基于“雨课堂”的Python语言程序设计课程混合式教学的研究

王吉平 王宇洋

摘  要：为了培养具有较强知识获取能力、知识工程能力和创新能力的高质量人才，应用型高校需要对新工科背景下的Python语言程序设计课程进行教学改革。分析课程教学现状，在课程群建设、线上线下混合式教学、案例教学和过程性考核等方面进行探索并采取相应的改进措施。这些措施的实施不仅能有效提高学生的计算思维、实践创新能力，还能为其他程序设计课程的教学改革提供思路、方法和工具。

关键词：Python；程序设计；混合式教学

中图分类号：TP39；G434 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2023）24-0170-05

Research on Blending Learning of Python Language Programming Course

Based on Rain Classroom

WANG Jiping， WANG Yuyang

（Nanjing University of Science and Technology Zijin College， Nanjing  210023， China）

Abstract： In order to cultivate high-quality talents with strong knowledge acquisition ability， knowledge engineering ability， and innovation ability， applied universities need to reform the teaching of Python language programming courses in the context of new engineering. Analyze the current situation of course teaching， explore and take corresponding improvement measures in the construction of course clusters， online and offline blending learning， case teaching， and process assessment. The implementation of these measures can not only effectively improve students' computational thinking and practical innovation abilities， but also provide ideas， methods， and tools for the teaching reform of other programming courses.

Keywords： Python; programming; blending learning

0  引  言

人工智能作為国家发展战略的核心，在高校重点课程中得到了高度重视。大量开源的Python程序库的出现，推动了人工智能的发展，并使得Python语言成为研究人工智能的首选语言[1]。改革将有助于提高Python语言程序设计课程的教学质量，培养学生解决复杂实际工程问题的能力，从而实现新工科建设的人才培养目标。学习编程对于掌握人工智能、数据分析和科学计算等技术至关重要，因为它可以培养解决问题的能力。作为高校非计算机专业的一门通识类课程，Python语言程序设计既适合初学者，又在各个行业中得到了广泛应用。经过近年来的实践，以“线上线下”混合式教学作为教学方式的Python语言程序设计课程取得了较好的效果。因此，本文探究“线上线下”混合式教学的优势，完善雨课堂教学实施过程，建立评价体系，激发学生学习兴趣，培养计算思维和创新能力，为学生未来专业课程的学习打下坚实的编程基础。

1  雨课堂平台介绍

“雨课堂”是由清华大学研发的一款混合式智慧教学工具。我们利用它在线上线下实现全景式教学，这样的教学模式更加注重学生的学习过程，减少了学生只在期末进行冲刺学习的现象，从而显著提高了学生的学习效果[2]。在课前，教师会利用在线教育平台“雨课堂”下发重点预习资料，提醒学生提前预习，为下一堂课做好准备。同时，对学生进行简短的在线学习测试，并根据测试结果进行精准分析和评估，以便及时调整教学进度，提高教学效果。

课堂上，教师会开展考勤、提问和师生互动等活动，积极引导学生参与课堂教学，提高学生的学习积极性和参与度。课后，根据学生的课堂反馈和表现，教师会补充重点学习资料，并定期进行阶段性测试，通过测试结果不断完善教学内容和教学方法，使教学活动形成一个可持续改进的闭环[3]。Python“雨课堂”班级概况如图1所示。

2  Python语言程序设计课程教学现状

人工智能（AI）技术正快速普及，并广泛应用于智慧农业、智慧医疗、智慧教育、智慧城市等领域[4]。2018年，教育部下发了《高等学校人工智能创新行动计划》，旨在引导高校加强基础研究，提高人工智能领域科技创新和人才培养水平。目标是到2020年优化学科体系布局，到2025年提升创新和培养质量，到2030年成为该领域的核心力量和人才培养高地[5]。

由于疫情的影响，在线教学在后疫情时代的Python语言程序设计课程教学中变得越来越重要。越来越多的学校和机构已经开始通过在线教学平台，如MOOC、线上直播等，提供Python语言程序设计课程教学。Python语言课程群如图2所示。

然而，在线教学也带来了一些挑战：在线课堂缺乏面对面互动，不容易建立教师—学生信任关系，学生难以及时获得反馈，以及在线教学环境的不稳定性等问题。

因此，在后疫情时代的Python语言程序设计课程教学中，应该深入研究如何有效提高在线教学的效果。这可以通过改善教学方法和环境，采用混合式教学模式，加强教学评价体系等方式来实现。此外，学校和机构也应该不断改进并升级自己的在线教学平台，以更好地适应市场需求。

