Python在線課程和項目驅動制相結合的教學模式探索

胡文杰，謝娜

（咸陽職業技術學院，陜西 咸陽 712000）

0 引 言

2016年3月，谷歌圍棋人工智能機器人“阿爾法狗”戰勝韓國棋手李世石。該事件刷新了科研界對人工智能的認知，從此Python編程語言便長期位于編程語言排行榜的榜首。就業市場對Python工程師的需求日益增加，促使很多高等教育院校理工類專業都將Python語言定為核心專業課程，中小學也逐漸在信息技術教育中融入Python編程。與此同時，有關Python的在線教學開始盛行。在實際的教學過程中，在線開放課程是由多位教師所組成的教學群體共同協作創建的一系列教學課程。比如在學堂在線軟件上發布的“Python技術應用”這門課，最大限度地使用現代化信息技術手段，采用在線開放課程的教學形式實現Python教學，讓學生提前完成線上預習、課中積極參與討論、課后進行習題鞏固的方式能夠保證學生把知識學深學透，可有效解決新冠疫情特殊時期學生不能進行線下學習的矛盾問題；“Python技術應用”課程的制作團隊在落實在線開放課程教學工作的過程中，力求使教育教學理念和職業化培養觀念與時俱進，在秉持學生在教學過程中占據主體地位的認知之外，應積極發揮教師團隊的引導而不是灌輸作用，為社會電子信息與軟件工程領域的用人單位培養更多優秀的職業人才。

項目驅動制教學方法就是摒棄傳統的講解式教學，引入相應的項目來指導學生理論實踐、加強知識綜合運用的教學方式。該方法是一種建立在建構主義學習理論基礎之上的教學方法。建構主義學者們認為，學習是對學習目標的創建以及對所學知識的深入領會和充分利用的過程。學習者是在教師群體的共同教育下對所學知識進行構建的創造者，而不是教師所教授知識的被動接受者；教師需要在學生進行知識構建時提供必要的幫助，而不是對學生所學知識進行作用甚微的直接灌輸。

項目驅動制教學方法，必然會克服傳統純理論教學的缺點。教師群體可以采用將多個理論知識點映射為與企業實際應用相似度極高的項目來促進學生進行相應內容的開發和研究。并在學生開發項目的過程中，講解開發本項目所涉及的理論知識點，從而加深學生對理論知識的理解，并消除單純講解理論知識課堂氛圍沉悶乏味的弊端。提高學生實際項目中的問題處理能力，消除學生的畏難情緒，提高學生的學習主動性。

1 Python在線課程和項目驅動制相結合教學模式的教育理念

本文以“Python技術應用”課程為研究對象，融入當前教育環境下高等職業教育所面臨的困難與機會，以在線課程（線上）和項目驅動制（線下）課程相結合，全面提高教學效果。

整個項目驅動式Python教學模式的實踐主要包含以下幾個教學環節：學生課前預習、項目需求描述、項目需求分析、項目開發實現、理論知識講解、項目交流及總結、課后答題鞏固。教師群體可以在課前將需要學生預習研討的演示文稿、思考問題、項目需求等教學內容在學堂在線平臺的“Python技術應用”課程中進行錄入并發送給學生，學生課前利用5～10分鐘的時間進行預習，操作界面如圖1所示。

圖1 “Python技術應用”課前預習模塊

在項目需求分析階段，教師最好使用有效簡潔的語言帶領學生一起分析項目需求，并使用原型創建軟件繪制滿足對應需求的項目原型；項目開發實現階段和理論知識講解階段，可以融合成一個階段穿插進行，學生在開發項目過程中遇到新的技術困難時，教師剖析解決這個困難學生需要學習哪些新的理論知識，教師在完成新理論知識的講解后，讓學生再次進入上次暫停的項目繼續實施項目的開發過程，直至項目最終完成開發和測試。同時，讓學生在參與完項目的開發和測試之后，對整個過程進行總結和討論，所謂“三人行，必有我師”，不同的觀點會激發不同的教學感受，并有可能讓教師對教學過程中的某個環節或知識點的重新構建產生新的思路，達到“教學相長”的目的。課堂結束之后，可以通過在教學軟件平臺上發布相應的練習題（包括客觀題和主觀題），要求學生完成作答，從而達到鞏固課堂學習的目的，操作界面如圖2所示。

圖2 “Python技術與應用”課后習題模塊

2 Python在線課程和項目驅動制相結合教學模式的實施過程

該研究所涉及的Python編程語言理論知識、教育理論知識、Python項目等內容，可供借鑒的資料充裕，為課題研究提供了充分的理論依據。從相關資料入手可以較成功地完成科研任務，靈活運用不同學科的知識和思路還可以提高研究效率，改善研究方法。良好的校企合作為Python線下課程選取難度適中、應用性強的項目案例提供大量的資源。

“Python技術應用”在線課程已經在咸陽職業技術學院電子信息學院屈毅教授的帶領下階段性完成，并在“學堂在線”平臺上運行，運行界面如圖3所示。這個在線課程作為研究的實施前提和先決條件，是學生小組預習課程的主要平臺以及實現認知和交流的重要載體。

