面向物联网专业的“Python程序设计”课程教学改革探索

摘 要：为了满足新工科建设背景下对物联网专业复合型、创新型人才的需求，分析了物联网专业“Python程序设计”课程的教学现状及问题，提出了基于智慧农业micro：bit小车项目的课程改革措施，包括以岗位需求为出发点重构教学内容，采用基于PDCA循环的教学模式，构建“四元三维”立体评价模式，从而培养学生学习兴趣、工程项目开发综合能力、创新能力等。

关键词：物联网专业；Python程序设计；项目教学法；PDCA循环；教学改革；micro：bit小车

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）03-0-03

0 引 言

随着物联网技术的不断发展，物联网专业已经成为当今社会的一个热门学科。Python作为一种易学易用且功能强大的编程语言，是计算机类相关专业的重要课程之一，在物联网领域得到了广泛应用。而目前“Python程序设计”课程教学改革更多面向计算机大类，面向物联网专业、满足复合型人才需求的“Python程序设计”课程教学改革很少，因此改革势在必行。

近年来，不少学者针对新工科建设、教学理念和教学实践等方面展开了研究[1]。胡辉等人[2]认为为了培养学生利用 Python进行工程技术项目开发的动手能力，构建基于项目式学习的Python程序设计课程教学模式是十分必要的。邝天福等人[3]提出了一种新工科背景下“线上线下+翻转课堂”的混合式教学模式。冀全朋等人[4]提出对计算机基础课“Python程序设计”的教学方式、实验项目、考核评价进行教学改革，将课程内容划分为3种类型的实验项目。张思扬[5]提出以成果导向为指导、以能力培养为核心、以思维培养为主体的三段式教学模式。

1 Python课程的教学现状

目前，高职院校在物联网专业的“Python程序设计”课程教学过程中仍存在一些问题。

首先，教学内容更多停留在教材中的刻板理论知识结构和基于理论开展传统的实验，未能与物联网应用需要软硬件结合的实际需求有效衔接，限制了学生的思维，忽视了实际应用能力的培养，进而会影响学生专业应用技能的提升[6]。

其次，教学方法单一死板，难以激发学生的学习兴趣。教师依然坚持传统的教学模式，即教师讲、学生听。学生只是被动地接受教师的知识，虽然在听课的过程中感觉自己似乎理解了，但在真正开始编程解决实际问题时却不知从何下手。

最后，课程考核方式不够科学合理，仅包括课堂考勤和作业等考核方式，不能很好地检验学生理论知识掌握情况和实践运用情况，无法全面反映学生的实际水平。

2 课程教学改革的理念

2.1 项目教学法

项目教学法是以学生为中心，将实验内容作为一个项目分发给学生，学生在教师的指导下互相协同合作，主动思考、自主学习并提出解决问题的思路与方法[7]。通过剖析“Python程序设计”教学现状发现，在筛选教学内容阶段，充分考虑到实验内容的层次应该由浅入深、由易入难、循序渐进，学生在学习过程中才不会出现实验内容不连贯、与理论脱节、厌学等情况。在项目实施过程中，教师需要对项目内容提前进行设计、筛选，科学分析、整合，合理设计课程内容，极大限度地挖掘学生的实践操作能力，让学生在项目实践过程中产生兴趣，进而提高自主学习能力和程序设计能力[8]。

2.2 PDCA循环

PDCA循环是一种持续改进的质量管理方法，包括四个阶段：计划、执行、检查和处理。计划（Plan）：确定目标并制定实现目标的策略和方法。执行（Do）：按照计划进行实际操作，收集数据并进行分析。检查（Check）：对执行情况进行评估，找出问题并采取措施解决。处理（Act）：根据检查结果采取相应的行动，确保问题得到彻底解决[9]。

PDCA循环的核心思想是通过不断的循环迭代来提高项目的质量和效率。在每个循环中，前一个阶段的总结会为下一个阶段提供指导，从而形成一个良性循环的过程[10]。

3 课程教学改革的具体内容

3.1 优化岗位项目，重构教学内容

“Python程序设计”课程改革将物联网智慧农业的实战项目融入教学，对接物联网系统应用软件开发工程师的岗位需求，构建了以物联网岗位项目驱动的课程体系。本课程以micro：bit小车为硬件载体，软硬件结合，将传统理论型课程（Python概述、基础语法、常用语句、字符串、列表、元组和字典、函数、文件操作、模块等）重构划分为：项目一—Python与智慧农业、项目二—搭建智慧农业小车系统、项目三—优化智农小车系统、项目四—智农小车系统持久化。以项目二—搭建智慧农业小车系统为例，具体分成8个任务并列举三维目标（见表1所列）。

