分層闖關(guān)式過程考核評價體系在Python程序設(shè)計課程中的應(yīng)用

黎力超 張 斌 羅志良 張 奕

江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江西萍鄉(xiāng) 337000

近年來,Python程序設(shè)計課程因上手容易、在領(lǐng)域內(nèi)廣泛運用,在高等職業(yè)院校自動化類、電子信息類、經(jīng)濟管理類等非計算機專業(yè)內(nèi)廣泛開設(shè)。然而,受學(xué)情因素的影響,傳統(tǒng)的過程考核模式在當(dāng)前Python程序設(shè)計課程教學(xué)過程中存在一些不足亟待優(yōu)化,例如:學(xué)生在后期過程中學(xué)習(xí)勁頭下降、分?jǐn)?shù)與學(xué)生實際能力不匹配等。因而優(yōu)化課程考核評價方式,是高校教學(xué)改革中關(guān)鍵要素之一[1]。如何實現(xiàn)激發(fā)學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)熱情,科學(xué)反映學(xué)生對知識點的掌握程度,提升學(xué)生學(xué)習(xí)延伸課程的黏性,是受當(dāng)前從事Python程序設(shè)計課程教育教學(xué)工作者們廣泛關(guān)注的問題[2-5]。

傳統(tǒng)過程考核評價體系通常采用平時成績與期末成績按比例求和獲得總分,其中平時成績比重較大,分?jǐn)?shù)來源通常包括:課程小論文、視頻觀看進度與次數(shù)、課堂出勤、課堂互動表現(xiàn)加分、課后練習(xí)等[6]。這種教學(xué)方法實現(xiàn)考核形式多元化,解決學(xué)生在臨近考試前用死記硬背、刷題等方法通過考試的問題。但是,學(xué)生由于基礎(chǔ)不一、時間管理分配能力欠佳以及應(yīng)對課程任務(wù)督學(xué)產(chǎn)生厭煩情緒導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不能保證。針對這些問題,基于網(wǎng)絡(luò)游戲設(shè)計、企業(yè)績效發(fā)放模式的啟發(fā),教師開始開展闖關(guān)式課程教學(xué)模式探索和實踐[7]。例如,在random庫知識點講解中,教師在課堂上從微信隨機發(fā)紅包的程序引入,先布置任務(wù),讓學(xué)生復(fù)現(xiàn)該程序,然后在該程序基礎(chǔ)上延伸,編寫擲骰子案例,最后拓展到設(shè)計紙牌游戲思考。這種教學(xué)模式保證了課程開展的趣味性、挑戰(zhàn)性,有很好的調(diào)節(jié)作用,用興趣驅(qū)動學(xué)習(xí),改變以往單向灌輸知識的做法。因此,可以進一步考慮將闖關(guān)式的概念延伸應(yīng)用到課程考核中,例如文獻[8]針對化工原理課程設(shè)計了一種闖關(guān)式+螺旋式考核模式,以課后作業(yè)考核、單元考核、綜合考核為順序,考核知識點從易到難、層層遞進。但是這種每次采用靈活組卷的考核模式依然存在考核形式單一,學(xué)生疲于應(yīng)付,較難看出學(xué)生在具體知識板塊掌握程度、理實一體化程度不高的問題。基于以上啟發(fā),根據(jù)Python程序設(shè)計課程特性,結(jié)合高職教育的學(xué)情學(xué)策,建立了分層闖關(guān)式過程考核評價體系,發(fā)現(xiàn)該評價體系考核形式豐富,增強了學(xué)生對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)黏性,更為直接地表現(xiàn)了學(xué)生對知識點的掌握程度,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,增強了學(xué)生完成實際工程應(yīng)用的能力,滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

1 學(xué)情分析

Python程序設(shè)計課程一般開設(shè)在大一學(xué)年上學(xué)期至大二學(xué)年上學(xué)期,各專業(yè)略有差異,課程學(xué)時數(shù)在48～96學(xué)時不等。課程教學(xué)核心是關(guān)心計算問題的求解,利用Python語言本身輕量級的語法和高層次的語言表示表達了應(yīng)用計算機解決問題的計算思維理念。高等職業(yè)院校面臨學(xué)生生源復(fù)雜、基礎(chǔ)認(rèn)知水平不一、學(xué)習(xí)積極性差距大的問題,然而,Python語言層次清晰地劃分問題和解決方案,自動化問題求解,是一種最為直觀的表達工具,是面向當(dāng)前學(xué)情的理想選擇[9]。

2 評價體系設(shè)計

在計算機基礎(chǔ)課程改革中,是以激勵學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)為中心,同時提高學(xué)生知識應(yīng)用水平和良好的職業(yè)素養(yǎng)為目標(biāo),不但注重老師“教得好”,而且更為注重學(xué)生“學(xué)得好”,不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和個人潛能[10]。但是,由于課程時間跨度較長,課程實訓(xùn)、課外文化拓展等其他各類活動穿插其中,容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣減退。如果采用2～4周集中教學(xué)模式,不利于學(xué)生消化知識點,同時較難看出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中成長性的困難,因此設(shè)計了這種分層闖關(guān)式過程考核評價體系。

