混合式教学模式下的“Python程序设计基础”课程教学改革探索

［摘 要］ 为了提高“Python程序设计基础”课程教学质量，培养非计算机专业学生利用Python解决实际应用问题的能力，针对“Python程序设计基础”课程现状及教学设计上存在的问题，重点讨论了混合教学模式下的“Python程序设计基础”课程改革，通过丰富Python教学资源、优化教学内容、创新教学方法和考核多元化等方式，将理论和实践相结合，强化学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的计算思维能力，保障好师生交流互动，提升“Python程序设计基础”课程教学质量，提高课堂教学效果。

［关键词］ 教学改革；混合教学；课程思政

［基金项目］ 2019年度吉林大学本科教学改革研究项目“基于OBE理念的‘Python程序设计基础’BOPPPS教学模式研究与实践”（2019XYB418）

［作者简介］ 周 旭（1988—），女，吉林长春人，博士，吉林大学公共计算机教学与研究中心副教授，主要从事智能计算、数据挖掘研究。

［中图分类号］ G642.41 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）18-0049-04 ［收稿日期］ 2022-11-01

引言

随着现代信息技术的飞速发展，“互联网+”时代下的技术革命让计算机在学习、生活、工作等各个领域得到广泛应用。大学计算机基础教育是高等教育的一个重要组成部分，担负着为大学生普及计算机知识和技术的责任。“Python程序设计基础”作为一门公共计算机基础必修课程，有助于提升学生的计算机素质与综合能力。在新的教育目标指引下，迫切要求对“Python程序设计基础”课程教学改革进行探索与思考，提升高校中非计算机专业学生的计算机应用能力。如何利用“互联网+”的发展成果，推进传统教学模式创新，提高教学效果，成为各高校教师的重要研究课题。混合式学习在形式上是在线学习与面对面学习的混合，深层次上包括不同教学模式、学习环境和学习方式的混合［1］。混合式教学模式不仅要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，还要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。因此，如何对教学内容进行重构，对教学环节进行设计，对教学效果进行评价，以及如何做好教学的课程思政，尤其是如何将必修课程的价值性与知识性相统一，寓价值观引导于知识传授之中，实现全员全程全方位育人，值得我们深入研究［2］。本文以“Python程序设计基础”课程为例，根据日常教学的情况和举措，对混合式教学模式下的课程教学改革进行了思考和实践，阐述如下。

一、“Python程序设计基础”课程教学现状

Python语言是一门面向对象的解释型计算级程序设计语言，具有语法简单、功能强大、编写简洁、可读性好、容易理解等特点［3］。Python语言的重要优势是能够与各种编程语言所编写的程序对接，又被称为“黏性语言”，它能够用简单的语法结构封装各种编程语言的程序代码，进而非常迅速地成为各专业应用接口型编程语言［4］。“Python程序设计基础”是大多数高校针对非计算机专业学生开设的一门公共计算机基础必修课程，学生通过学习“Python程序设计基础”课程，不仅能掌握利用计算机解决问题的能力，培养计算思维，而且能提升计算机素质与程序设计能力。但是，在“Python程序设计基础”课程教学过程中，往往会暴露出以下问题：（1）Python程序设计语言实验学习时间有限。程序设计课程是实操性比较强的课程，要求学生在理解程序设计语法的同时，更要灵活运用语法知识，实现自主程序设计解决问题。16个实验学时不足以锻炼学生的实践能力，学生存在知识点掌握不够、解决问题能力短缺等问题。（2）学生的学习能力存在差异。由于知识储备不同，有些学生基础好，学过其他程序设计语言，而有些学生是第一次接触程序设计语言，因而学生的接受能力不同，学习进度也不尽相同。另外，学生学习的侧重点因人而异，如何有差别地满足学生需求也是一个教学难点。

二、课程改革模式

为了提高“Python程序设计基础”课程的教学效果，在有限的时间内让学生掌握程序设计语法知识，并能应用程序设计语言完成一些实际案例，提高学生的实践能力并培养其计算思维能力，本文进行了混合式教学模式改革探索。通过优化教学内容，进行有效的教学设计，结合思政元素，实现课程思政，改进期末考核评价指标，构建定量定性相结合的混合式评价体系等方式，以提高教学效果，保证课程质量，开展“Python程序设计基础”课程教学改革。

