高職Python程序設計課程教學改革實踐探析

張利華

（河源職業技術學院，廣東 河源 517000）

0 引言

Python 是一種采納了極簡主義的面向對象程序設計思路,易學、易用、易維護，它擁有幾乎覆蓋圖像處理、Web 開發、大數據、云計算、人工智能等技術領域的第三方庫。因此，Python語言程序設計現已作為各高職院校計算機類專業的專業必修課,在整個教學體系中占有非常重要的地位。為了提高Python 語言程序設計教學效果和培養學生的實踐應用能力,針對當前學生理論知識掌握欠缺、動手編程應用能力差,以及以教師為核心教學課堂，無法激發學生的學習主動性和培養自主學習能力等方面的課堂教學情況,學校對Python 程序設計語言進行教學改革，建立了依靠于“超星學習通”教育網絡平臺的線上線下混合式教學模式,強化了“學業通”的課前、課中和課后三階段的教與學,采用了項目驅動、案例式等多種教學方法,結合分階段分層次的教學改革方法,并優化了課程考核方式,使學生在實踐中更加得心應手,教學效果尤為突出。

1 采用線上線下混合教學模式，激發學生的自主學習能力

由于Python課程基礎知識點較廣、實踐性強的特征,而高職學生基礎薄弱、學習積極性與興趣都不足，因此教師在課程中應注重教學方法，以培養學生學習知識的內驅力。傳統的教學方法是以教師為主導，采取集中授課的方式，偏重知識點教學，已經背離了Python 實踐性強的特征。同時對于被動灌輸知識的學習者來說，在整體教學環境中并沒有學習的積極性,也不利于提高學習者的獨立學習意識和實際運用技能[1]。計算機和互聯網的飛速發展開啟了全民在線學習的新時代。盡管學生可以充分利用碎片化的時間在線學習，但老師無法針對他們的學習過程和反饋的問題予以有效的引導和幫助。所以純粹的線上學習無法徹底取代傳統的教學。線上線下混合教學模式是指利用數字化模式整合了傳統課堂教學方法,把現實的老師當面教學課堂和虛擬的學校網絡課堂有機地結合,進行以學生為主,老師為輔的自主學習和協同教學有機地結合、線上線下結合的新教學模式。在混合教學模式的設計中,充分體現了學習者的基礎優勢,通過以超星學習通作為線上學習平臺，把Python教學的關鍵知識點拍攝成教學影片,以微課教學任務為主線,輔以測試、專題小組討論和項目操作。而線下教學則以學生的學習需求為基礎，結合線上自主學習反饋結果，通過案例型教學、項目化驅動教學、討論式教學，以充實課堂并增加學生學習吸引力,促進知識的內化[2]。這種模式一方面適應學生碎片化的閱讀習慣,另一方面又可以幫助認知水平不夠的孩子進行課前預習、課后復習,重復觀看微課，加深對基礎知識的掌握；另一方面基礎較好的學生可以更深入課程學習單元，培養編程技能，增強主動學習意識。

