雙創比賽項目在Python教學中的應用探索

摘" 要" 通過總結Python程序設計教學和創新創業比賽相結合的實踐經驗，提出“教、學、研、賽”四結合的教學改革措施，構建“融入—深入—產出”型項目導向混合教學模式，為后續高職Python程序設計教學改革和創新創業工作提供參考。

關鍵詞" “互聯網+”比賽；高職教育；創新創業教育；Python教學；教學改革

中圖分類號：G724.82" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）08-0076-04

0" 引言

《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》提出：職業教育與普通高等教育為不同的類型，具備同等的重要戰略定位，要夯實基礎、補齊短板、深化改革、激發活力，構建縱向貫通、橫向融通的具備中國特色的現代職業教育體系，提升新時代職業教育現代化水平和服務能力，為促進地方經濟社會持續發展和提高國家競爭力提供多層次高質量的技術技能人才支撐[1]。全球人工智能技術的迅猛發展，在世界范圍掀起科技的熱潮。教育部在《新一代人工智能發展規劃》中鼓勵高校加強人工智能專業教學，積極推動相關學科建設。順應新時代前沿科技的發展，在人才培養中不斷結合前沿領域進行教育教學的探索研究和實踐是高職教育重要的研究方向。

在專業教學方面，目前很多高校把人工智能專業作為計算機學科下的二級學科來建設，這種模式相對單一、局限，而目前“光、機、電、算”已成為人工智能領域不可或缺的支撐技術，單一的教學勢必影響學生知識體系的構建和實用型人才的培養。同時，高職教育有著強調實踐性和重視應用性的特點。在教學中融入前沿實踐項目、有針對性地拓展和發散、學生深度參與等需求是目前高職教育教學改革中的重點研究內容。Python程序設計是人工智能專業核心的專業基礎課程，其特點是起點要求低，入門相對簡單，容易讓學生編程和學習，并且可以實現快速成果產出。但是目前的Python教學中教學案例不成系統，教學案例與學生生活和知識面相差較遠，教學案例與產業結合度較差，無法真正讓學生參與實際項目的實施，從而影響實際Python程序設計的教學效果。

在創新創業方面，隨著我國產業升級和技術革新不斷迭代，一些領域引領世界科技發展前沿。武漢提出加快打造“光芯屏端網”等萬億級高新產業集群，新興科技行業的擴張對實用型高技術技能型人才的需求與日俱增。然而，我國的職業教育存在企業參與辦學程度低、職業教育技術技能人才培養體系不完善、學生技能跟不上新產業發展的速度等問題。面對高新產業職業教育人才培養的困境，高職學生的創新創業項目對目前的職業教育形成良好的補充。通過具備企業項目經歷的“雙師型”教師的引入，以創新創業項目為載體，以產業鏈上下游校企合作企業為平臺，打通高科技新產業相關專業人才培養的各個環節，提升職業教育的引領力[2]。

第七屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽的主題是“我敢闖，我會創”，鼓勵參賽項目能夠將移動互聯網、云計算、大數據、人工智能、物聯網、下一代通信技術、區塊鏈等新一代信息技術與經濟社會各領域緊密結合，服務新型基礎設施建設，培育新產品、新服務、新業態、新模式[3]。眾多高校將參與“互聯網+”大學生創新創業大賽作為傳統教育教學的良好補充，用于培養掌握前沿科技和具有前瞻思維的高技術技能型人才。

因此，以創新創意大賽為牽引，以Python課程教學為抓手，通過以賽促教，可以探索人才培養新途徑；通過以賽促創，可以搭建產教融合新平臺。將教學實踐和創新創業相結合，在高職教育教學中進行實踐探索，助推前沿科技創新成果轉化應用，從而服務國家創新發展和提升職業教育教學水平[3]。

