分層教學在線上線下混合式教學中的應用
——以“Python 編程基礎”課程為例

王炳鵬,高 麗,劉素君,山青青

(蘭州石化職業技術大學,甘肅 蘭州 730060)

0 引言

長期以來,高職院校中編程語言類課程都是教師教學的一個難點課程。隨著教育信息化2.0 時代的到來,信息技術與教育教學深度融合,很多編程語言類的課程也采取了線上線下混合式的教學方式,但實際的教學效果卻不如人意。根據不完全統計,在真實的教學過程中,60%的同學在學習初期就會出現“聽不懂、跟不上”的問題[1]。隨著教學的持續深入,這個比例會不斷提高。最后只有寥寥無幾的同學能夠掌握教師傳授的全部知識內容,極個別同學可以在教師教學的基礎上擴展學習。線上內容往往會成為學生的打卡資料,對于實際的教學幫助幾可以忽略不計。為具體了解學生對語言類課程的理解和掌握程度,2020 年12 月份,針對78 位2020 級大一學生進行了一次無記名的投票調研,主要調研學生對自身掌握C 語言程度的認知。調研結果如下表1 所示。

表1 學生對C 語言的掌握情況的自評

此表反映的現狀,對希望提高教學質量、進行有效教學的老師無疑提出了一項嚴重的挑戰。有效教學是教師通過有效的教學準備、有效的教學活動和有效的教學評價來促進學生學習和發展的教學[2];是符合教學規律的“有效果”“有效率”“有效益”的教學[3]。為了實現這樣的目標,2021 年3 月份,本校面向2020 級學生具體學情,設計在整個教學過程的各個環節中融入分層教學,充分考慮混合式教學的應用,開展了一次“Python 編程基礎”課程的教學實踐。通過前后的數據對比,本校實現了相關高職類編程語言類課程的有效教學。

1 分層教學簡述

李長勤認為,教學還是分層教學主體,是學校實現教育目的的基本途徑;其次是分層次,教師在學生知識基礎、智力因素和非智力因素存在明顯差異的情況下,分類設計教學環節和進行教學;再次是應達到教學效果的最優化[4]。分層教學是教師根據學生現有的知識、能力水平和潛力傾向把學生科學地分成幾組各自水平相近的群體并分別教學[5]。分層教學基于學生個體的差異性以及指向學生個體的發展性,具有教學目標的分層性。其中學生個體差異性是教學的基礎,教學目標分層性是策略,學生個體的發展性是目標。教師在線上線下混合式教學過程中應用分層教學,首先要分層教學目標,其次在教學內容、教學實施、教學評價等各個環節融入分層教學。

2 教學分析與設計

2.1 基本學情調研

參加“Python 編程基礎”課程的3 個班學生,總計103 人;其中來自中職的學生64 人,來自高中的學生39人。整體上看,高職學生學習積極性不高,邏輯思維能力偏弱,不具有良好的學習習慣,遇到難題容易退縮;但積極性高,樂于實操、嘗試、探索,,對于新鮮事物的接受能力強。為了實現學生最佳的學習體驗,調研人員在課程開始之前發布了學生學習習慣的自評投票,主要就學生自學能力、課前學習量、學習方式等問題進行調研。結果顯示,同學們目前比較認可線上線下混合學習方式(占比75%),課前預習的自測題量以5 道為宜(占比47%),課前預習時長在20 分鐘左右為宜(占比47%),比較受歡迎的課堂教學方式是項目案例式教學(占比72%),對于在線視頻教學內容更喜歡實際編程演示(占比72%),對于存疑的問題希望通過“課堂溝通”(41%)、“線上討論”(41%)、“查資料、自主學習”(44%)的方式解決。支持“課后咨詢”方式來解決問題的同學只占13%。

2.2 結合分層教學和基本學情確定教學目標

從課程本質來看,整體教學目標應當是培養學生Python 編程的主體思想,掌握python 的基本特色表達和利用計算機思維分析問題、解決問題的能力。在前述的基本學情之下,這也成為課程的教學難點。再詳細分析課程教學知識技能的難度,體現在兩個方面:一方面是知識技能本身理解難度比較大;另一方面是應用描述復雜,但使用知識技能簡單,難點在于學生無法將復雜的問題描述與計算機語言結合起來,無法用計算機思維來解決問題。

從行業應用的角度出發分析可知,分析課程所在專業對Python 學習的要求,對培養學生的目標更多的是對基本編程技能的掌握和對具體問題的分析解決能力。因此重點是第二方面的難度考量,教師以實現不同難度和復雜程度案例任務為分層教學目標,應對不同特點的學生實施教學。