分層闖關(guān)式過程考核體系是將課程總分拆解成多個層次分項得分的綜合,必須闖過前一層次考核關(guān)卡后,才能進入下一層次考核。在Python程序設(shè)計課程中,通常考核設(shè)為以下四個層次:基礎(chǔ)應(yīng)用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計應(yīng)用、基礎(chǔ)專業(yè)應(yīng)用設(shè)計、拔高專業(yè)應(yīng)用設(shè)計。以智能機器人技術(shù)專業(yè)72學(xué)時教學(xué)設(shè)計為例,分層次考核內(nèi)容和考核方式可以根據(jù)下表設(shè)計,其中*號表示為選擇任意一個小方向選題進行考核。

考核目標(biāo)設(shè)計表

基礎(chǔ)應(yīng)用層次教學(xué)內(nèi)容設(shè)計主要圍繞Python強大的計算生態(tài)展開,貫穿始終的培養(yǎng)目標(biāo)是“理解運用計算生態(tài),培養(yǎng)計算思維”。從Python庫、Python語法出發(fā),培養(yǎng)使用Python庫集成構(gòu)建程序的思維[11]。在本層次考核中,為了更好地適應(yīng)計算機二級考試,提高通過率,建議采用上機考試考核方法,題型與計算機二級考試完全一致,題目難度可根據(jù)學(xué)生具體學(xué)習(xí)情況設(shè)定,同時設(shè)置選擇題必須超過20分的通過條件。

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計應(yīng)用層次著重講解如何更好地將Python內(nèi)置的特性與我們設(shè)計的類進行集成,引導(dǎo)同學(xué)思考如何優(yōu)化現(xiàn)有程序,尋找更好的替代方案。本層次主要考查同學(xué)在程序中嘗試初始化更加復(fù)雜的對象,例如集合和容器。通過特殊函數(shù)擴展簡單的類,掌握繼承操作的默認(rèn)行為,理解重寫與重載的區(qū)別,了解在哪種情況下重寫是必須的,以及重寫的必要性。了解默認(rèn)情況下屬性訪問、特性、修飾符是如何工作的。能夠在程序編寫中調(diào)用特殊函數(shù)擴展內(nèi)置容器,然后通過委托方法讓基礎(chǔ)容器可以使用這些封裝。在本層除可采用上機考試或筆試考核外,還可考慮采用案例實踐報告方式考核,由教師提供任務(wù)題目、部分程序,同學(xué)在此基礎(chǔ)上解讀和分析任務(wù),完善代碼撰寫報告。學(xué)生領(lǐng)取的任務(wù)可以用合同的形式發(fā)布,增加一個合同簽署的教學(xué)環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的契約意識。在完成案例的過程中,逐步掌握進階型編程方法,強化編程邏輯,減少代碼冗余,為日后快速適應(yīng)工作崗位打下基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)專業(yè)應(yīng)用設(shè)計層次中以科學(xué)計算與可視化為基礎(chǔ)內(nèi)容,主要包括numpy、pandas、matplotlib、scipy等第三方庫的使用。監(jiān)督學(xué)習(xí)、非監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別在于數(shù)據(jù)集是否存在標(biāo)簽,而半監(jiān)督學(xué)習(xí)是部分?jǐn)?shù)據(jù)集僅存在標(biāo)簽。因而方法差異并不影響編寫程序?qū)Φ谌龓斓氖褂?學(xué)生選擇一個自身感興趣的小方向考核即可。在后續(xù)數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)分析、人工智能與模式識別課程中繼續(xù)完善課程框架,用原理示意圖、步驟解析圖等手段加深對具體概念和所涉及的數(shù)學(xué)公式理解。如果課時數(shù)充足,本層考核建議在案例實踐報告的基礎(chǔ)上增加PPT演示環(huán)節(jié),鼓勵學(xué)生用生活化的案例理解算法內(nèi)涵,掌握Python在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域應(yīng)用的算法框架,再到具體細(xì)化講解scikit-learn庫函數(shù)的使用,實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂,提升學(xué)生課堂參與度,增強思維碰撞。

拔高專業(yè)應(yīng)用設(shè)計層次是針對學(xué)有余力的同學(xué),從行業(yè)需求出發(fā),為適應(yīng)學(xué)生發(fā)展需要所設(shè)計的層次。具體考核內(nèi)容對標(biāo)人工智能訓(xùn)練師、服務(wù)機器人運維、RoboCup機器人世界杯等相關(guān)賽項。該層考核可以用來挑選比賽賽手,減輕備賽工作量,讓比賽為課程賦能。