1" Python教學中存在的問題

1.1" 學生水平參差，存在差異化學習需求

Python是人工智能專業核心的專業基礎課程，Python程序設計及實訓是后續機器學習、深度學習、圖像處理、語音處理等人工智能技術課程的前序基礎。通過學習情況測試發現，學生對Python既熟悉又陌生，熟悉的是Python的基礎語法體系，知道有哪些語法知識和單個知識點的基本應用；陌生的是不能夠分析、求解綜合案例，即不具備綜合問題處理能力。此外，Python程序設計課程涉及知識點及學科領域廣泛，內容章節間相對分散，不同的知識點既獨立又互聯，導致各知識點的銜接和連貫性不易掌握，案例教學法難以滿足初識學生對Python課程整體知識脈絡的把握，學生認知質量難以保障。

1.2" 傳統的Python項目化教學形式單一、枯燥

經過Python的基礎語法學習，學生了解了其基礎知識體系，但Python最大特點是具有龐大又完整的生態，小到簡單數學計算、幾何繪圖、日常辦公處理，大到數據處理、智能控制、圖像處理、界面制作等，都能一一應對。通過對湖北開放大學人工智能專業20級1班和2班的學生進行調研，學生對界面設計制作、數據處理等實用技術及熱門領域的關注度較高，對開發、運維和科學計算類的關注度較低。同時，照本宣科式教學方式受到學生較大的心理排斥。學生希望能夠使用Python解決能接觸的項目問題，實現有價值有目標的學習體驗。

1.3" “雙師型”教師隊伍建設存在不足

高職院校的教師隊伍建設普遍延續傳統的教師培養和教育教學管理方法，教師在創新意識、創新能力和培養學生上顯得較為薄弱，既阻礙教師發展，也影響學校人才培養目標的達成。雖然近些年持續引進不少“雙師型”教師提升辦學水平，但整體而言，仍然“重教學、輕科研”，缺乏有效的激勵機制和人才戰略，“雙師型”教師的項目能力和創新意識不能有效調動，也未能實現廣泛的帶動效應，導致沒有有效地實現整體人才培養水平的提高。

2" 教學改革措施

第七屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽由教育部等七部委共同主辦，是目前國內創新創業相關賽項級別最高、規模最大的賽事，也是學科競賽項目中的榜首項目。2021年10月12日，國務院辦公廳發布《關于進一步支持大學生創新創業的指導意見》（簡稱《意見》），其中第八點指出：辦好中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽，完善大賽可持續發展機制，強化大賽創新創業教育實踐平臺作用，鼓勵各學年段的學生積極參賽；堅持以賽促教、以賽促學、以賽促創，豐富競賽形式和內容[4]。《意見》明確了通過有效支持大學生創新創業從而推動國家實施創新驅動的發展戰略的政策和方針。同時，堅持科技創新引領創業、支持創新創業帶動就業、鼓勵在校大學生創新創業成果轉化也是新階段新形勢下實現立德樹人根本任務的有效途徑。

針對目前高職院校人才培養存在的問題，根據“天下無‘賊’——基于太赫茲技術的全球郵件偵測系統領航員”項目創新創業大賽的實踐和Python程序設計教學的經驗，總結出“教、學、研、賽”四結合實現高素質技術技能人才培養模式（如圖1所示），以科研項目為依托，寓研于賽，以賽促教，教學相長，四方面深度融合、交互提升。

2.1" 前沿成果轉化，創新融入教育

以賽促創，“互聯網+”大賽搭建產教融合新平臺。通過參與大賽，把教育融入經濟社會產業發展，以前沿項目為依托，推動互聯網、大數據、人工智能等領域成果轉化和產學研用融合，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈有機銜接，以科技創新引領創業，以創業帶動就業，努力形成高校畢業生更高質量創業就業的新局面[4]。進一步深化高校教育改革，必須建立以創新創業目標為導向的高技術技能型人才培養模式和校企協同人才培養機制，從而服務構建新時代新發展、新格局和高水平的教育體系。并且激發學生的創造力，激勵廣大青年扎根區域經濟了解國情民情，在創新創業實踐中不斷增長智慧和才干，自立自強，培養堅定執著和實事求是的精神，成長為德才兼備的高技術技能型人才，成為新時代創新創業的生力軍[4]。

