基于Python123的Python程序设计混合式教学模式的探索

吴晓璇，张新，郭昌建，李正茂

(合肥学院人工智能与大数据学院，安徽合肥 230601)

1 引言

随着信息技术的发展，传统的填鸭式线下教学模式已不能适应当前高等教育的发展。2020年，各行各业都出现了新的工作方式，教育行业也不例外，各大线上教学平台纷纷涌现，支持教师进行线下+线上教学。然而，这种混合式教学模式的探索并不是一件容易的事，教师需要以新的教学方法来适应混合式教学，学生也需要转变听课思维，否则未必是好的受众。

目前，《Python程序设计》课程在我校人工智能与大数据学院的数据科学与大数据技术专业及智能科学与技术专业开设，先修课程有C 语言，那为什么还需要学习Python 语言呢？首先，Python 语言是一门面向对象的、跨平台的、简单易学的免费、开源的胶水式脚本语言，其应用领域涉及系统编程、GUI编程、Web 应用、组件集成、数据库编程、数值计算和科学计算及游戏、图像、人工智能、机器人、XML 等各种领域。作为编程语言流行度的风向标，TIOBE 编程社区指数公布了9月份的编程语言排行榜，如图1所示，Python语言位列第二，仅次于C语言，其受欢迎程度可见一斑。其次，Python语言在大数据应用及人工智能的机器学习、神经网络、深度学习、模式识别等方面有着应用广泛，甚至Python 语言被称为“人工智能语言”，因此在数据科学与大数据技术专业及智能科学与技术专业开设Python课程是可行且必要的，它为后续专业人才培养方案中其他课程的开设奠定了基础。

图1 TIOBE 编程社区9月份编程语言排行榜

2 前期Python授课主要存在问题

课程安排上，我校学生在大一上学期先修了C语言，在大一下学期开设《Python 语言程序设计》，总学时56，其中理论学时28，实验学时28。在课程内容设置上面，两个专业也是有区别的，数据科学与大数据技术专业侧重于数据的预处理及数据的可视化的讲授，智能科学与技术专业更侧重于机器学习等算法模型的讲授。目前已完成三届学生的授课，虽然授课时间不长，但前后经历了线下教学、线上教学及线上线下混合式教学三种形式，通过授课教师、学生及在线教学平台三方反馈，对学生的学情、学习效果等进行了对比，发现了前期授课存在的问题。

(1)由于理论学时有限，前期采用线下教学和线上教学时，课堂上一直在讲授理论知识，实验课时有限，学生缺乏实验实践环境。虽然Python语言简单易学，但是正因为简单才需要大量的实践练习来锻炼和培养编程思维，强化编程模式。

(2)老师也无法实时有效掌握学生的学情(作业的完成情况、正确率、学习时间等)，无法进一步调整后续教学内容。

(3)教师与学生之间缺乏沟通交流，学生没有足够的时间提问问题，教师也无法全面了解学生掌握情况，导致学生课上积极性不高，教学质量降低。

3 基于Python123的Python程序设计混合式教学模式的探索

线上线下混合式教学是为了更好地实现个性化教学目标，利用信息技术，依托网络平台，将课堂延伸到网络空间中，将线下教学与在线学习系统有机地结合起来，实现完整的教学过程(在线预习、教师面授、在线讨论、互动答疑、效果测试、考核评价)的一种教学方式。混合教学模式从理论、资源、环境、学习方式进行有效的混合，能够更好地为学生服务，更好适应学生的学习习惯、学习特性，满足学生学习的个性化需求，促进学生自主探究、合作交流，帮助其在学习的过程中获取更好的效果[1]。

我校人工智能与大数据学院的《Python 语言程序设计》课程在完成两届学生的授课后，课程组教师针对收集的前期授课反馈，在教学模式上进行大胆创新性改革与探索，借助“Python123”在线教学平台，实现线上线下混合式教学，目前已完成了一届学生共两班学生的教学任务。

“Python123”教学平台是一个可以专门用于Python 学习及教学的在线平台。其中有非常完善的Python课程体系，是由北京理工大学嵩天教授课程团队与中国大学MOOC、网易云课堂联合开设的公开课，全平台累计超过300万人参加。学生可以在线自学Python程序设计、Python可视化、Python数据分析等一系列课程，课程组主要是利用平台的教学功能，创建课程如图2所示，实现课程教学。之所以在众多在线教学平台中选择“Python123”，主要原因是因其具有非常强大的学习资源——视频资源、题库、在线编程环境等，既可以实现学生自主学习，又可以实现对学生实践能力的培养。

图2 Python123平台创建的课程

Python程序设计混合式教学的总体思路为：从线上到线下再到线上，如图3所示。整个教学设计秉承“以学生为中心，以教师为主导”的理念，线上线下异步进行[2]。

图3 线上线下混合式教学设计框架

第一阶段，创建课程，教师在备课过程中，创建教学单元，发布课程预习任务，设置起止时间，学生在线下课程开始前完成新内容的预习，实现对知识点的梳理，疑难问题在线留言。

第二阶段，线下课程开始前，教师一方面查看学生预习完成情况，另一方面统计学生存疑知识点，在线下课堂上实现对重难点知识的讲解；对某些关键共性问题进行深入或拓展讲解，帮助学生理解，开阔学生的视野，激发学生思考。

第三阶段，线下课程结束后，可以根据课程内容需要从题库中抽选题目布置作业，定期进行单元在线测试，掌握学生的学情，如图4所示，动态调整教学内容和方法，实现对学生的个性化教学。最近一次的授课班级的过程考核及期末考试也是利用了“Python123”教学平台的在线考试功能，实现了全覆盖的无纸化断网考试。考题的类型、难度、题量、考试时间等都是由课题组统一命题，真正实现了编程语言的最大化考核，广受学生的一致好评，学生的学习积极性也在不断提高。

图4 学生学情统计

4 结束语

混合式教学的目的和作用不在于面授课堂的部分替代，而在于促进、提升、改进课堂教学，提升、改善学习效果[3]。本文以《Python语言程序设计》课程为例，对传统线下授课方式进行了剖析，并借助“Python123”在线教学平台，进行教学改革，实现了线上线下混合教学模式的探索，并取得了较好的结果，为进一步的教学改革指明了方向。