根據(jù)考核形式與考核目標(biāo)的設(shè)計,可以看出考核難度逐級增大,學(xué)生可以明確知曉自身認(rèn)知水平。

3 評價體系在教學(xué)過程中的實施和效果評價

3.1 教學(xué)過程中的實施

評價體系需要設(shè)定如下幾個參數(shù):(1)每個層次的最大考核次數(shù)ni;(2)每個層次的分?jǐn)?shù)達標(biāo)下限llsi;(3)每個層次成績占總成績的比值ri,其中i=1,2,3,4。評價體系實施需要分多步進行,每個層次考核流程圖如下圖所示。

每個層次考核流程圖

以總學(xué)時72學(xué)時,周學(xué)時6學(xué)時的課程規(guī)劃為例,在完成54學(xué)時教學(xué)后,可以安排基礎(chǔ)應(yīng)用層次的第一次測試,考核分?jǐn)?shù)si超過該層次的分?jǐn)?shù)達標(biāo)下限的同學(xué)即算過關(guān),則將本次考核得分si記為100分,總成績S累計得si×ri分,若部分同學(xué)未通過基礎(chǔ)應(yīng)用層次考核,先繼續(xù)后續(xù)層次課程學(xué)習(xí),如果考核次數(shù)k

例如,A同學(xué)未通過第一個層次考核,則該門課程記不及格;B同學(xué)通過了第一個層次考核,卻未通過第二次考核,則s1=100,s2按實際得分乘以權(quán)重計算累加和計入總分。

其他層次的考核評價時間可根據(jù)教學(xué)進程表、學(xué)生實際掌握水平等因素綜合評判設(shè)定。

3.2 效果評價

對比其他考核評價體系,該評價體系的實施有如下優(yōu)點。對學(xué)生而言,第一,傳統(tǒng)考核評價方法最終獲得的分?jǐn)?shù),只能大致反映出學(xué)習(xí)效果的好壞,卻無法得知應(yīng)該瞄準(zhǔn)哪個具體方向提高,明確學(xué)習(xí)過程中的短板。本評價體系將對課程掌握程度不同的學(xué)生從分?jǐn)?shù)上直觀分層。因而方便學(xué)生查漏補缺,增強方向感。第二,將小部分應(yīng)用性較強的后續(xù)課程內(nèi)容納入考核,有利于激起學(xué)生興趣,增強學(xué)習(xí)黏度,可激勵學(xué)有余力的學(xué)生率先領(lǐng)跑,在群體中發(fā)揮示范帶頭作用,幫助更多學(xué)生提高個人能力。第三,可以有效照顧學(xué)習(xí)能力欠佳的學(xué)生,避免因考試不通過喪失對整條知識學(xué)習(xí)縱貫線甚至對整個專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣,提升課程通過率。第四,考核內(nèi)容與Python計算機二級考試大綱基本一致,滿足學(xué)生考證需求,提高備考效率,豐富個人簡歷,獲取加分技能,為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)應(yīng)用儲備計算機基礎(chǔ)技術(shù)知識。對教師而言,第一,針對不同專業(yè)、不同類型的學(xué)生,可以通過科學(xué)制定不同的評價標(biāo)準(zhǔn)、考核方式,或是更改不同層次分?jǐn)?shù)權(quán)重,在主體框架不變的情況下與時俱進,教學(xué)內(nèi)容上與時代接軌,因材施教,開展特色教學(xué),同時保證在實現(xiàn)課程成績有良好的區(qū)分度下兼顧課程通過率。第二,可以清晰地分析學(xué)生認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)興趣以及優(yōu)勢能力側(cè)重,及時調(diào)整后續(xù)延伸課程的教學(xué)難度、教學(xué)內(nèi)容,減少與學(xué)生的磨合時間。第三,縮短賽項培訓(xùn)周期,例如職業(yè)技能大賽中的人工智能訓(xùn)練師賽項,讓有興趣的同學(xué)超前學(xué)習(xí),以技能大賽為抓手,以賽促教,以賽促學(xué),課程與賽項融合,讓技能大賽深深植根于整條教學(xué)縱貫線課程中。

結(jié)語

本文針對當(dāng)前高職院校學(xué)情,提出了分層闖關(guān)式過程考核評價體系,該評價體系是在教學(xué)過程中將教學(xué)內(nèi)容劃分成四個層次,學(xué)生須按順序闖關(guān)通過每個層次的考核才能獲得對應(yīng)分?jǐn)?shù),該評價體系有利于教師與學(xué)生掌握學(xué)習(xí)情況,明確學(xué)習(xí)短板,瞄準(zhǔn)具體方向,查漏補缺提升能力。同時照顧不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)進程,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,保持課程學(xué)習(xí)黏性。以技能大賽作為抓手,賽課融合,縮短培訓(xùn)周期,發(fā)揮技能競賽動力機制,完善實踐教學(xué)體系。在下一步工作中,將針對過程考核中案例實踐報告、課程設(shè)計這兩種考核形式的具體實施,從拓展考核維度等多個方向進行進一步探索。