新工科背景下Python语言课程教学改革

王春，肖建于，沈龙凤，赵兵

（淮北师范大学 计算机科学与技术学院，安徽 淮北 235000）

0 引言

教育部在2017年通过“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，提出新工科建设的理念并开启新工科建设模式［1］.新工科建设对高校的工科专业人才培养模式提出新的要求，主要有：（1）专业建设要满足新经济、新技术、新产业的需求；（2）课程体系和教学内容要满足产业发展对人才的需求；（3）以学生为中心，用新技术改进教育模式［2］.因此，更新课程培养体系和内容，改善课堂教学手段和方法，培养学生的自主学习能力，提升学生的动手实践和解决实际问题的能力对于高校推动新工科建设具有重要意义.

Python语言能够广泛运用于人工智能、大数据和科学计算等领域，各大高校都把Python语言课程作为计算机类相关专业的重要编程语言类课程［3］.本文首先归纳应用型本科高校Python语言课程教学中存在的共性问题，针对这些问题开展的教学改革，旨在为该类课程的教学改革提供可借鉴的思路和方法.

1 Python语言课程教学中存在的问题

对于大多数的应用型本科高校，当前Python语言课程教学存在的主要问题有：（1）授课教师之间缺少沟通和交流，不能取长补短，不能在教学上互相帮助；（2）教师授课以填鸭式教学为主，缺乏与学生的互动交流，教学不能以学生为中心；（3）教师信息化观念落后，不能充分利用网络和多媒体资源，教学资源匮乏；（4）教师往往缺乏对学生学习主动性的积极引导，不能做到授人以鱼不如授人以渔；（5）现有的考核方式较为单一，大多采用期末试卷笔试加平时考勤的综合成绩评定方式，只能考查出学生对于知识点的接受能力，无法考查出学生对于知识的运用能力，导致学生动手能力较弱.

针对上述问题，有学者提出Python课程教学改革的相关措施.嵩天等［4］从培养计算思维角度阐述Python教学改革必要性.文献［5-6］提出MOOC结合翻转课堂的学习模式.也有学者从应用与实践的视角，探索Python案例教学法［7-9］.徐娟等［10］探索计算机辅助教学来促进学生的学习积极性、主动性和趣味性.有些研究探讨如何运用混合式教学模式，合理组织线上和线下资源开展教学［11-12］.王德志等［13］则讨论立体化Python教材资源建设的内容.已有研究者从教学方式、教学手段、教材规划等方面对Python课程教学质量的提升给出改善措施，但总体并未形成体系，对于以新工科和教育认证为背景的Python语言课程的改革还远远不够.

2 教学改革措施

2.1 基于课程群打造教学团队

在组建Python语言课程教学团队时采用基于课程群的方法，如图1所示，Python语言程序设计的先修课程为程序设计基础，后续课程为机器学习和智能优化算法，将这些课程的老师都纳入Python教学团队.程序设计基础的教师主要负责语言基础和学生计算思维的培养，机器学习课程的老师则能够提供项目驱动和案例式教学的帮助.课程群内的教师，可以很好地进行教学内容的整合和优化，组织在一起进行教研项目的申报和大学生相关学科竞赛的指导.这种教学团队建设，能够有利于不同课程知识点之间的交叉和迁移学习，并有利于教师知识水平和队伍专业素养的提高.

图1 Python语言课程群

2.2 基于蓝墨云班课开展线上线下混合式教学

笔者基于蓝墨云班课开展线上线下混合式教学.如图2所示，对于每一章节内容的学习，首先让学生通过网络视频资源开展预习和自主学习，网络视频资源可以是MOOC平台上的“国家精品课程”，也可以从网络下载资源到本地并上传到云班课的资源板块里.接着，在线下的课堂教学中，教师主要讲解章节内容的重点和难点，并对学生自主学习的疑惑之处进行解答.课堂上可通过云班课开展课堂签到、问卷调查、分组讨论、随堂测试等互动式学习.进一步，学生课后通过如北京理工大学开发的Python123平台开展题库和实际编程练习.最后，教师通过云班课对学生整个学习周期中遇到的问题开展答疑，并对章节课程内容做相关总结.这种混合式教学模式，可以让老师及时跟踪了解学生的学习情况，加强对学生学习过程的管理，学生也能提高学习效率.