2.2" 區域產業東風，人才培養高地

以賽促教，前沿發展融入課堂教學。高校教師創新創業教育教學能力是學生成長和進步的階梯，推動教師將前沿的研究成果和科研實踐經驗融入具體教學工作中，全面深化高職創新創業教育改革，引領高技術技能型人才培養模式的深刻變革，建構高技術技能型人才發展的新格局，形成新的人才培養理念和標準，切實提高高職學生的創新創業精神、意識和實踐能力[4]。

2.3" 寓研于賽，培養學生創新能力

在國家自主可控戰略支持下，國內新產業新技術蓬勃發展，激勵不同層次的青年學生創新創業。對高職學生而言，依托“雙師型”教師的企業項目，由指導教師進行專業引領和指導，將教師的科研項目運用在各類創新創業大賽中，實現進一步的產業化和商業探索。指導教師教授科研項目中的各個實施環節，講授專業的前沿知識，讓學生有針對性地對項目聚焦的知識點進行學習和實踐，形成完善的知識體系，并在科研項目的基礎上進行應用挖掘，最終形成有科研基礎、有市場探索的商業企劃書。寓研于賽，不僅讓學生參與一定的科研工作，也通過創業大賽檢驗學生學習的效果，并進一步拓展學生的專業視野，最終培養學生的創新能力。

2.4" 以賽促教，落實教學實操技能

高素質技術技能人才的培養必須從本質上進行改變，首先需要對傳統的低效人才培養教學模式進行改革[4]。在教學內容上，將前沿知識、科技成果、實操技能融入具體的課堂講授中，實現單一知識點和創新創業大賽項目達成有機結合，完成理論知識到實操技能的學習轉化。在教學方式上，改變傳統的灌輸和說教[1]，以創新創業大賽項目為引導，突出學生的主體地位和求知精神，多采用探討、交流、啟發等形式進行教學，使學生變被動為主動，真正落地教學中的實操內容，讓學生學有所獲。

2.5" 教學相長，激發學生學習動力

教師是學生的引路人，學生是教師的合作者。在參與科研和大賽項目的頂層設計上，教師要積極獲取前沿專業知識，提升科研能力，為學生掌好舵、護好航。在科研、大賽、學生學習形式上，教師要充分基于學生自由的空間，采用分層指導、差異化教學方式，充分挖掘學生的優點和能力，讓學生能夠根據專業方向進行個性化發展。學生通過參與大賽，在信息檢索、數據統計、數據分析、文檔寫作、市場分析、演講、團隊建設方面全面發展，增強創新創業激情，培養創新思維，激發學習動力。最后通過成果展示、學生項目化成果反饋，進一步提升教師的教學水平，實現教學相長的目標。

3" 實施效果

運用“教、學、研、賽”四結合的人才培養方式，融合技術技能培養和素質培養，打造全新的師生關系和教學模式，并通過項目化成果帶入Python教學的方式使師生同時受益，共同進步。

3.1" 以項目產出為導向的Python教學設計

基于項目需求和第七屆“互聯網+”創新創業大賽的比賽要求，將“太赫茲郵件檢測系統”項目的界面設計融入Python中Tkinter模塊的教學內容，以競賽擇優的形式激勵學生比、學、趕、幫。通過數據處理的教學內容將太赫茲的數據處理融入Python中Matplotlib模塊的教學，從而讓學生將枯燥的數據處理變成可視化的實現過程。最終以Python計算生態為導引，采用Python123海龜繪圖工具、代碼數據的過程可視化手段以及“任務—知識點—分析—代碼—測試”的“融入—深入—產出”教學模式，幫助學生從基礎語法的知識體系的“知”過渡到應用領域應用的“識”，從而具備Python基礎知識和工程應用的能力。并且重點通過可視化的方式，提升多數學生的參與度和理解程度。

