Python在线课程和项目驱动制相结合的教学模式探索

胡文杰，谢娜

（咸阳职业技术学院，陕西 咸阳 712000）

0 引 言

2016年3月，谷歌围棋人工智能机器人“阿尔法狗”战胜韩国棋手李世石。该事件刷新了科研界对人工智能的认知，从此Python编程语言便长期位于编程语言排行榜的榜首。就业市场对Python工程师的需求日益增加，促使很多高等教育院校理工类专业都将Python语言定为核心专业课程，中小学也逐渐在信息技术教育中融入Python编程。与此同时，有关Python的在线教学开始盛行。在实际的教学过程中，在线开放课程是由多位教师所组成的教学群体共同协作创建的一系列教学课程。比如在学堂在线软件上发布的“Python技术应用”这门课，最大限度地使用现代化信息技术手段，采用在线开放课程的教学形式实现Python教学，让学生提前完成线上预习、课中积极参与讨论、课后进行习题巩固的方式能够保证学生把知识学深学透，可有效解决新冠疫情特殊时期学生不能进行线下学习的矛盾问题；“Python技术应用”课程的制作团队在落实在线开放课程教学工作的过程中，力求使教育教学理念和职业化培养观念与时俱进，在秉持学生在教学过程中占据主体地位的认知之外，应积极发挥教师团队的引导而不是灌输作用，为社会电子信息与软件工程领域的用人单位培养更多优秀的职业人才。

项目驱动制教学方法就是摒弃传统的讲解式教学，引入相应的项目来指导学生理论实践、加强知识综合运用的教学方式。该方法是一种建立在建构主义学习理论基础之上的教学方法。建构主义学者们认为，学习是对学习目标的创建以及对所学知识的深入领会和充分利用的过程。学习者是在教师群体的共同教育下对所学知识进行构建的创造者，而不是教师所教授知识的被动接受者；教师需要在学生进行知识构建时提供必要的帮助，而不是对学生所学知识进行作用甚微的直接灌输。

项目驱动制教学方法，必然会克服传统纯理论教学的缺点。教师群体可以采用将多个理论知识点映射为与企业实际应用相似度极高的项目来促进学生进行相应内容的开发和研究。并在学生开发项目的过程中，讲解开发本项目所涉及的理论知识点，从而加深学生对理论知识的理解，并消除单纯讲解理论知识课堂氛围沉闷乏味的弊端。提高学生实际项目中的问题处理能力，消除学生的畏难情绪，提高学生的学习主动性。

1 Python在线课程和项目驱动制相结合教学模式的教育理念

本文以“Python技术应用”课程为研究对象，融入当前教育环境下高等职业教育所面临的困难与机会，以在线课程（线上）和项目驱动制（线下）课程相结合，全面提高教学效果。

整个项目驱动式Python教学模式的实践主要包含以下几个教学环节：学生课前预习、项目需求描述、项目需求分析、项目开发实现、理论知识讲解、项目交流及总结、课后答题巩固。教师群体可以在课前将需要学生预习研讨的演示文稿、思考问题、项目需求等教学内容在学堂在线平台的“Python技术应用”课程中进行录入并发送给学生，学生课前利用5～10分钟的时间进行预习，操作界面如图1所示。

图1 “Python技术应用”课前预习模块

在项目需求分析阶段，教师最好使用有效简洁的语言带领学生一起分析项目需求，并使用原型创建软件绘制满足对应需求的项目原型；项目开发实现阶段和理论知识讲解阶段，可以融合成一个阶段穿插进行，学生在开发项目过程中遇到新的技术困难时，教师剖析解决这个困难学生需要学习哪些新的理论知识，教师在完成新理论知识的讲解后，让学生再次进入上次暂停的项目继续实施项目的开发过程，直至项目最终完成开发和测试。同时，让学生在参与完项目的开发和测试之后，对整个过程进行总结和讨论，所谓“三人行，必有我师”，不同的观点会激发不同的教学感受，并有可能让教师对教学过程中的某个环节或知识点的重新构建产生新的思路，达到“教学相长”的目的。课堂结束之后，可以通过在教学软件平台上发布相应的练习题（包括客观题和主观题），要求学生完成作答，从而达到巩固课堂学习的目的，操作界面如图2所示。

图2 “Python技术与应用”课后习题模块

2 Python在线课程和项目驱动制相结合教学模式的实施过程

该研究所涉及的Python编程语言理论知识、教育理论知识、Python项目等内容，可供借鉴的资料充裕，为课题研究提供了充分的理论依据。从相关资料入手可以较成功地完成科研任务，灵活运用不同学科的知识和思路还可以提高研究效率，改善研究方法。良好的校企合作为Python线下课程选取难度适中、应用性强的项目案例提供大量的资源。