（一）丰富教学资源，进行混合式教学

为了确保“Python程序设计基础”课程的教学质量，教师对现有的教学资源进行了更新，对上课的素材进行了整理，主要包括编辑录制课程视频和构建更新习题环境；利用互联网的中国大学生MOOC、超星学习通、腾讯和其他在线教学资源工具，积极开展在线慕课和实体课堂等相关的教学活动。在实验准备方面，由于实验课机房学习时间有限，而程序设计课程需要依赖编程环境进行大量的程序练习。因此，教师要考虑学生的学习环境与条件，针对有些学生无法利用计算机安装程序设计安装包进行练习的情况，查找支持手机在线编程的教学平台，让学生在手机端登录Python123并下载Python编程狮App进行相关程序设计实验练习，将现有的教学资源与平台有机结合，解决学生缺少计算机硬件的局限性问题。在理论教学准备方面，将学习通和腾讯会议两个平台相结合，每次实体课堂对上课内容进行录制，再通过视频剪辑软件对视频进行剪辑，上传到学习通中，建立在线课程平台。为了能与学生充分互动，教师可以与学生面对面交流，进行热烈讨论；学生课后有疑问可以通过观看直播回放的方式进行复习，也可以在QQ群进行提问，实现答疑。为解决实验环境的安装或者程序调试问题，教师可以通过实验课面对面演示或者借助远程控制软件如QQ的远程控制模块，帮助学生解决安装或者程序运行出错等问题，促使师生之间完全摆脱时间和空间的限制，课后及时对知识点进行学习交流。这便于教师从答疑环节了解学生对于知识点的掌握情况，及时调整教学内容和教学手段，让学生更深刻地理解教学中的重点和难点。

（二）创新教学方法，保证教学质量

每一门课程都有自己的特点，混合式教学方法也需要针对“Python程序设计基础”课程的特点进行综合性分析，以案例式教学和任务驱动教学为主，开发混合式教学模式的新方法。为了调动学生的积极性，在教学方式上，设置与课堂内容相关的教学任务，让学生带着问题去思考和探索；课程内容做到深入浅出，利用学习通的抢答环节、选人环节和随堂练习环节，营造良好的课堂氛围，促使学生更好地投入其中；教师对学生回答的答案给予充分的肯定和激励，再进行归纳总结，强调重点，达到巩固知识的目的。为了让学生更容易理解编程知识，教师可以结合案例进行理论教学，如通过Tkinter绘制图形案例，以生动有趣的爱心卡通图形吸引学生的注意力，再向学生介绍基本语法元素、程序格式框架、赋值语句、函数调用等，激发学生的学习兴趣。学生只学习理论往往是不够的，更需要练习的是实际操作，只有通过编写简单程序，才能灵活记忆和运用基础的语法要素。为了进一步锻炼和培养学生的自学能力，教师通过布置课后作业和课前预习任务的方式，让学生发挥想象，在课堂所讲案例的基础上进行创新研究，提交平时作业，之后教师在每次课上对学生提交的优秀作品进行展示，激励学生正向竞争，培养学生的发散思维和想象力。问卷调查是师生建立反馈渠道的有效方法之一，也是检验教学效果的一种方式。为了了解学生在教学环节的学习效果，跟踪学生的学习情况，教师可以在学习通上发布问卷调查，根据学生的反馈情况及时了解学生对知识点的掌握程度及相关意见，查漏补缺，修订和调整下一阶段的教学内容和教学手段。总之，在教学中教师以精心设计的教学手段为基础调动学生的兴趣，以案例式与任务驱动式相结合的教学方法引导学生快速掌握知识要点，以课堂课后作业和学习通软件中的讨论模块获取教学反馈，稳步高效地实现混合式教学应用于“Python程序设计基础”课程的探索，保证教学质量。

