還應(yīng)介紹模塊的基本概念，并演示如何使用Python的模塊進(jìn)行代碼組織和管理。（2）使學(xué)生熟練使用Python語(yǔ)言，具備獨(dú)立開發(fā)Python簡(jiǎn)單項(xiàng)目的能力。學(xué)生需要進(jìn)一步熟悉Python語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則、數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)定義等。教師可以設(shè)計(jì)一些實(shí)際的項(xiàng)目案例，讓學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中以提高編程能力。（3）為后續(xù)的Python高級(jí)應(yīng)用課程的教學(xué)打下基礎(chǔ)，使學(xué)生學(xué)習(xí)處理科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化、網(wǎng)絡(luò)爬蟲、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的知識(shí)并掌握高級(jí)開發(fā)技能。

（二）教學(xué)方法與手段創(chuàng)新

1. 采用翻轉(zhuǎn)課堂模式

借助國(guó)家精品線上課程以及與《Python程序設(shè)計(jì)與高級(jí)應(yīng)用》教材配套的學(xué)銀在線課程，通過“MOOC+SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，全面滲透以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。MOOC（大規(guī)模開放在線課程）以其開放性和大規(guī)模參與的特點(diǎn)，為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，但互動(dòng)性相對(duì)較弱，缺乏個(gè)性化教學(xué)。而SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）作為MOOC的有力補(bǔ)充，通過限制參與人數(shù)和增加互動(dòng)性，使教學(xué)更具針對(duì)性和實(shí)效性。翻轉(zhuǎn)課堂則顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)方式，將知識(shí)的傳授與內(nèi)化過程進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，讓學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)知識(shí)，課堂上則通過討論、實(shí)踐等方式深化理解和應(yīng)用。

在該教學(xué)模式下，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在課前通過MOOC平臺(tái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，了解基礎(chǔ)知識(shí)和核心概念，同時(shí)通過SPOC平臺(tái)為他們提供更加精細(xì)化的學(xué)習(xí)資源和指導(dǎo)，幫助他們解決學(xué)習(xí)中遇到的問題。課前，在學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布通知，內(nèi)容需體現(xiàn)兩個(gè)方面：一是課前預(yù)習(xí)的重要性，要讓學(xué)生明白預(yù)習(xí)是學(xué)習(xí)過程中不可或缺的一環(huán)，通過預(yù)習(xí)可提前了解課程內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，為課堂上的深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；二是預(yù)習(xí)內(nèi)容，主要包括課程的重難點(diǎn)知識(shí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)平臺(tái)上查閱并學(xué)習(xí)即將上課的知識(shí)單元內(nèi)容，預(yù)習(xí)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注基本概念、核心知識(shí)點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)，為課堂討論和互動(dòng)做好準(zhǔn)備。為方便學(xué)生隨時(shí)隨地接收學(xué)習(xí)通知，應(yīng)利用學(xué)習(xí)通APP的推送功能將課前預(yù)習(xí)通知及其他重要學(xué)習(xí)信息實(shí)時(shí)發(fā)送至學(xué)生的手機(jī)端，確保學(xué)生已下載并注冊(cè)學(xué)習(xí)通APP，并保持通知功能開啟狀態(tài)，以免錯(cuò)過重要信息。

課中，要密切關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，鼓勵(lì)他們將問題發(fā)布在班級(jí)討論區(qū)，以便教師及時(shí)了解學(xué)生的困惑，并準(zhǔn)備相應(yīng)的講解內(nèi)容。為幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)，需開展問題探究式討論，教師不僅要提供問題的答案，還要引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，同時(shí)還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，提出自己的觀點(diǎn)和見解。為了鞏固學(xué)生的知識(shí)，教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)課程和課堂練習(xí)中布置一些有針對(duì)性的任務(wù)，這些任務(wù)應(yīng)涵蓋課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶。

課后，教師可以使用PTA（程序設(shè)計(jì)輔助平臺(tái)）給學(xué)生布置作業(yè)。PTA提供了大量的按知識(shí)點(diǎn)細(xì)分的各個(gè)難度級(jí)別的編程題，教師可以根據(jù)學(xué)情選取適合的題目。學(xué)生可以通過PTA的自動(dòng)評(píng)測(cè)功能立即得知自己的代碼是否正確，并及時(shí)進(jìn)行修改和優(yōu)化，從而培養(yǎng)編程能力和解決問題的能力。教師還可以布置綜合性、探索性的作業(yè)或?qū)嶒?yàn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)緊密圍繞課程的核心知識(shí)點(diǎn)，確保學(xué)生在完成過程中能夠加深對(duì)課堂所學(xué)內(nèi)容的理解和應(yīng)用。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生將不同學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行有機(jī)融合，提升他們跨學(xué)科解決問題的能力，培養(yǎng)全面發(fā)展的綜合素質(zhì)。作業(yè)和實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有一定的實(shí)踐性和創(chuàng)新性，讓學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。例如，教師可以根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)一些具有實(shí)際意義的項(xiàng)目式作業(yè)，這類作業(yè)需要學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，從而提升他們的綜合實(shí)踐能力。教師還要對(duì)學(xué)生的作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行認(rèn)真批改和評(píng)價(jià)，以便及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并調(diào)整教學(xué)策略。