“Python技术应用”在线课程已经在咸阳职业技术学院电子信息学院屈毅教授的带领下阶段性完成，并在“学堂在线”平台上运行，运行界面如图3所示。这个在线课程作为研究的实施前提和先决条件，是学生小组预习课程的主要平台以及实现认知和交流的重要载体。

图3 “Python技术应用”课程运行模块

整个教学过程的基础是在计算机上安装Python运行环境，采用64位Win10操作系统，安装Python3.8.7版本，并使用PyCharm作为集成开发环境，其在计算机上的操作过程分为以下3步：

（1）如图4所示，进入Python官网，下载3.8.7版本。

图4 下载Python3.8.7安装包

下载后，双击下载包，进入Python安装向导，安装非常简单，将安装路径设置为D:python，接下来一直点击“下一步”，直至安装完成。

（2）如图5所示，在Win10中设置环境变量，步骤为：

图5 配置Python环境变量

1）右击“计算机”，选择“属性”。

2）在弹出的对话框中选择“高级系统设置”。

3）在弹出的对话框中，选择并双击“系统变量”窗口下面的“Path”。

4）在“Path”行中添加分隔符分号，再添加Python在本机中的安装路径（D:Python）。

5）进入Win10命令窗口，输入“python”命令，检测安装是否成功，若出现对应的版本信息，则表示安装成功。

（3）安装集成开发环境并测试PyCharm社区版本。

如图6所示，PyCharm是由JetBrains公司开发的Python集成开发平台，支持多种常用的操作系统，包括Windows、Mac和Linux。它可以实现代码调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制等功能。PyCharm社区版本是一款开源的免费软件，可以从官方网站上下载，下载结束后，可以依据默认配置一直单击“下一步”，直至安装完成。使用Pycharm编程Python的HelloWorld程序，测试集成环境是否安装成功。

图6 安装并测试PyCharm集成开发环境

教学过程中的课前准备工作、基础知识介绍等环节可通过学生在线学习（预习）的形式来完成。项目分析、项目实现主要是在线下课堂中完成，学生小组在教师团队的引导下，小组成员间、小组间互相交流协作，亲自动手完成编程、运行、调试、再运行等实践环节，从而达到学习知识、理解知识、运用知识的高阶学习目标。

本研究以“Python技术应用”课程为例，从在线开放课程教学入手，以在线课程（线上）和项目驱动制（线下）课程相结合的形式形成全新的教学模式，达到了提升教学效果的目的。

在设计“项目”时，依赖于教师团队中那些年长教授丰富的教学经验，精准把握项目的难度，充分考虑到高职院校不同学生的知识储备水平和学习能力水平的差异，在选取项目时，选择那些难易适中、可扩展性强的项目进行需求分析，并为那些知识储备多和学习能力强的学生提供拓展项目，供其课后进行深入的探索和研究。此外，为了增强学生学习的主动性，在项目的内容选择方面，可以适当选择贴合学生心理年龄的项目，例如开发或优化抖音直播平台的某项功能，开发某个微信应用小程序的界面等，此类项目贴合学生们课后的生活娱乐方式，在需求分析过程中可以大大激发学生的讨论兴趣和创作灵感。

3 结 论

“Python技术应用”在线课程与项目驱动制相结合的教学模式具有三个方面的显著特色：

（1）满足特殊时期学生的学习需求。在线学习模式可以满足新冠疫情特殊时期“停课不停学”的教学需求。在线模式避免了线下教学的人员聚集，为抗疫工作提供不可或缺的必要支持。

（2）优化课程教学体系。首先，学生参与项目的实施过程后，通过对整个过程的讨论和总结，抒发自己不同的观点，激发教师对某个教学环节或知识点的更新，从而构建出更完善的教学模式和体系。其次，该方式可以让学生充分感受到Python的实际应用效果，加深其对Python知识的理解，形成线上课程和线下项目驱动制相结合的教学模式。

（3）增强课堂效果。项目驱动的教学模式可以有效增强学生的实践动手能力，大大提升学生的学习主动性，更能让学生切实接触到企业项目的开发流程，从而让学生对知识有一个更深入的理解。

研究所形成的线上课程和线下项目驱动制相结合的教学模式具有很高的推广价值。学堂在线（亦可以是慕课、爱课程、哔哩哔哩甚至优酷等）平台上大量的在线视频课程为广大师生提供丰富翔实的学习资料。教师团队优选出2～3个不同讲述角度的在线课程推荐给学生小组，满足他们的预习需求。教师团队在课程的前5分钟带领学生学习或者复习教学内容，然后以项目为驱动完成以学生为核心的学习环节，再通过基于学习知识的游戏、调研、小项目等方式考查学生对知识点的掌握情况，检验教师团队的教学效果，同时总结经验教训，弥补短板与不足，不断迭代提升教育教学水准。本研究总结了一些适合高职院校学生特点的经典项目课程（以“Python技术应用”课程为例）供同行教师参考。该研究所形成教学模式的成果显著，对于提高Python的教学效果以及丰富教学模式具有重要的作用和意义。