基于雨課堂的Python程序設計混合教學模式改革與實踐

摘要：采用雨課堂作為核心智慧教學工具，在Python程序設計課程中進行了混合式教學模式改革和探索。從混合式教學模式、實踐教學和考核評價方式方面進行了一系列的改革和探索。通過實踐證明可有效改善課堂氣氛，增強學生的學習主動性和參與性，提高學生的實踐能力，且有利于教師掌握學生不同階段的學習行為和數據，為更加客觀地評價學生學習提供有力的支撐。

關鍵詞：CDIO;雨課堂;混合教學模式;實踐教學改革;考核評價機制

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）27-0001-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著計算機技術和網絡技術的發展，給教育和學習方式也帶來了革命性的突破。傳統的教學模式已不適應當前的教育需求。如何利用當前流行的教學平臺或工具來滿足新形勢下的教育和教學需求是個值得研究的課題。

本文探索如何基于CDIO育人理念中的培養工程應用型人才為導向，采用基于雨課堂的混合式教學模式，以提高學生利用Python語言解決問題和分析問題的能力及編程能力。

1 新興教學手段簡要分析

1.1 MOOC

MOOC起源于2007年，2013年起中國多個知名大學如清華大學、北京大學、上海交通大學等名校開始開設MOOC課程，隨后得到了蓬勃的發展和使用。MOOC除了提供傳統課程材料如視頻、閱讀和問題等外，還搭建了一個網絡互動社區[1]。MOOC資源的優勢如下：

1）資源建設水平和質量較高大部分MOOC依托高水平高校和專業建設團隊制作，課程機構完整且持續更新，教學資源齊全且設計精良。

2）資源利用的便利性MOOC平臺的資源免費使用，受眾面廣，不受時空限制。

3）活躍的交互功能學生和教師在平臺可以進行互動式教學，并提供學習跟蹤功能。

1.2微課

微課概念是2008年由美國新墨西哥州圣胡安學院的高級教學設計師、學院在線服務經理David Penrose提出的[2]。2012在我國開始流行。該教學手段更多地被教師用來進行課堂翻轉。微課資源的優勢如下：

1）微課的核心內容是基于某個知識點的短視頻教學，具有碎片化的特點。便于學習者利用碎片時間集中學習某個知識點。

2）制作成本低，簡單到只需要一個錄屏軟件即可制作，有利于普通大眾教師根據課程和受眾來開展相關教學。

3）可以與傳統的精品課程平臺相融合，與平臺上的教學課件、習題、測驗、問答、反思等資源整合后形成一個半結構化資源應用環境。

1.3雨課堂

雨課堂是一個智慧教學工具箱，教師可以從中選擇、搭配自己感興趣的工具，來影響和促進自己的課堂教學，并實現“課前—課上一課后”三者的有機聯系[3]。雨課堂的優勢如下：

1）移動互聯網背景下的“雙通道教學”，在移動設備支持下實現同步和異步教學。“同步”教學讓學生高度集中地集體完成一次教學活動，而“異步”教學則更加注重學習的效率，讓學生隨時隨地個性化地完成學習任務刪。

2）面向教學大數據的“全景式記錄”，在教學過程中后臺系統可以真實地記錄所有教學行為數據，用于教師對整個教學過程的分析和把控。

2 基于雨課堂的Python程序設計混合教學模式實踐

2.1 構建基于雨課堂的Python混合式教學模式

利用微信的便利性，雨課堂可以在課前預習、授課、測驗、作業等環節與學生實現有效和充分的互動。基于雨課堂的混合教學模式進程如圖1所示。把整個教學環節分為課前預習、課堂教學、課后提升、過程評價四個環節。通過雨課堂的通知公告和推送完成所有教學環節及與學生之間的互動。

2.2 基于雨課堂的Python實踐教學改革

CDIO的核心是工程能力的培養，把雨課堂引入實踐教學環節，使教師能有效把控學生實踐環節的結果和效果.從而進一步修訂實踐教學方案，有效提高學生分析問題和解決問題的能力。

基于雨課堂的實踐教學模式進程具體安排如下：

1）實驗課前

在實驗課前2天，推送實驗課前PPT。包括實驗要求、熱身實驗內容和相關視頻，要求學生進行學習和實踐。此處的熱身實驗內容是實驗要求中的前面1-2道驗證性實驗的題目，目的在于讓學生檢測已學知識點的掌握情況，從而發現問題并嘗試獨立或團隊解決。未解決的困惑在實驗課中由教師答疑解惑。

2）實驗課中

在實驗課堂發送本次實驗要求和內容，以及實驗報告格式和要求。實驗課以設計性的實驗題目為主，從而培養學生的分析問題和解決問題的能力。為檢驗學生課堂實驗成果，利用雨課堂制作了課堂實驗考核試卷，該試卷的截至提交時間為實驗課后5分鐘內。要求學生在完成每道實驗題目后拍照上傳代碼和結果，并簡要描述解決思路或反思等。