2. 引入項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)是以實(shí)際項(xiàng)目為導(dǎo)向，讓學(xué)生在解決問題的過程中掌握Python編程技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循由淺入深、由易到難的原則，既要讓學(xué)生能夠在完成項(xiàng)目的過程中獲得成就感，又要保證項(xiàng)目具有一定的挑戰(zhàn)性，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和求知欲。以數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目為例，學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中需要掌握Python的基本語(yǔ)法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)和庫(kù)等知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)還需要學(xué)習(xí)如何處理數(shù)據(jù)缺失、異常值等問題，以及如何選擇合適的分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。通過完成這一項(xiàng)目，學(xué)生不僅能夠掌握Python編程技能，還能夠提升解決實(shí)際問題的能力。為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，教師可以通過組織學(xué)生進(jìn)行小組討論、開展編程競(jìng)賽、鼓勵(lì)學(xué)生參與開源項(xiàng)目等多種措施，讓學(xué)生充分展示自己的才華，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目拓展，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的基礎(chǔ)上自主設(shè)計(jì)新的項(xiàng)目或功能。這樣不僅能讓學(xué)生更深入地了解Python編程的實(shí)際應(yīng)用，還能讓他們?cè)趯?shí)踐中不斷提高自己的編程技能。

3. 實(shí)施綜合評(píng)價(jià)

為了有效融合線上與線下學(xué)習(xí)，可采用以下評(píng)價(jià)方式：（1）在線觀看視頻時(shí)間：通過記錄學(xué)生在線觀看教學(xué)視頻的時(shí)間，間接評(píng)估學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的關(guān)注度和投入程度，這也能在一定程度上反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。（2）單元測(cè)試：通過設(shè)置線上單元測(cè)試定期檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。這種評(píng)價(jià)方式具有及時(shí)性和針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。（3）參與在線話題討論：通過鼓勵(lì)學(xué)生參與在線話題討論，評(píng)估學(xué)生的思考深度、交流能力和協(xié)作精神，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。（4）探究性作業(yè)完成情況：探究性作業(yè)是線下學(xué)習(xí)的重要組成部分。通過對(duì)學(xué)生完成探究性作業(yè)的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以了解學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解程度和應(yīng)用能力。

在評(píng)價(jià)過程中，應(yīng)注重將過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，以全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。過程性評(píng)價(jià)中，通過在線觀看視頻時(shí)間、單元測(cè)試、參與在線話題討論等方式，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行持續(xù)關(guān)注和評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)問題并提供及時(shí)的反饋和指導(dǎo)，幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和提高學(xué)習(xí)效率。終結(jié)性評(píng)價(jià)中，則通過傳統(tǒng)的考試形式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行總體評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)方式可以全面檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握程度和應(yīng)用能力，也能為學(xué)生提供一種自我檢驗(yàn)和自我提升的機(jī)會(huì)。

四、結(jié)語(yǔ)

Python程序設(shè)計(jì)線上線下混合式教學(xué)改革旨在通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與資源建設(shè)、創(chuàng)新教學(xué)方法與手段來提高課程的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，針對(duì)學(xué)生實(shí)際情況和教學(xué)要求，教師應(yīng)繼續(xù)探索和完善線上線下混合式教學(xué)模式，通過不斷實(shí)踐和總結(jié)充分發(fā)揮線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，為培養(yǎng)新時(shí)代的高素質(zhì)人才奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張婷燕，王劍宇，田家遠(yuǎn). Python程序設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革實(shí)踐探索［J］. 電腦知識(shí)與技術(shù)，2024，20（06）：27-29+36.

［2］ 李沁穎. 線上線下混合式教學(xué)模式下新工科課程的構(gòu)建與實(shí)踐：以Python程序設(shè)計(jì)課程為例［J］. 電腦知識(shí)與技術(shù)，2023，19（22）：153-156.

［3］ 樊廣軍. 線上線下混合式教學(xué)模式在C++程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用課程教學(xué)中的實(shí)踐［J］. 大學(xué)，2023（05）：132-135.

全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目”（項(xiàng)目編號(hào)：2023-AFCEC-344）。