3  在线教学存在的问题

随着科技的不断发展，线上教学在高校课堂中越来越普遍，Python语言程序设计课程也不例外。然而，线上教学在教学质量和教学效果上存在一些问题，具体如下：

1）学生对Python编程的认知不足：Python编程在当前许多大学中已逐渐成为首选编程语言，这归因于其简单易懂的特性。然而，对于初入大学的大一学生而言，由于缺乏计算机编程知识和专业核心课程的接触，以及缺乏足够的社会实践经验，他们很难意识到编程对其未来的重要性。从而很难完成从传统思维到编程思维的转变。特别是非计算机专业的学生，他们没有明确地了解计算机编程的目的，以及编程的应用范围，对编程的学习积极性不高。这就需要教学内容在理论和实践结合上进行改进，以让学生明确编程学什么，以及如何灵活应用。

2）技术问题：线上教学的技术问题是比较明显的，如教学设备的缺失或者网络问题，都会导致课堂上的效率降低。

3）缺乏互动性：线上教学中，教师与学生的互动性受到了一定的限制，学生的疑问难以在课堂上得到及时解答，也难以在课堂上产生更多的互动。

4）课堂氛围：实际编程实践是训练计算机编程思维的重要途径，但是，现有的教学模式却过于依赖于教师指导。在上机实验和课程设计中，学生仅需要在给定的语句基础上补充缺失的代码，这不利于学生的真实编程能力的提升。缺乏主动思考和创新性思维的锻炼，对培养应用型人才和工程化思想提出了挑战。如果能够更好地设计实践环节，让学生在独立思考和尝试的过程中不断完善编程技能，将有助于培养更加高素质的计算机编程人才。

5）课件质量问题：学习计算机编程思维必须要不断实践。但是，传统的教学方式更多的是教师的讲解，学生的参与和互动不够丰富。以循环结构中的for循环和while语句为例，单纯的理论课堂并不能让学生真正感受到这两种循环方式的异同，更不能深刻理解“死循环”。因此，学生无法充分发挥自主性，影响培养创新型人才。

针对Python语言程序设计课程在线教学中存在的问题，一些学者已经提出了一系列的改革措施。有的研究者强调了培养学生计算思维的重要性，并将MOOC与翻转课堂相结合作为解决方案。也有学者从应用和实践的角度考虑，探索如何利用案例教学法来提高学生的学习兴趣。有的研究则讨论了如何组织线上和线下的资源，通过混合式教学模式来实现教学效果。其他学者则考虑了立体化教材资源建设的内容[6-8]。虽然已有一些研究者从教学方式、教学手段、教材规划等方面提出了一些提升课程质量的措施，但是总体上还不够成熟，仍有很大的改进空间。

4  教学原则

在應用型高校中开展Python语言程序设计课程教学，需要遵循以下几个方面的原则：

1）注重实际应用：在应用型高校中，课程应该注重实际应用，让学生在学习Python语言的同时，能够掌握该语言的实际应用方法。

2）加强实践性：课程设置应该加强实践性，给学生提供充足的实践机会，使他们能够更好地理解Python语言程序设计的运用。

3）注重教学环境：应用型高校的教学环境非常重要，应该注重设备的配置，软件的更新，以及师资的水平，以确保学生的学习环境。

4）灵活的教学方式：应用型高校的课程应该灵活，满足学生的不同学习需求，使他们能够以自己的方式学习。

5）定期评价：应用型高校的课程应该定期评价，以确保学生的学习进度和效果。综上所述，在应用型高校中开展Python语言程序设计课程教学，需要从课程内容、教学方法、教学环境、课程管理等方面进行全面改革，以提高课程的实效性[9]。

应用型本科Python课程组织结构如图3所示，具体教学案例如图4所示。

5  基于雨课堂的混合式教学实践

基于雨课堂的混合式教学是一种将线上课堂与线下课堂有机结合的教学模式。该模式通过使用雨课堂等线上课堂平台，将课堂内容、作业、资料等线上资源与线下实践活动、小组讨论、项目实战等相结合，以提高学生的学习效果[10]。

在雨课堂环境下，教师可以在线制定课程大纲，发布课前预习资料、课堂PPT等，学生可以在线提交作业、参与课堂答疑等。此外，教师还可以组织线下课堂。线下课堂旨在深化学生对课程内容的理解，提高学生的实际应用能力。

混合式教学能够充分利用线上与线下资源，避免了纯线上课堂的单一性和纯线下课堂的难以控制性，更好地满足学生的多元化学习需求。

具体教学计划分为三部分：线上自学、线下课堂和综合评价。

5.1  雨课堂预习实现线上自学

上课前，我们要做好充分的准备，让学生了解和理解每节课的教学目的、要点和任务。在学习过程中，学生可以根据自己的情况制定学习计划，观看课程章节中的教学PPT，完成测试并回答问题。在此过程中，教师可以在线回答学生的问题，并完成学生考试结果的统计。学生也可以在讨论区与老师和学生或学生进行交流和讨论。“雨课堂”上课作答情况如图5所示。