3.2" 構建“融入—深入—產出”型項目導向混合教學模式

基于“天下無‘賊’——基于太赫茲技術的全球郵件偵測系統領航員”項目，通過融合“Python123線上輔助教學平臺”、Python Tutor工具、活頁式《Python實戰開發實訓指導手冊》，打造課前、課后和在線、離線的全方面學習資源池。基于項目需求和應用場景，學生能夠快速融入知識點的學習和項目；通過可視化工具和具體的案例示范，學生深入教學重難點知識的學習和掌握項目開發能力；基于項目的進度要求，部分學生的學習成果進行篩選優化后直接用于項目的實施，形成有效的產出。這樣就可以探索出基于學生興趣主導的內在動能型教學方法，以挖掘學生內在潛能為目的，由學生結合自身認知情況，直觀感知學習過程和結果反饋，培養使用Python理解問題、解決問題的實踐能力。

3.3" 創新創業大賽成果正向反饋

基于“以賽促教、以賽促創”Python教學工作的實施，近一年帶領人工智能技術應用、電子信息工程技術等專業的學生獲得第七屆“互聯網+”比賽湖北省賽金獎（國賽銅獎）、中華職教社銅獎，并參與湖北省“工友杯”等創新創業大賽，讓學生將自己的學習成果變成創新創業比賽參賽項目并獲得評委認可。學習成果的有力轉換為學生后續機器學習、深度學習等課程提供內在動力，為部分優秀學生進一步就業創業提供有力支撐。

4" 結束語

根據專業教學、創新創業實際人才培養需求和“提質培優”國家戰略布局要求，通過前沿項目成果引入，帶領學生將Python程序設計以項目化的方式在“天下無‘賊’——基于太赫茲技術的全球郵件偵測系統領航員”項目中實施，并在多項創新創業比賽中展示，獲得第七屆“互聯網+”湖北賽區金獎（國賽銅獎）等成績。通過總結課程教學過程和創新創業比賽成果相結合的實踐經驗，提出“教、學、研、賽”四結合的教學改革措施，在學生創業企劃、實操技能、綜合素養三方面進行教學實踐探索，讓學生在Python界面制作、數據處理等項目和課程融合內容上進行實踐和展示，總結構建“融入—深入—產出”型項目導向混合教學模式，為后續高職Python教學改革和創新創業工作提供參考。

參考文獻

[1] 教育部等九部門關于印發《職業教育提質培優行動計劃（2020—2023年）》的通知[A/OL].（2020-09-29）[2020-10-11].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/zcs_zhgg/202009/t20200929_492299.html.

[2] 國務院關于印發國家職業教育改革實施方案的通知[A/OL].（2019-01-24）[2020-10-11].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1778/201904/t20190404_376701.html.

[3] 教育部關于舉辦第七屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽的通知[EB/OL].（2021-04-20）[2021-08-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s5672/202104/t20210419_527107.html.

[4] 國務院辦公廳關于進一步支持大學生創新創業的指導意見[A/OL].（2021-10-12）[2021-11-12].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2021-10/12/content_5642037.htm.

*項目來源：湖北科技職業學院2021年校級職業教育教學改革項目“人工智能專業python實訓的探索與實踐”（項目編號：HKZJ2021007）；中國高校產學研創新基金—新一代信息技術創新項目“基于人工智能技術的校園助手的設計”（項目編號：2020 IT A0 5041）。

作者：李淵，湖北開放大學（湖北科技職業學院），工程師，主要研究領域為光電裝備、人工智能、職業教育；鄢維，湖北開放大學（湖北科技職業學院），講師，研究領域為職業教育（430074）。