非計算機專業(yè)Python 程序設(shè)計教學(xué)模式改革實踐探究

曹錦梅

摘要：大數(shù)據(jù)時代背景下，應(yīng)用Python進行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析的能力變得十分重要，針對非計算機專業(yè)學(xué)生開設(shè)的公共基礎(chǔ)課Python程序設(shè)計，從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式、教學(xué)設(shè)計等幾個方面進行探索與實踐，以培養(yǎng)學(xué)生的持續(xù)自主學(xué)習(xí)、計算思維和數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)了多維度互動學(xué)習(xí)，提高了教學(xué)質(zhì)量，提升了學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：Python語言；非計算機專業(yè)；形成性評價；混合式教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）13-0127-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID） ：

1 計算機程序設(shè)計語言課程現(xiàn)狀

計算機程序設(shè)計類課程是中國高校計算機科學(xué)基礎(chǔ)課程的核心課程，通過對編程語言的掌握，可以幫助學(xué)習(xí)者掌握計算機問題的基本思考方法，是訓(xùn)練學(xué)習(xí)者計算思維最關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程。計算機程序設(shè)計課程處于計算機基礎(chǔ)教育三個層次（大學(xué)計算機基礎(chǔ)、計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)、計算機應(yīng)用基礎(chǔ)）中的第二層，起到承上啟下的關(guān)鍵作用，是非常重要的一門課程[1]。Python 是一門優(yōu)秀的綜合語言，簡明優(yōu)雅、資源豐富、功能強大，廣泛應(yīng)用于人工智能、金融分析、云計算、Web 開發(fā)、大數(shù)據(jù)開發(fā)、自動化運維、數(shù)據(jù)分析等方向。Python語言還擁有大量開放的第三方庫，對于學(xué)員們今后在各領(lǐng)域的使用提供了強力的保障[2]。因此Python編程語言也是高等院校對非計算機專業(yè)學(xué)生程序設(shè)計語言教學(xué)的理想選擇。對于醫(yī)學(xué)院校學(xué)生來說，除掌握專業(yè)的醫(yī)學(xué)知識與技術(shù)之外，更需要重視對學(xué)生實際能力的訓(xùn)練。

2 形成性評價教學(xué)模式的實踐

教學(xué)評價是整個教學(xué)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，一個全面的教學(xué)評價應(yīng)該由研討、實施、修訂、再實施構(gòu)成。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，期末考試就是終結(jié)考試，這種孤立的、一考定性的方式對學(xué)習(xí)效果進行評判并不能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力。大部分學(xué)生是被動的、考前突擊性學(xué)習(xí)，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。

終結(jié)性考核側(cè)重區(qū)分學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，而過程性評價是“在教育、教學(xué)活動的計劃實施過程中”，為“了解動態(tài)過程的效果，及時反饋信息，及時調(diào)節(jié)，使計劃、方案不斷完善，以便順利達到預(yù)期的目的”而進行的評價[3]。在教學(xué)過程中增加了過程性考核，方便于老師和學(xué)生能實時對學(xué)習(xí)的內(nèi)容和進度進行評價與反饋，可以從各環(huán)節(jié)完成情況、知識點掌握程度、實踐應(yīng)用能力等多維度進行評價，比傳統(tǒng)的考核方式更公平公正、全面、科學(xué)、系統(tǒng)，也促進了學(xué)生持續(xù)扎實地學(xué)習(xí)。

3 混合式教學(xué)模式的設(shè)計

計算機與信息技術(shù)基礎(chǔ)課程在醫(yī)學(xué)院校屬于公共基礎(chǔ)課，我校對五年制及本碩班級開設(shè)“Python程序設(shè)計”，理論36學(xué)時，實驗20學(xué)時，怎樣在有限的時間內(nèi)講授完大綱要求的知識點，并盡力培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力，熟練掌握Python基本知識的前提下能進行綜合應(yīng)用，解決一些實際問題，并且為今后進行醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析與處理打下堅實的基礎(chǔ)是教學(xué)中需要重點關(guān)注的問題。經(jīng)過2年的實踐探索，采用“線上+線下”混合式教學(xué)模式，解決了該課程“內(nèi)容多、學(xué)時少、實踐性強”等問題。具體教學(xué)內(nèi)容及課時分布見表1所示。

3.1 課程考核形式

課程的形成性評價方案設(shè)置如下：形成性評價總成績?yōu)?00分，終結(jié)性評價占50%（期末考試），過程性評價占50%，其中過程性評價內(nèi)容及占比分別為課堂提問20%、課后小測驗40%、慕課學(xué)習(xí)及慕課測驗40%，其形成性評價考核構(gòu)成見表2。