3.2 基于PDCA循环，构建混合式教学模式

课程通过“课前导学、课中探究、课后拓展”三阶段、“计划-实施-检查-整改”四步骤逐渐完善工作任务，形成PDCA循环（如图1所示）。

课前教师发布任务单、微课等学习资料，学生自学并完成程序设计方案等（P：计划）。课中教师利用多样化信息手段讲解学生在课前有疑惑的新知识，学生分享小组的程序设计方案，使用Makecode仿真平台通过拖拉程序积木块的方式验证自己的程序流程设计，突出“程序流程设计”的教学难点，接着各小组团队合作编写程序代码（D：实施）。教师及时根据他们所遇问题，剖析语法细节，引导学生借助Gitee程序托管平台定位错误、调试程序，突破教学重点（C：检查）。最后通过小组汇报或PK赛、教师总结、小组再次完善程序设计，实现任务整改（A：调整）。课后通过对接企业任务，开展新一轮PDCA拓展任务，在任务中巩固编程知识，提升程序设计技能。

3.3 关注学生主体，构建“四元三维”立体评价模式

构建“学生、教师、专家、系统”+“过程性、结果性、增值性”的“四元三维”评价模式（如图2所示）。对接教学目标制定考核标准，全面考查学生课堂表现、专业技能和职业素养等情况。采用智慧评价云平台，对接超星平台、仿真系统、Gitee程序托管平台等数据，开展“四元三维”评价活动并动态收集数据，形成每位学生的学习分析报告、教学整体分析报告，有助于学生调整学习策略，教师找出教学盲点、改善教学成效。

4 课程改革成果

迄今已经试点运行两学年共４个学期，对比传统的程序设计类教学实验体系，教学课堂实验效果良好。

4.1 岗位项目驱动，学习兴趣明显提升

教师根据岗位项目设置任务，把知识重难点巧妙地融合在任务中，由简入难，循序渐进，充分调动了学生的学习兴趣和主观能动性，进一步提高了学生的实践技能。

4.2 教学目标达成，综合能力显著提升

依托智慧农业项目，以技术岗位能力为标准，围绕教学重难点设置工作任务，提高学生的专业技能，增强学生在物联网领域的Python编程能力；有效融入思政元素，让学生在任务实施中学会编写技术设计书，提升团队协作能力，规范意识，全面提升职业素养，获得企业指导教师的认可。

4.3 实操能力增强，证书竞赛显成效

知识融通项目，学生获取“1+X”职业技能证书的通过率从55%提升至76%；通过培育学生“与时俱进、专创融合”的工程思维，激发学生创新创业的意识，促使学生在“互联网+”创新创业大赛中获省级银奖1项、铜奖1项。

5 结 语

为了满足新工科背景下对物联网专业人才培养的需求，需对传统的“Python程序设计”课程进行改革，本文提出了一种基于智慧农业小车项目的混合式教学模式改革，该教学改革对接岗位需求重构教学内容，采用基于PDCA循环的教学模式，构建“四元三维”立体评价模式，真正体现了以学生为中心的教学理念，提高了学生的学习兴趣与积极性，培养了学生解决实际问题的编程能力、逻辑思维能力和创新能力。

参考文献

[1]郭乐江，涂文婕，程敏，等.基于“一围绕三结合四融入”的Python程序设计基础课程教学改革与实践[J].计算机教育，2022，20（6）：153-157.

[2]胡辉，马驰. 项目驱动的Python程序设计课程教学模式 [J]. 福建电脑，2023，39（8）：109-112.

[3]邝天福，薛文格.新工科背景下混合式教学模式在C语言程序设计课程中的改革与探索[J].楚雄师范学院学报，2022，37（4）：148-152.

[4]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），2021，46（11）：90-95.

[5]张思扬.“Python程序设计”课程教学改革与实践[J].工业和信息化教育，2019，7（6）：57-60.

[6]薛端，计雪伟.物联网工程专业Python编程课程教学改革研究[J].电脑知识与技术（学术版），2023，19（10）：163-165.

[7]季金奎，王秀萍.浅谈项目化课程改革的思路[J].科技信息，2009，26（19）：170.

[8]李帷笳.项目教学法在计算机教学实践中的运用[J].电脑知识与技术（学术版），2020，16（23）： 118-119.

[9]吕薇，英盛华. PDCA循环在教育领域中的应用现状及启示[J].林区教学，2022，38（1）：38-41.

[10]苏伟伦.戴明管理思想核心读本[M].北京：中国社会科学出版社，2003.

作者简介：林万芳（1992—），女，硕士，湄洲湾职业技术学院讲师，研究方向为物联网技术。