2.3 基于學生學習體驗,整合行業、競賽及課標和教材,重構教學內容

Python 編程語言應用廣泛,無論是計算與數據分析、人工智能、自動化運維、云計算、網絡編程還是游戲開發等方面都得到了應用。為調動學生學習的積極性,考慮到基本學情,本文整合基礎行業應用和競賽案例,在人才培養方案和課程標準的指導下,遵循學生認知規律,基于教材層次化遞進關系設計了五大項目整合Python 編程基礎的教學內容。具體項目單元中,繼續使用細分任務串接各知識技能點,最后綜合知識技能點完成項目單元綜合案例,實現具體項目效果。課程教學內容最終如表2 所示。項目和任務的設計,搭建了“項目引導,任務驅動”的前提,對接了行業應用,調動了學生的學習興趣,培養了應用計算機思維解決實際行業問題的能力,為課程的持續有效推進奠定了基礎。

表2 教學內容項目任務設計

2.4 基于基本學情,豐富層次化教學案例,準備分層教學資料

教師根據“實現不同難度和復雜程度的項目任務”的教學目標,設計難度和復雜程度不同的教學案例,以供拔尖學生、普通學生和落后學生的學習需要,進一步提升拔尖學生的知識技能水平,激發普通學生學習興趣,逐漸引導落后學生投入課堂、積極參與課堂教學。分層案例根據單元的知識技能特點和教學進程,逐步引入課堂。以項目二為例設計的分層案例如表3所示。

表3 項目二分層案例

3 教學實施過程

3.1 基于“行動導向教學”,針對難重點,細化教學環節和方法

課程總體采用6 個步驟的“行動導向教學”實施方式。教學實施的難點是正確分析項目中各個實際任務,運用計算機語言解決實際問題。因此,在面向具體任務時,教師在“發布實訓任務”環節使用體驗法、討論法等引導學生體驗任務功能和分解任務功能。在“實施實訓任務”環節,使用對比法、啟發法等引導學生使用計算機語言表述實際問題基本元素;使用講授法配合學生的認知規律逐步展示任務核心代碼;使用練習法、驗證法完成任務。在“任務結果展示”環節,使用學生演示法、評價法引導學生優化代碼、認識編程中出現的問題。在“分層案例測驗”環節,提供不同難度和復雜程度的案例,采用小組討論法由小組根據自身情況選擇分層案例,使得每位同學都可參與、完成相應案例,從而提升拔尖學生知識技能綜合運用能力,強化一般學生知識技能基礎運用能力,督促落后學生繼續理解、熟悉知識技能。在“分層案例評價”環節使用案例在線評價、組內評價、組間評價和教師評價的應用方式幫助學生全面認識知識技能。在“課后實操拓展”環節,使用在線實操視頻教學、增值評價鼓勵繼續深入學習。

3.2 以學生為主體,線上線下緊密結合開展分層教學

在整個教學過程中,線上教學方式作為整個教學的必要環節出現。主要實現課前預習、課中實時反饋并檢查學習狀況的任務。所有分層案例資料以在線展示作業的形式,不同案例分值不同,基礎案例2 分,中級案例4 分,復雜案例8 分。除分層案例之外,還提供競賽相關資源和計算機等級考試資源,也由學生自主選擇完成。在課堂上,拔尖學生可以課上展示,普通學生可以課下自選完成、線上提交,教師實時進行線上評價。

在各個環節中最大化學生參與度,尤其在自選問題環節,教師只負責公布自選問題、組織學生展示程序結果、開展評價。教師在關鍵核心代碼的講解上,注意知識技能點的層次化遞進,采用學生講解和教師講解相結合的方式。提供豐富的教學形式,包括課前測驗、課后作業、課中頭腦風暴、討論;教師提供豐富的教學資源包括參考教材、編程實操視頻、任務分析流程等對學生進行引導、鼓勵自主學習。對于拔尖學生,形成了“崗課賽證”融通的培養方式,學生在知行合一中獲得了有深度的“真功夫”,實現在學校所學知識、技能與企業崗位需求無縫對接。對于一般學生,教學方案也提供了課后持續發展學習的空間,通過增值評價充分發揮評價的診斷、激勵和調節作用。

3.3 細化評分考核點,開展多維教學評價

教師需關注學生形成知識理解、技能掌握以及情感態度、行為習慣等素養,按照職業崗位要求建立以能力為中心的考評體系,堅持將結果評價和過程評價相結合,發揮教師、學生多元評價主體的評價作用。評分點包括學習態度、行為養成、規范編程、完成效果和程序優化簡潔程度等評價指標,尤其注重學生在課下完成在線自選案例的考評,以激勵、督促學生更廣泛、積極地參與各種學習活動。

4 教學實施效果

總體來看,整個教學過程中,線上線下不斷交叉進行,突破了課前、課中和課后的限制,通過“項目引導、任務驅動”教學,以學生為中心,從學生基本情況出發分層教學,及時評價反饋,激發學生學習興趣和積極性;從教學效果來看,班級學習氛圍濃厚,學生參與度明顯提高。拔尖學生完成了所有課堂和線上教學資源和活動,在各種競賽和取證中屢獲佳績。普通學生整體成績也在以往基礎上有了明顯提升,如表4 所示。

表4 Python 編程基礎期末考試成績分布統計