2 通過理論與實踐緊密融合，鍛煉學生的動手實踐能力

Python程序設計課程包括數據類型、列表、元組、字典、集合、字符串、分支結構、循環結構、函數、文件、面向對象、異常處理等較多的理論知識。在實際的教學過程中,教師往往忽略了Python語言的簡單易學、程序設計難度極大簡化、第三方庫的豐富應用等的特點。因此如果教師在課堂教學中仍按照數據類型、程序結構、函數等傳統程序設計語言的理論知識順序開展,主要針對程序設計語言的每一個理論知識點詳細講授,注重對語言細節的講解,那么在教學時就會忽略每個章節中結合實際應用的具體案例,尤其是綜合了若干章節中重難點應用的具體案例,無法體現Python程序設計的趣味性與實用性,學生往往缺乏與實際應用密切結合的沉浸式體驗過程。對于基礎薄弱的高職學生來說,傳統的教學模式、晦澀的語法理論知識、枯燥的例題解釋,均導致理論與實踐脫節,無法引起學生的學習興趣和積極探索的好奇心。Python 作為一門理論與實踐并重的課程,對學生掌握程序設計思想與方法、鍛煉編程實踐能力,具有至關重要的作用。目前高職的Python 課程教學普遍重理論輕實操,甚至有一些老師現學現教,導致學生即使聽懂了理論知識,但卻不知道什么時候用,以及如何使用。因此在教學實踐中應回歸學生的主體身份、老師主要發揮指導功能,把學習理論知識和項目實踐緊密結合一起。學習Python 程序設計語言,一方面學習Python 語言程序設計方法和基本理論知識與技能根底[3]。Python語言根底學習主要以簡單有趣的案例展示為主,先激發學生的濃厚興趣,進而分析實現案例功能所涉及的知識點,使學生明確學習目標,進而輔以驗證性的實驗。案例引領知識的教學方法能有效地引導學生一步一步完成驗證性實驗。在此過程中學生對知識點的記憶與理解是通過自己的實踐驗證得出,而不是靠單向灌輸和機械的記憶知識。理論與實踐相結合的教學應培養他們實踐操作技能的同時,激發好奇心，驅使學生學習知識的內驅力,幫助他們逐步弄清楚程序設計思維,掌握Python語言,鍛煉程序邏輯思維,提升程序設計的思路。另一方面學習在程序設計實踐中如何把實際應用與Python 第三方庫相聯系,使他們能夠選用合適的第三方庫與技術去處理具體問題。從而懂得如何克服困難,引發其學習欲望,進而學會庫的學習方法,養成主動學習的能力,為其終身求學打下基礎。

3 使用多元化的教學方法，挖掘學生的知識學習潛力

目前很多高職學校的程序設計教學仍然停留在以PPT 教學為主的集中授課方式,學生仍然處在被動的學習中,不利于培養他們的獨立自主學習意識,因此在課堂教學中須采用多元化的教學方法,以進一步挖掘他們的知識學習潛力。1)課堂教學要選擇趣味性、實用性的項目案例,讓學習者能夠持續保持強烈的學習積極性。例如在教學中,可采用"繪制多彩多角星"的項目,內容劃分為繪制一個等邊三角形、快速繪制一個多角星、繪制三色多角星、自動設置角星特征和繪制多星環繞等五個案例任務,并重點圍繞turtle庫的應用進行研究教學。Turtle 庫是一種簡潔、易用的繪圖庫,學習者通過指揮畫布上的小烏龜繪制線條、畫圓、填色等活動,了解并掌握知識點。任務一如何繪制一個等邊三角形?可學習模塊的導入與其功能函數的調用;關鍵字與變量標識符的使用;整型、實型與字符串常量的使用;基本運算符的使用與表達式的創建與計算,以及順序結構化程序設計思想。任務二如何快速繪制一個多角星?可學習循環結構化程序設計方法與for 循環語句,以及range()內置函數的使用。任務三如何繪制三色多角星?可學習分支結構化程序設計方法,比較與邏輯運算符有關的計算規律,if單分支、雙分支和多分支的語句形式,以及for 與if 語句的混合結構。任務四如何自行設置角星特征?可學習輸入輸出語句,int()等類型轉換函數,任務五如何繪制多星環繞?可學習循環嵌套等混合結構。在這些生動有趣的實踐課程指導下,更能抓住學習者的關注點,提高聽課效果。2)項目驅動教學法。為完成幾個章節的教學內容,將每個技術應用中的知識點都拆分成了幾個任務,而每個任務又都從具有趣味性的難題解答開始,通過全面、完整、循序漸進地逐步進行對知識點的介紹,讓學習者們能學以致用、融會通貫。例如對于Python 基礎知識、分支結構與循環結構三章內容可以開發一個房貸計算器工具。針對字符串、組合數據類型和函數三個知識點,要求設計一種具備新增、刪除、更改、查看學生數據和退出操作能力的簡易版學生信息管理系統,能夠有效、準確的管理學生信息,降低管理者的操作成本。3)小組活動討論式教學法。本課的實踐性強,教師一味在三尺講臺上對學生理論灌輸,并不能提高學習效果,所以老師應該提升課堂中的互動性,多提供交流的平臺,例如在課堂上可根據他們最關心的本學科話題,對他們進行提問。除了師生交流以外,生生互動也為一有效的交流手段,教師在布置任務后,可讓學生組成小組,以小組合作的方式來解決問題,各小組間也可以互相競爭。因為小組活動可以使學生相互討論分享經驗,幫助他們掌握Python語言的結構和用法,也可以讓學生有機會共同完成一項大型項目,從而加深學生對Python語言的熟悉程度。

