Python程序设计通识课程混合式教学改革研究

秦春波

(黑龙江工业学院 电气与信息工程学院，黑龙江 鸡西 158100)

一、“线上线下”混合式教学概述

Python作为一门非常流行的编程语言，具有简单易学、免费开源、库类型丰富等特点，是学生利用计算机解决实际问题的重要工具。通过课程学习和实践，学生可以掌握程序设计语言的基础理论、熟悉基本编程方法，培养学生信息素养和程序设计开发能力，提高教学效果。

程序设计课程传统的教学模式是线下课堂教学，理论讲授和实践训练相结合，以系统性知识传递为主开展课堂教学，学生处于被动接受状态，部分学生不能积极主动参与到教学过程中来。实践过程中，教师可以实时指导学生，答疑解惑，多数时候学生都是照本宣科编写代码、调试运行程序，因材施教效果不明显。随着计算机技术和信息技术的快速发展，传统教学模式已不能满足教学需要，我们需要积极探索、开展教学改革实践，为师生创造更加舒适、活跃的学习环境，给学生更直接的学习体验。受新冠疫情因素影响，笔者所在院校在2020年上半年首次全面使用智慧树平台进行线上教学。在计算机公共基础教学团队教师的共同努力下，目前线上教学资源种类丰富，积累了大量教学素材和项目案例，包括微视频、课件PPT、教案等，使用题库可随时进行在线测验，供全校师生共享学习。经过两年多的教学实践，团队教师总结积累了一定的教学经验，在肯定线上教学优势的同时也发现了线上教学过程中存在的问题。如教学模式、教学工具手段的突然转变让很多教师尤其是年龄大的老教师感到很不适应；授课过程中，师生无法进行面对面交流互动，教学环境缺少学习氛围，教师无法有效监督学生，影响课程的教学效果。

线上教学和线下教学各有所长，取长补短，为开展课程教学改革提供依据。在对2020级学生授课过程中，我们开始尝试采用一种新的教学模式，以传统课堂教学为中心，融入网络在线教学，构建“线上线下”混合式教学模式。这种教学模式的教和学是相互依存的，不受传统教学时间和空间的限制，采用线上和线下两条途径开展教学活动[1]。一方面学生可以利用平台丰富的课程资源，结合自身能力进行自主学习，完成课前预习或者进行深入研究学习；另一方面通过线下课堂，教师要帮助学生理清知识脉络，归纳整理知识重难点，鼓励学生积极参与课堂讨论，引导学生对问题进行深入思考，完成“要我学”到“我要学”的转变。总之，混合式教学整合了传统课堂教学和线上教学的双重体验，能够更好地开展个性化教学，实现因材施教，让学生在轻松愉快的环境中学习程序设计思想和方法，培养计算思维能力。“线上线下”混合式教学模式设计如图1所示。

图1 “线上线下”混合式教学模式设计

二、混合式教学模式实施过程

在混合式教学中，线上教学和线下教学要有机融合，教学目标、教学内容、教学方法及考核评价贯穿于整个教学环节，以达到良好的教学效果。作为一种面向对象的程序设计语言，Python程序设计课程主要是让学生了解程序设计的基本知识，掌握Python语言的语法特点，进行程序设计与开发。教学单元分Python基础语法、数据类型、程序基本结构、函数和代码复用、面向对象程序设计和文件、数据处理等知识模块[2]。

在线上课程资源建设过程中，利用智慧树平台的课程管理功能，教学团队老师在建课时即发布课程简介和教学大纲。学生入课后能够第一时间了解课程教学安排、教学目标及学习要求、考核标准等，便于学生对课程有一个整体的印象，给自己树立正确的学习目标，合理设计学习计划，把握课程的学习进度。

教学准备过程中，团队老师集体备课，分工协作，针对各模块知识点进行精心教学设计，分析教学要素，设计教学过程，建设完善课程资源。课件PPT、微视频、程序案例、各章节实验及拓展作业、在线考试系统安装方法等资源在课前统一发布到智慧树平台课程学习资源中，供学生学习使用。合理计划、保证课程的预习、复习和实践训练时间，是实现良好教学效果，保证课程教学质量的关键。混合式教学模式具体实施过程分为课前自主学习、课堂教学、课后巩固拓展几个阶段。

1.利用线上资源做好课前自主学习

课前预习能够培养学生的自学能力。依据老师发布的单元学习导学单，学生进行自主选择学习，可以在自己喜欢的任何场所在线完成学习内容，自由安排学习时间和学习进度。学生在线上学习过程中要明确单元模块的教学目标，观看微视频，完成预习自测。对一些不理解或易混淆的知识，可以在线讨论或者答疑[3]。在接下来的课堂授课中，学生可以做到有的放矢，有针对性的进行学习。根据智慧树平台中学生视频的观看次数、观看时间、资源下载及自测完成情况等，老师可以随时了解学生的在线学习情况，掌握学生的学习动态，及时调整授课进度和授课内容，使得课堂教学更具针对性、合理性。“文件和数据处理”模块课前导学单如图2所示。

图2 “文件和数据处理”模块课前导学单

2.线上、线下相结合开展课堂教学

在混合式教学模式下，课堂是学生和老师之间学习交流互动的主要场所，教学方式以学生为主，教师为辅，学生的职业认同感显著增强。理论教学在多媒体教室授课，在课堂上，老师通过点评学生的课前预习情况快速导入课程，结合单元中重难点内容和学生在预习过程中遇到的问题，进行总结分析，重点内容演示讲解，引导学生深入思考，完成知识的消化吸收。教学方法上，教师可以采用问题导入法、案例教学法、分组讨论法等，与学生进行沟通交流，激发学生的学习兴趣，激励学生主动参与课堂活动。在这种学习过程中，老师的作用已经发生了变化，从知识的灌输者转变为学习的指导参与者。