5.2  雨课堂练习辅助线下课堂

在线下课堂上，教师将根据学生的学习情况，结合本节的教学要点，通过小组讨论、团队合作、现场答疑、翻转课堂、展示经典案例和拓展思维训练，进一步激发学生的学习兴趣。

5.3  雨课堂系统综合评价

最终分数由在线自学分数、线下课堂表现、作业完成和最终评估组成，根据每个部分的比例计算最终得分。其中，线上自学成绩根据平台制定的规则进行评估，线下课堂表现和作业完成情况由教师根据学生实际情况给出，最终考试成绩根据学校统一安排的线上考试进行评估。学期末“雨课堂”教学课程考核方案如图6所示。

5.4  利用雨课堂开展学习社交化分析

社交化学习资源是在线学习效果评估的重要因素之一。通过在线互动，社交化学习资源可以提高学生的学习效率，并帮助教师更好地引导学生进行深入学习。社交网络分析可以帮助教师实时了解学生之间和师生之间的互动关系，进而鼓励学生参与更多的讨论和互动，通过交流解决问题。教师的引导有助于学生更快地适应在线交互学习，激发他们的学习积极性[11]。

6  雨课堂混合式教学考核评价体系构建

构建一个有效的混合式教学考核评价体系，是提高教学质量、促进学生学习成效的关键因素[12]。混合式教学考核评价体系应该从以下几个方面进行构建：

1）综合评价：将线上、线下教学活动结合起来，进行综合的评价，使得评价体系更全面、准确。

2）课堂表现：线下课堂的表现分数占课程总分的一部分，考核学生的课堂参与积极性、知识掌握情况等。“雨课堂”检查学生上课人数如图7所示。

3）线上作业：通过线上作业评价学生对课堂内容的理解程度，以及学生自主学习的积极性。“雨课题”教学课程题库内容如图8所示。

4）实际应用：将学生在课程中所学到的知识应用到实际项目中，以评价学生的实践能力。

5）考试成绩：期末考试成绩是评价学生知识掌握情况的重要指标。

除了上述幾点，在构建混合式教学考核评价体系时，还可以考虑学生的反馈、课堂技能评价、论文、实验等多种评价方式。混合式教学考核评价体系的构建需要老师充分考虑学生的学习特点、课程内容、教学目标等。

7  结  论

总之，混合式教学模式在Python语言程序设计课程中具有重要意义。老师要充分理解其核心本质，平衡师生关系，根据实际情况，以问题为导向，科学原则为指导，精心设计课前活动，促进学生内化知识，提高他们的综合应用能力。

参考文献：

[1] 康艳霞.基于“雨课堂”的《C语言程序设计》课程教学改革研究 [J].中国多媒体与网络教学学报：上旬刊，2020（8）：26-27.

[2] 沈翠新.“Python语言及其应用”项目化课程的改革与实践 [J].深圳职业技术学院学报，2022，21（5）：71-77.

[3] 陈剑洪.Python程序设计课程探讨 [J].现代商贸工业，2022，43（11）：190-191.

[4] 裴立妍.基于网络课程的混合教学模式研究 [D].西安：西北大学，2013.

[5] 李向群，许新征，高娟.混合教学模式下Python程序设计教学改革探索 [J].软件导刊，2022，21（7）：45-48.

[6] 李峰，常郝，杨威.线上线下混合教学模式的Python课程改革 [J].福建电脑，2021，37（7）：134-136.

[7] 杨波，刘文彬，龚春红，等.面向计算思维能力培养的Python课程 [J].计算机教育，2021（2）：94-98.

[8] 冀全朋，严海升.Python 程序设计课程教学改革与实践——基于项目教学模式 [J].西南师范大学学报：自然科学版，2021（11）：90-95.

[9] 嵩天，黄天羽，礼欣.Python语言：程序设计课程教学改革的理想选择 [J].中国大学教学，2016（2）：42-47.

[10] 丁毅涛.基于线上线下的Python程序设计语言教学改革探索 [J].科技风，2021（28）：114-116.

[11] 刘君.“互联网+教育”背景下“雨课堂”的教学实践——以“计算机网络”课程教学为例 [J].厦门城市职业学院学报，2017，19（1）：44-48.

[12] 王婉星.基于“雨课堂”的Python课程教学改革 [J].科教导刊，2021（20）：148-150.

作者简介：王吉平（1980.09—），女，汉族，河南平顶山人，讲师，硕士研究生，研究方向：机电液一体化设计。

收稿日期：2023-03-06

基金项目：南京理工大学紫金学院2022年教育教学改革与研究项目（20220101009）