4 通過層次化教學，兼顧不同學習程度的學生

教師需要充分考慮每個學生不同的學習程度,差別看待每個學生。在設計線上自學內容時可將線上自學內容劃分為必學與選學二種學習內容類型。必學內容應該是相對簡單、容易理解的基本語法內容[4]。教師提前錄制以示范為主的教學短視頻,在講解Python語言的基本語法、概念和使用原則時,應該帶領學生一步步實現并驗證Python 示例程序,讓學生自己模仿操作,熟悉并熟練掌握Python語言基礎知識,培養學生計算編程思維和邏輯思維。另外,學有余力的孩子也可在課后復習強化第三方庫等選學知識。教師還可提前錄制重難點的拓展應用知識短視頻,引導學生綜合利用知識解決問題,旨在提升編程應用的深度和廣度,鍛煉其對實際問題的考慮和解決才能。進行分層次的自主學習既可減輕基礎能力較弱孩子的自學困難,也能提升自主學習意識較強孩子的自學興趣。在實踐課程教學過程中,為適合大多數同學的學習現狀,實驗作業設置不要太繁雜,但又不要讓程度較好的學員沒有成就感,可設置對同一個例子的不同要求程序,如填充顏色,一般要求是填一種特定色,高要求則是填一個隨機色,以達到對各種程度學生的需求。

5 采用過程性考核方式，重視學生的過程學習與知識積累

傳統的教學考核評估的方式一般是老師按照按照一定比重計算學員期末成績和平時成績。這種單一的考核方式,會使大部分學生不重視過程學習,只把學習重心放在考前死記硬背的看書和刷題。這種近乎零壓力的過程式學習,會使得學員無法牢固掌握知識,更加無法有效地考核學生綜合運用Python 語言解決實際問題能力、創新意識和實踐操作能力。因此為了增加學生對課程內容的學習積累,學校規定期末考試分數只占為50%,過程考核應占50%。期末考試采取理論考試（20%）和實踐機考（30%）的形式實施。過程考核分為線上的課前預習任務和測試(10%)、線下小組討論與課堂參與(10%)、線下項目任務(20%)和線上階段性測試與作業(10%)等四方面的考核內容。課前預習任務和測試可利用超星學習通等網絡教學工具發布微課教學視頻觀看任務和預習測驗;小組討論和課堂參加,可以采用組內成員考核與教師評價小組考核兩種方式相結合。組內成員考核是組內人員按照組中每一位小組在本小組討論部分所做的努力打分,在現場按照每一位小組對專題討論環節的參與度,得出較為公正、科學合理的評價量化成績;階段性考評可通過學習通的監考能力可顯著提高考評的真實感與公平度;線下項目任務可每次課隨機利用課堂中的最后10 分鐘左右,由教師現場隨機抽查一部分學生（每個學生每學期都應抽到10 次）,對程序的完整性、魯棒性、創新性等方面評分,盡可能保證評分的合理性與公平性。邊教學、邊消化、邊應用的強化過程學習方式,是對學生的知識點理解、和技能掌握，以及自主學習意識、團體協作意識、實際程序設計意識等綜合素質考核,讓他們更扎實的掌握知識點,從而有效地提升了他們日常學習的興趣,學生的學習潛力也就會因為知識點的持續性反復累積而激發起來。

6 結束語

為了培育高層次的技能人才,Python 程序設計課程教學改革要著重提高學生實際技能的訓練,訓練學生的邏輯思維、分析問題和解決問題的能力,以及項目的應用能力。采用線上線下混合式教學、理論融合實踐、層次化教學和過程性考核方式優化了教學過程,可以滿足學生的個性化需求,有針對性地提高了學員的主動學習、團隊合作意識和編程技能。