Python程序设计课程实践性强，在机房开展实践教学过程中，兴趣对于课程学习是非常重要的。项目驱动教学法有助于培养学生学习兴趣以及将书本知识应用到实际工程项目中的能力。通过完成一个小型软件项目可以激励学生主动参与学习，巩固理论教学中所学内容，加深对单元知识的理解消化[4]。以“学生成绩管理系统”为例，可以实现对学生基本信息的管理，数据存储为一个文本类型文件student.txt，所对应的知识点是类定义及应用。该系统在运行时需要先进行初始化设置，判断数据文件中是否存储有学生的基本信息，如果有就读取文件内容，否则就创建一个空的列表，用来保存用户输入的信息，程序运行过程中的所有数据都会保存在该列表中。当我们对学生信息进行查看、修改、删除、成绩排序等操作时，系统首先会打开数据文件，对文件中的内容进行读取，形成学生类并存入列表中，该系统的所有操作都是基于这个列表进行的。在程序设计过程中，学生需要设计定义学生类，设计功能函数实现显示学生信息及成绩排序等功能，定义主函数用来进行系统功能的选择。通过这样的项目案例，学生可以对理论课所学知识进行很好的综合应用，当学生能够轻松完成这个程序设计，掌握以上技术之后，就可以做到举一反三，轻松完成类似的项目开发，很好地培养了学生的编程能力和创新能力。

3.课后巩固拓展

课后复习能够巩固提升教学效果。在课后阶段，结合课堂教学知识要点，老师在智慧树平台作业考试功能模块发布作业，进行在线测试，检验学生的学习效果。通过作业批阅功能，老师对作业进行点评，并及时将作业完成情况发布给学生，给予学生差异化的指导，引导学生发现学习过程中存在的问题并积极改正，从而实现对知识的有效掌握[5]。在各单元模块学习完成后，老师也会在线发布一些拓展练习任务，如：游戏角色管理、股票交易数据分析、爬取全国城市天气信息等应用实例，学习能力强的学生可以有选择性地进行自主学习，深入理解项目开发和数据分析方法等。设置拓展任务能够充分激发学生的学习潜能，提高编程能力，让不同层次、不同兴趣爱好的学生都能学有所获，达到人才培养的目标要求。

三、混合式教学考核评价体系构建

开展“线上线下”混合式教学改革，建立课前—课中—课后交叉融合的混合式教学考核评价体系，优化过程考核，客观反映学生的学习状态及学习能力，对于激发学生的学习积极性，提高教学质量是非常重要的。依托智慧树平台，学生的在线学习情况，课后作业成果展示和单元测验完成情况，讨论和答疑等一系列评价数据都有完整详细的记录，任课教师可以随时查看采集学生的学习行为数据，关注学生实践能力培养[6]。任课教师定期对学生学习成效进行点评，这使得过程性考核评价有据可依，考核评价更全面、客观。

在混合式教学考核评价体系中，课程总成绩由考勤(5%)、学习表现(15%)、在线完成测验(20%)、期末上机考试(60%)共四部分组成。这里我们调整了学生出勤分数占比，在原有的考核基础上增加了在线学习、测验问答、讨论活动的参与度等过程性考核指标，对基本技能、创新能力培养等方面进行过程性考核评价。期末考试采用考试系统在线考核，由题库中抽取试题随机组卷，知识点覆盖全面，题型由选择题，填空题、判断题、程序设计等构成，综合考核学生对课程的整体掌握情况[7]。构建混合式教学考核评价体系如表1所示。

表1 混合式教学考核评价体系

Python程序设计课程“线上线下”混合式教学模式目前正在进行第2轮教学改革实践。从课程调查问卷和任课教师反馈、督导听课情况来看，该教学模式深受学生欢迎，学生学习热情、学习主动性和学习效率都大幅度提升，增强了学生的职业素养，让学生成为学习的主人。教师更注重过程性的考核评价，师生之间互动交流频繁，知识的传递更加通畅，学生程序设计能力明显提高，完成项目开发时间较往届平均减少了15%以上，学习满意度超过90%，通过与采用传统线下教学模式和线上教学模式授课的课程成绩进行对比，如图3所示，可以看出，开展混合式教学的学生成绩整体上明显好于采用传统教学模式和纯线上教学模式，成绩呈现正态分布，良好以上成绩的人数占多数，挂科学生人数较以往届明显降低。在一定程度上反映出混合式教学模式的实施更能够激发学生的学习潜能，提高学习兴趣，提升教学效果。

图3 成绩对比分析图

结语

混合式教学是以学生为中心开展教学活动，改变了传统教学形式单一、注重知识灌输而忽略个体差异等情况，将教学活动从线下延伸到“线上线下”相融合，教师的行为贯穿于教学的全过程，有利于开展因材施教，培养学生自主学习能力，注重过程性指导和考核评价，提高课程教学质量。紧跟时代步伐，笔者所在院校教学改革一直在路上，今后，我们将立足本位，不断更新吸纳新的教育理念，优化混合式教学模式，钻研教学方法，共同提高课程教学质量。