3）實驗課后

每次實驗都布置一些難度更高的題目，給大家一周的時間，在實驗課后獨立或團隊完成。之后要求學生撰寫并在雨課堂提交實驗報告，實驗報告中包含實驗課前題目、實驗課中題目和實驗課后題目，每個題目要求給出編程思路、源代碼及注釋、運行結果截圖、實驗總結及反思等。為了解學生實驗情況，制作了實驗調查雨課件，設計了相關投票題對每道題的難度、獨立完成情況、所用時間等方面收集學生的反饋，通過主觀題了解學生的困惑和不理解的地方，便于教師進行實驗后的集中答疑解惑。

此種模式的實驗教學對授課教師而言課后工作量較大，可以指定班里一些學習和動手能力較好的學生作為協作教師，負責相關收集和整理工作。

3 Python考核評價方式改革

3.1基于雨課堂的過程性考核

通過雨課堂可以記錄學生的所有學習過程并以此進行量化評分。教師可在雨課堂網頁版導出如下學習數據：預習、考勤、彈幕、投稿、課堂測驗、課后測驗、復習等相關數據，教師可以利用這些數據進行加權量化后作為學生本門課程的平時成績。

平成成績占總評成績的40%，該課程的平時成績計算如公式（1）所示：

平時成績=課堂成績*15%+作業*20%+實驗*35%+單元測驗*30%

（1）

其中課堂成績通過考勤、預習、課堂活動（彈幕、投稿等）、課堂測驗等環節數據綜合后得出;作業評分包括兩部分：一是通過雨課堂發送的主觀題，二是紙質的客觀題;實驗評分也分為兩部分：一是通過雨課堂提交的實驗考核，二是通過雨課堂提交的實驗報告;在整個授課過程中利用雨課堂進行了三次單元測驗，也作為平時成績的一部分。

通過量化評分方式，可以有效解決平時成績評定的隨意性和主觀性，做到更加公平合理。

3.2 基于工程實踐的期末考核

為提高學生的工程實踐能力，Python程序設計的期末考試采用項目實訓考核方式。根據學生人數給出一批與數據庫管理系統相關的題目，要求是2-3人一組來完成。學生的工作量通過所管理的數據表來確定。要求每個學生承擔項目中至少2張數據表的編程任務，以免學生工作量過小或過大。項目實訓根據教學進程分為兩個階段：一是基于文件系統和DOS界面的管理系統軟件，二是基于數據庫技術和窗體界面的管理系統軟件，這樣保證實訓內容與授課內容同步且覆蓋到幾乎所有授課內容。

實訓項目穿插在整個實驗教學過程中，在實驗課中進行布置，利用課后時間完成。要求學生在軟件工程思想的指導下，完成需求分析、概要設計、詳細設計、代碼編寫、測試等環節，以提高學生的工程實踐能力和團隊合作能力。整個實踐教學如表1所示。

項目實訓的成績占總評成績的60%，項目實訓成績的評定如公式（2）所示，其中項目成績以學生兩個階段的代碼演示和質量為準，項目報告成績以學生的報告撰寫質量為準，項目匯報成績以口頭答辯為準來綜合考查學生相關知識點的掌握和應用能力。

項目實訓成績=項目成績（40%）+項目報告成績（30%）+項目匯報成績（30%1（2）

17級計算機科學與技術專業（88人）在本門課程結課后，學生的平時成績、實訓成績和總評成績分布如表2所示： 從表2中可以看出，由于采用過程性考核，平時成績全部是客觀表現量化而來，46.6%的學生的平時成績在80-90分之間，說明學生重視了整個學習過程并認真完成每個環節的任務，從而獲得較高的平時成績。同時大部分學生也認真完成實訓環節，實訓環節中37.78%的學生成績在80-90分之間。相比較該班學生在Java程序設計中卷面及格率不足70%的狀況，說明這種教學模式更能充分調動學生學習的積極性和主觀性，并且評分更客觀，學生的收獲更大。

4 結束語

基于雨課堂的混合式教學改革是一項需要在實踐中不斷檢驗和完善的系統工程。需要教師不斷地迭代和更新教學內容，并持續改進課堂和實踐教學模式，采用更加客觀全面的考核評價機制，以適應CDIO工程教育理念。從而在學生掌握必備知識的基礎上強化實踐能力的培養，并提升學生的課堂參與性、自主學習能力、實踐能力、團隊合作能力等。

參考文獻：

[1]曾明星，周清平，蔡國民，等，基于MOOC的翻轉課堂教學模式研究[J].中國電化教育，2015（4）：103-108.

[2]胡鐵生，黃明燕，李民.我國微課發展的三個階段及其啟示[J].遠程教育雜志，2013，31（4）：36-42.

[3]王帥國，雨課堂：移動互聯網與大數據背景下的智慧教學工具[J].現代教育技術，2017（5）：26-32.

【通聯編輯：王力】

作者簡介：鄭凱梅（1970-），女，山西太原人，副教授，博士，主要研究方向為網絡安全、機器學習等。