從中可看出要提高學(xué)習(xí)效果，最為關(guān)鍵的是學(xué)生參與度，提高有效投入學(xué)習(xí)時間。

在教學(xué)過程中通過各種途徑激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和獨立思考、解決實際問題的能力，進而提高學(xué)習(xí)成績，最終達到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生的計算機信息素養(yǎng)能力的提升，為以后應(yīng)對快速發(fā)展的信息化技術(shù)打下良好的基礎(chǔ)，也為學(xué)生在后期參與一些創(chuàng)新課題奠定基礎(chǔ)。對一些學(xué)習(xí)能力強，在中學(xué)階段有一定信息學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生，以及后期有計劃繼續(xù)深入，有意愿報考計算機二級考試的學(xué)生，還提供了網(wǎng)上資源平臺免費使用，可供學(xué)生進行闖關(guān)挑戰(zhàn)，實戰(zhàn)練習(xí)，提升編程能力。學(xué)生最終成績評價由兩部分構(gòu)成，過程性評價主要包含課堂提問、小測驗、慕課學(xué)習(xí)及測評；終結(jié)性評價主要是期末考試。各環(huán)節(jié)的設(shè)計及平臺使用情況如圖1所示：

3.2 課程資源在線平臺

3.2.1 雨課堂

雨課堂是清華大學(xué)與學(xué)堂在線共同推出的基于微信和PPT的新型智慧教學(xué)工具。雨課堂作為新型智慧線上教學(xué)工具，可以不受空間和時間的限制，推送“手機課件”、查看 PPT 及“不懂反饋”“彈幕式”課堂互動、課后線上復(fù)習(xí)討論及全周期采集與分析學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等功能，實現(xiàn)了一種全過程、立體化的教學(xué)模式[5]。在課中實時發(fā)布測試題，檢測學(xué)生知識點掌握和聽課效果使用，全員參與，可以了解到每位學(xué)生的情況。

3.2.2 超星在線平臺

超星平臺提供了一個非常便捷的交互平臺，老師可以進行教管監(jiān)督，可以實時查詢學(xué)生學(xué)習(xí)的進度，通過各環(huán)節(jié)的過程性評價，充分調(diào)動學(xué)生的參與意愿、自主學(xué)習(xí)和協(xié)作討論。根據(jù)文獻資料獲知，依托超星平臺，變革傳統(tǒng)課堂，改善教學(xué)效果，主要體現(xiàn)四個方面：提高學(xué)生參與度、自主學(xué)習(xí)更加高效、增強師生的互動、評價更多元。分析總結(jié)基于超星平臺開展教與學(xué)，有三大優(yōu)勢：具有智能移動終端功能；學(xué)生學(xué)習(xí)時間可自由選擇，學(xué)習(xí)方式靈活，課堂學(xué)習(xí)效率高效；教學(xué)評價系統(tǒng)更完善[6]。本教學(xué)改革選用超星平臺，設(shè)計基于平臺的混合式教學(xué)模式，主要提供如下教學(xué)資源：

1） 資料模塊。提供本課程的教學(xué)大綱、PPT課件、案例視頻、實驗視頻、理論代碼等，便于同學(xué)們查閱、預(yù)習(xí)、自學(xué)等。

2） 通知模塊。可以發(fā)布一些通知、各種反饋等。

3） 作業(yè)模塊。設(shè)置有作業(yè)庫，提供每一章的作業(yè)要求，可以按需發(fā)布作業(yè)，老師可以根據(jù)作業(yè)完成情況進行統(tǒng)計，對正確率較低的題目再針對性地重點講解。

4） 考試模塊。設(shè)置有試卷庫，進行3次小測驗的發(fā)布、統(tǒng)計、分析等。

3.3 過程性評價實施

3.3.1 課堂提問

每個理論課時設(shè)計2～3個問題，以課堂提問或通過雨課堂在線答題形式進行評價。題型主要是客觀題，教學(xué)團隊組織形成提問試題庫，可隨時選擇題型發(fā)布給學(xué)生檢測。

3.3.2 課后小測驗

此環(huán)節(jié)在超星在線平臺上實施，根據(jù)授課內(nèi)容，在學(xué)期前、學(xué)期中、學(xué)期末三個階段進行。對程序設(shè)計基礎(chǔ)、程序控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)和組合數(shù)據(jù)類型3個模塊設(shè)計了課后小測驗，題型為單選20道，多選10道，測試時長30分鐘。設(shè)定半天時間，學(xué)生可以自由選擇在規(guī)定的時間內(nèi)完成，提交后會立即顯示成績以及錯誤的題目，教師端可以查看到全班同學(xué)的完成情況、每個區(qū)間段的成績分布情況、每道題的正確率及每位同學(xué)詳細的答題情況和得分等，給學(xué)生進行反饋，對一些錯誤率較高的知識點在課堂上再次進行講解，對掌握不扎實的地方及時進行溫故而知新，達到扎實掌握知識的目的，同時也為后續(xù)的自我提升打下良好的基礎(chǔ)。