（三）优化教学内容，提高教学效果

程序设计教学不能仅满足于语法层面，还应重点培养学生解决不同领域实际问题的能力。学生学习该课程不仅是为了通过考试获得学分，更多的是要培养利用程序设计解决专业问题的能力。因此，从学生专业发展角度和能力提升角度，将课程学习目标分为程序设计基础和程序设计应用两部分。本文从人才培养目标出发，根据学习目标优化教学内容，将“Python程序设计基础”课程内容分为两部分，即基础部分和进阶部分。在基础部分，主要向学生介绍基本的语法知识，如常见数据类型、表达式、基本操作语句、函数、程序控制结构、文件操作和内置库的使用等内容，使学生掌握Python编程的相关基础知识，顺利通过全国计算机等级考试二级Python科目考试。在进阶部分，主要向学生介绍常见第三方库的安装和使用，并结合丰富的案例进行教学，使学生可以利用程序设计语言解决专业实际问题，掌握Python语言在图像处理、数据分析等方面应用的初级技术。例如：在介绍Pillow库时，以医学图像为例，让学生对图像进行锐化、轮廓提取等操作；在介绍jieba库时，让医学生对患者病例文档进行分析；在介绍BeautifulSoup、requests等可以实现爬虫功能的第三方库时，结合电影评论数据挖掘的例子，使学生掌握抓取网上数据的操作方法；在介绍sklearn实现数据分析的第三库时，以葡萄酒、乳腺癌医学数据、足球运动员等数据为例，进行聚类统计分析案例教学，挖掘数据背后隐藏的规律特点。案例设计要具有代表性，能够帮助学生将所学的语法知识进行加强巩固，激发学生的学习兴趣，调动其主观能动性，让学生自然地理解理论知识如何运用于实际问题，意识到这门课程对于自身专业的重要性，以显著提高教学效果。

（四）结合思政元素，实现课程思政

高校教师的职责是教书育人，除了要讲授专业知识以外，还要开展育人工作，育人即广义的思想政治教育，比如加强中华优秀传统文化、社会主义核心价值观、德智体美劳、马克思主义、唯物主义教育等。课程思政是以构建全员、全程育人格局的形式，使专业课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把立德树人作为教育根本任务的一种综合教育理念。课程思政不是一项新工作，而是高校教师为了新时代高水平人才培养建设一直在进行的事情［5］。本文积极构建“Python程序设计基础”课程思政教学模式，探索课程思政的结构、目标、层次与途径，揭示课程思政的规律，以实现要素向系统过渡、课内向课外延伸的育人目标。因此，本文在保证教学质量的同时，要重视课程思政与课堂教学的融合。例如，可以举行课前计算机技术宣讲活动，邀请学生将平时生活中使用的一些利于学习的软件或者了解到的先进计算机技术以PPT的形式在课前五分钟进行分享，此项活动得到了学生的积极响应，制作的PPT涉及二维码的应用、程序设计语言的发展史、图像识别技术在医学领域的应用及各种应用软件的介绍等。通过此次活动，主要培养学生的科技创新精神，引导学生热爱科学，树立正确的世界观、人生观、价值观，促进德智体美劳全面发展。另外，教师在课上讲解语法知识时可以将思政元素自然地融入教学中。如介绍字符串提取方法时，以“人生天地之间，若白驹之过隙，忽然而已”为例，给学生介绍如何通过字符串切片功能获取“天地”和“白驹”，让学生理解字符串正向反向编码。通过这种简单的例子，将思政元素融入课堂，学生不仅理解了要珍惜时间，而且对语法知识印象深刻，掌握得更扎实。针对Python具有的很强大的第三方库，让学生下载整理某个诗人创作的古诗，利用分词模块和统计词频程序生成词云，探索统计作者所创作的古诗词中出现频率较高的文字，并鼓励学生在实验课上展示和分享自己的分析结果，进而活跃课堂气氛，使学生在潜移默化中提升了文学素养，增强了对诗词的喜爱，更坚定了文化自信和民族自信。

三、多种考核相结合的评价方式

课程考核评价方法是评判教学效果的衡量标准，是对教学实践的总结，也是学生学习成果的评价反馈［6］。为了培养学生的计算思维，在制定考核标准时不能简单地以一套期末考试试卷作为检验学生学习情况的唯一标准。本文提出“3+X”的评价标准，衡量学生知识的掌握情况。其中，“3”指的是平时成绩（学生课堂签到讨论互动成绩和平时作业完成情况）、测验成绩（学习通发布的测验）和期末机考成绩，“X”指的是学生课外探索自学模块，要求学生自学其他第三方库，或根据已介绍的第三方库自己重新设计完成一个新的案例，以考查学生的发散思维能力、自学能力和实践能力。教学考核方式具体情况如表1所示。