圖3 “Python技術應用”課程運行模塊

整個教學過程的基礎是在計算機上安裝Python運行環境，采用64位Win10操作系統，安裝Python3.8.7版本，并使用PyCharm作為集成開發環境，其在計算機上的操作過程分為以下3步：

（1）如圖4所示，進入Python官網，下載3.8.7版本。

圖4 下載Python3.8.7安裝包

下載后，雙擊下載包，進入Python安裝向導，安裝非常簡單，將安裝路徑設置為D:python，接下來一直點擊“下一步”，直至安裝完成。

（2）如圖5所示，在Win10中設置環境變量，步驟為：

圖5 配置Python環境變量

1）右擊“計算機”，選擇“屬性”。

2）在彈出的對話框中選擇“高級系統設置”。

3）在彈出的對話框中，選擇并雙擊“系統變量”窗口下面的“Path”。

4）在“Path”行中添加分隔符分號，再添加Python在本機中的安裝路徑（D:Python）。

5）進入Win10命令窗口，輸入“python”命令，檢測安裝是否成功，若出現對應的版本信息，則表示安裝成功。

（3）安裝集成開發環境并測試PyCharm社區版本。

如圖6所示，PyCharm是由JetBrains公司開發的Python集成開發平臺，支持多種常用的操作系統，包括Windows、Mac和Linux。它可以實現代碼調試、語法高亮、Project管理、代碼跳轉、智能提示、自動完成、單元測試、版本控制等功能。PyCharm社區版本是一款開源的免費軟件，可以從官方網站上下載，下載結束后，可以依據默認配置一直單擊“下一步”，直至安裝完成。使用Pycharm編程Python的HelloWorld程序，測試集成環境是否安裝成功。

圖6 安裝并測試PyCharm集成開發環境

教學過程中的課前準備工作、基礎知識介紹等環節可通過學生在線學習（預習）的形式來完成。項目分析、項目實現主要是在線下課堂中完成，學生小組在教師團隊的引導下，小組成員間、小組間互相交流協作，親自動手完成編程、運行、調試、再運行等實踐環節，從而達到學習知識、理解知識、運用知識的高階學習目標。

本研究以“Python技術應用”課程為例，從在線開放課程教學入手，以在線課程（線上）和項目驅動制（線下）課程相結合的形式形成全新的教學模式，達到了提升教學效果的目的。

在設計“項目”時，依賴于教師團隊中那些年長教授豐富的教學經驗，精準把握項目的難度，充分考慮到高職院校不同學生的知識儲備水平和學習能力水平的差異，在選取項目時，選擇那些難易適中、可擴展性強的項目進行需求分析，并為那些知識儲備多和學習能力強的學生提供拓展項目，供其課后進行深入的探索和研究。此外，為了增強學生學習的主動性，在項目的內容選擇方面，可以適當選擇貼合學生心理年齡的項目，例如開發或優化抖音直播平臺的某項功能，開發某個微信應用小程序的界面等，此類項目貼合學生們課后的生活娛樂方式，在需求分析過程中可以大大激發學生的討論興趣和創作靈感。

3 結 論

“Python技術應用”在線課程與項目驅動制相結合的教學模式具有三個方面的顯著特色：

（1）滿足特殊時期學生的學習需求。在線學習模式可以滿足新冠疫情特殊時期“停課不停學”的教學需求。在線模式避免了線下教學的人員聚集，為抗疫工作提供不可或缺的必要支持。

（2）優化課程教學體系。首先，學生參與項目的實施過程后，通過對整個過程的討論和總結，抒發自己不同的觀點，激發教師對某個教學環節或知識點的更新，從而構建出更完善的教學模式和體系。其次，該方式可以讓學生充分感受到Python的實際應用效果，加深其對Python知識的理解，形成線上課程和線下項目驅動制相結合的教學模式。

（3）增強課堂效果。項目驅動的教學模式可以有效增強學生的實踐動手能力，大大提升學生的學習主動性，更能讓學生切實接觸到企業項目的開發流程，從而讓學生對知識有一個更深入的理解。

研究所形成的線上課程和線下項目驅動制相結合的教學模式具有很高的推廣價值。學堂在線（亦可以是慕課、愛課程、嗶哩嗶哩甚至優酷等）平臺上大量的在線視頻課程為廣大師生提供豐富翔實的學習資料。教師團隊優選出2～3個不同講述角度的在線課程推薦給學生小組，滿足他們的預習需求。教師團隊在課程的前5分鐘帶領學生學習或者復習教學內容，然后以項目為驅動完成以學生為核心的學習環節，再通過基于學習知識的游戲、調研、小項目等方式考查學生對知識點的掌握情況，檢驗教師團隊的教學效果，同時總結經驗教訓，彌補短板與不足，不斷迭代提升教育教學水準。本研究總結了一些適合高職院校學生特點的經典項目課程（以“Python技術應用”課程為例）供同行教師參考。該研究所形成教學模式的成果顯著，對于提高Python的教學效果以及豐富教學模式具有重要的作用和意義。