3.3.3 慕課學(xué)習(xí)及測評

教師需要考慮翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC 等教學(xué)模式或方法來彌補課時的不足，課堂上可適當(dāng)縮減部分編程語言基礎(chǔ)知識的教學(xué)，以答疑、討論為主，基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)可交給學(xué)生在課后通過網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)視頻及適量的練習(xí)來完成[7]。依據(jù)課程大綱和內(nèi)容要求，結(jié)合線上學(xué)習(xí)，將該課程慕課資源放置在超星在線平臺，學(xué)生可根據(jù)自己需求利用課余時間自由選擇觀看學(xué)習(xí)，同時設(shè)計了3次線上視頻學(xué)習(xí)和內(nèi)容測試的任務(wù)點，要求必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成。設(shè)定內(nèi)容為模塊化程序設(shè)計、random庫和datetime庫及文件。

3.3.4 教學(xué)反饋

反饋是教學(xué)評價的非常重要的一個環(huán)節(jié)，通過總結(jié)、反饋能達到事半功倍的效果。依據(jù)課程內(nèi)容，重點圍繞學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)、考試成績、學(xué)生對課程評價和建議等方面進行教學(xué)反饋。反饋必須是雙向的，做到師生互評，既有老師對學(xué)生的反饋，主要反饋上述3項過程性評價的總體情況、知識點掌握情況；同時也有學(xué)生對老師的反饋，在學(xué)期末進行一次反饋，為確保真實性和有效性，采取匿名方式，真實地表達自己對老師教學(xué)中的想法，有助于教師更好地了解真實情況，對老師的授課等各方面提出一些意見和建議。通過雙向的反饋，能起到互相促進的作用，學(xué)生可以了解自己在班級中的位置，從而準確定位，調(diào)整學(xué)習(xí)方法，提升學(xué)習(xí)動力。教師根據(jù)學(xué)生的反饋，進行集體備課、反思總結(jié)、持續(xù)改進，不斷提升教學(xué)水平。

3.4 形成性評價總評

程序類知識點繁多且關(guān)聯(lián)度緊密，課程相對有一定難度，在整個教學(xué)過程中，學(xué)生按照以上各環(huán)節(jié)要求有條不紊實施，使學(xué)生在整個一學(xué)期都處于主動學(xué)習(xí)狀態(tài)中，培養(yǎng)了學(xué)生長期、持續(xù)學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，完全改變了過去有些學(xué)生平時隨意學(xué)，考前突擊學(xué)的現(xiàn)狀，有效調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。這種方式的教學(xué)，基本全程在督促著學(xué)生，也很大程度減少了有些學(xué)生跟不上就中途放棄的現(xiàn)象，學(xué)期末進行課程綜合評價，按照上表中設(shè)定的比例進行形成性評價總評，得到該門課程的最終成績。

經(jīng)過兩年的不斷實施、修訂、再實施，通過總評成績分析，平均分和及格率比以往傳統(tǒng)教學(xué)有很大提高。且有些學(xué)生期末考試不理想，但因平時各環(huán)節(jié)非常認真，反而總評會遠高于期末成績。總之通過設(shè)定的每個環(huán)節(jié)，不斷督促并激勵著學(xué)生學(xué)習(xí)，整個班級呈現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)氛圍，有效提高了學(xué)習(xí)興趣且使最終成績也更加科學(xué)、公平公正，最終達到了引領(lǐng)學(xué)生掌握知識、提升技能的目標。

4 總結(jié)

任何的教學(xué)改革不可能一蹴而就，需要不斷改變現(xiàn)狀，打破傳統(tǒng)，不斷地嘗試、反饋、總結(jié)、分析、更新，在改革中驗證，在實施中總結(jié)。經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐，由傳統(tǒng)的教學(xué)模式改為現(xiàn)在的形成性評價考核模式，經(jīng)過學(xué)生反饋、總評分析、師生座談等調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。尤其在醫(yī)學(xué)院校中，計算機課程屬于非專業(yè)課程，并對大一學(xué)生開設(shè)，大部分學(xué)生剛踏入大學(xué)校園，覺得可以適當(dāng)放松，重點學(xué)好專業(yè)課就可以了，通過這種方式可以很大程度提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，杜絕了考前突擊學(xué)習(xí)的不良現(xiàn)象，有效促進和激勵了學(xué)生高效學(xué)習(xí)，也培養(yǎng)了學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。

當(dāng)然在教學(xué)過程中還存在一些不足的地方，在后續(xù)的教學(xué)中還需逐步增加線上課時，加強培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。另外課堂提問環(huán)節(jié)需要使用雨課堂平臺完成，在課堂上對手機的管理還有待于加強，故形成性評價方案還需要不斷調(diào)整，經(jīng)教師團隊討論，此環(huán)節(jié)考慮安排在授課前5分鐘或者授課結(jié)束前5分鐘完成，這樣既達到了合理利用移動設(shè)備，發(fā)揮其優(yōu)勢的特點，同時又避免了學(xué)生在課堂中使用手機的現(xiàn)象，優(yōu)秀、有效的學(xué)習(xí)模式還需要不斷實施、修正、完善。

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【通聯(lián)編輯：王力】