图2 线上线下混合式教学模式

2.3 以学生为中心，基于校企共建课程资源协同育人

新工科背景下要求课程教学必须以学生为中心，重在培养学生独立学习和自主学习的能力.笔者一直坚持让学生成为课程的主人并参与到实际教学活动的建设中.教师的任务是从网络等平台搜集整合优质资源供学生学习，比如微信公众号Python小屋、Python作业辅导员.此外，教师也提供一些比赛平台和省级大学生创新项目，让学生通过参加比赛进一步提升编程能力.学生自主学习的成果，又往往能够丰富教师的教学案例和教学平台资源，从而实现师生共建课程.

为能够让学生学到的知识满足企业就业需求，学院先后和无锡极客信息技术有限公司、安徽数家信息科技有限公司联合建立企业实践基地，并据此建立校企协同育人项目.学生有足够的学时能够到基地开展实际项目训练，了解企业文化，适应企业环境，全面提升工作技能，企业的老师也会来到学院开展课程建设，能够有效协助授课教师开展案例和项目式教学.

2.4 基于项目案例式教学激发学生学习兴趣

案例式教学法是一种启发式教学方法，该方法一方面能够让枯燥的知识实例化和具体化，能够让学生深刻了解所学知识的实际运用；同时，这种教学方法能够让教师把自己的科研成果与课堂教学进行有机结合.课程团队近年来鼓励采用案例式教学，所采用的案例一些来源于网上，另一些来源于教师自己的科研成果，所讲案例涉及到机器学习、演化计算和数理统计等多个方面.图3为笔者讲述内置数据类型时采用的好好学习，天天向上案例［14］.案例讲解后，学生通过云班课表达自己学习后的启发，从图3中可以看出，学生通过案例不仅学到知识，而且感悟到努力学习的重要性，这很好地起到课程思政的作用.

图3 基于蓝墨云班课的案例教学示例

2.5 基于过程性考核优化课程考核方法

课程考核的改革应该抛弃“重结果，轻过程”的思想，加强对能够体现学生团队协作、克服困难、寻求方法、创新实践和实际动手能力的学习过程的考查.

课程团队也基于过程性考核对考试模式进行改革，主要体现在2个方面：第一，增加对学生课堂表现的考查.将学生课堂参与讨论的积极程度、实验课中对项目完成的贡献情况、章节单元测验纳入考核体系，这些都可以在蓝墨云班课上通过学生的经验值进行体现；第二，针对不同专业的Python课程开展柔性考核方式.比如对于数据科学与大数据专业，其开设的“面向数据科学的编程语言（Python）”为必修课，除课程期末试卷考查外，增加实践环节的考核，课程结束后开设课程设计来考查学生编程实战能力.而对于计算机科学技术（专升本）专业，其开设的“Python语言程序设计”为选修课，期末考查学生需独立设计一个小系统并采用课程报告介绍系统功能和实现过程.这种柔性考核方式能够如实反映学生运用理论知识解决实际问题的能力.

3 教学改革效果反馈

以2020级计算机科学与技术（专升本）1班的“Python语言程序设计”课程为例，在课程结束后，对学生进行课程教学模式满意度问卷调查.共发放问卷64分，收回有效问卷64份，调查结果如表1所示.

表1 “Python语言程序设计”教学模式满意度问卷调查

由问卷调查以及学生平时的反馈可以看出，学生接受和认可教学改革.通过教学改革，能够有效利用教学资源，做到以学生为中心，提高学生的学习效率，增强学生的自主学习能力.但是，在教学改革中也遇到一些困难，主要就是有部分学生对课程的兴趣依然一般.如何有效地设计教学案例，合理开展差异化教学，进一步激发学生的学习兴趣，是一项长期而艰巨的任务.

4 总结

新工科建设对应用型本科高校的人才培养提出更高的要求，Python作为高级程序设计语言对于知识应用能力的要求较高.本文针对当前Python教学中存在的问题从教学团队建设、教学模式转变、教学资源建设、案例式教学方法、课程考核方式方面提出教学改革措施.通过这些措施的实施，能够有效提升教师的教学质量，激发学生的学习兴趣，增强学生的实践能力，培养学生的创新意识，能够适应新时代、新经济和新技术的发展需求.

“互联网+”下如何整合优化课程资源并开展教材建设，对于提高Python教学质量具有重要的意义.此外，在教学过程中如何做到课程思政，以加强学生的思想道德素质和社会责任感，也是新工科背景下Python语言课程教学改革的一个重要关注点.