基于“雨課堂”的Python語言程序設計課程混合式教學的研究

王吉平 王宇洋

摘? 要：為了培養具有較強知識獲取能力、知識工程能力和創新能力的高質量人才，應用型高校需要對新工科背景下的Python語言程序設計課程進行教學改革。分析課程教學現狀，在課程群建設、線上線下混合式教學、案例教學和過程性考核等方面進行探索并采取相應的改進措施。這些措施的實施不僅能有效提高學生的計算思維、實踐創新能力，還能為其他程序設計課程的教學改革提供思路、方法和工具。

關鍵詞：Python；程序設計；混合式教學

中圖分類號：TP39；G434 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）24-0170-05

Research on Blending Learning of Python Language Programming Course

Based on Rain Classroom

WANG Jiping， WANG Yuyang

（Nanjing University of Science and Technology Zijin College， Nanjing? 210023， China）

Abstract： In order to cultivate high-quality talents with strong knowledge acquisition ability， knowledge engineering ability， and innovation ability， applied universities need to reform the teaching of Python language programming courses in the context of new engineering. Analyze the current situation of course teaching， explore and take corresponding improvement measures in the construction of course clusters， online and offline blending learning， case teaching， and process assessment. The implementation of these measures can not only effectively improve students' computational thinking and practical innovation abilities， but also provide ideas， methods， and tools for the teaching reform of other programming courses.

Keywords： Python; programming; blending learning

0? 引? 言

人工智能作為國家發展戰略的核心，在高校重點課程中得到了高度重視。大量開源的Python程序庫的出現，推動了人工智能的發展，并使得Python語言成為研究人工智能的首選語言[1]。改革將有助于提高Python語言程序設計課程的教學質量，培養學生解決復雜實際工程問題的能力，從而實現新工科建設的人才培養目標。學習編程對于掌握人工智能、數據分析和科學計算等技術至關重要，因為它可以培養解決問題的能力。作為高校非計算機專業的一門通識類課程，Python語言程序設計既適合初學者，又在各個行業中得到了廣泛應用。經過近年來的實踐，以“線上線下”混合式教學作為教學方式的Python語言程序設計課程取得了較好的效果。因此，本文探究“線上線下”混合式教學的優勢，完善雨課堂教學實施過程，建立評價體系，激發學生學習興趣，培養計算思維和創新能力，為學生未來專業課程的學習打下堅實的編程基礎。

1? 雨課堂平臺介紹

“雨課堂”是由清華大學研發的一款混合式智慧教學工具。我們利用它在線上線下實現全景式教學，這樣的教學模式更加注重學生的學習過程，減少了學生只在期末進行沖刺學習的現象，從而顯著提高了學生的學習效果[2]。在課前，教師會利用在線教育平臺“雨課堂”下發重點預習資料，提醒學生提前預習，為下一堂課做好準備。同時，對學生進行簡短的在線學習測試，并根據測試結果進行精準分析和評估，以便及時調整教學進度，提高教學效果。

課堂上，教師會開展考勤、提問和師生互動等活動，積極引導學生參與課堂教學，提高學生的學習積極性和參與度。課后，根據學生的課堂反饋和表現，教師會補充重點學習資料，并定期進行階段性測試，通過測試結果不斷完善教學內容和教學方法，使教學活動形成一個可持續改進的閉環[3]。Python“雨課堂”班級概況如圖1所示。

2? Python語言程序設計課程教學現狀

人工智能（AI）技術正快速普及，并廣泛應用于智慧農業、智慧醫療、智慧教育、智慧城市等領域[4]。2018年，教育部下發了《高等學校人工智能創新行動計劃》，旨在引導高校加強基礎研究，提高人工智能領域科技創新和人才培養水平。目標是到2020年優化學科體系布局，到2025年提升創新和培養質量，到2030年成為該領域的核心力量和人才培養高地[5]。

由于疫情的影響，在線教學在后疫情時代的Python語言程序設計課程教學中變得越來越重要。越來越多的學校和機構已經開始通過在線教學平臺，如MOOC、線上直播等，提供Python語言程序設計課程教學。Python語言課程群如圖2所示。

然而，在線教學也帶來了一些挑戰：在線課堂缺乏面對面互動，不容易建立教師—學生信任關系，學生難以及時獲得反饋，以及在線教學環境的不穩定性等問題。

因此，在后疫情時代的Python語言程序設計課程教學中，應該深入研究如何有效提高在線教學的效果。這可以通過改善教學方法和環境，采用混合式教學模式，加強教學評價體系等方式來實現。此外，學校和機構也應該不斷改進并升級自己的在線教學平臺，以更好地適應市場需求。

3? 在線教學存在的問題

隨著科技的不斷發展，線上教學在高校課堂中越來越普遍，Python語言程序設計課程也不例外。然而，線上教學在教學質量和教學效果上存在一些問題，具體如下：

1）學生對Python編程的認知不足：Python編程在當前許多大學中已逐漸成為首選編程語言，這歸因于其簡單易懂的特性。然而，對于初入大學的大一學生而言，由于缺乏計算機編程知識和專業核心課程的接觸，以及缺乏足夠的社會實踐經驗，他們很難意識到編程對其未來的重要性。從而很難完成從傳統思維到編程思維的轉變。特別是非計算機專業的學生，他們沒有明確地了解計算機編程的目的，以及編程的應用范圍，對編程的學習積極性不高。這就需要教學內容在理論和實踐結合上進行改進，以讓學生明確編程學什么，以及如何靈活應用。

2）技術問題：線上教學的技術問題是比較明顯的，如教學設備的缺失或者網絡問題，都會導致課堂上的效率降低。

3）缺乏互動性：線上教學中，教師與學生的互動性受到了一定的限制，學生的疑問難以在課堂上得到及時解答，也難以在課堂上產生更多的互動。

4）課堂氛圍：實際編程實踐是訓練計算機編程思維的重要途徑，但是，現有的教學模式卻過于依賴于教師指導。在上機實驗和課程設計中，學生僅需要在給定的語句基礎上補充缺失的代碼，這不利于學生的真實編程能力的提升。缺乏主動思考和創新性思維的鍛煉，對培養應用型人才和工程化思想提出了挑戰。如果能夠更好地設計實踐環節，讓學生在獨立思考和嘗試的過程中不斷完善編程技能，將有助于培養更加高素質的計算機編程人才。

5）課件質量問題：學習計算機編程思維必須要不斷實踐。但是，傳統的教學方式更多的是教師的講解，學生的參與和互動不夠豐富。以循環結構中的for循環和while語句為例，單純的理論課堂并不能讓學生真正感受到這兩種循環方式的異同，更不能深刻理解“死循環”。因此，學生無法充分發揮自主性，影響培養創新型人才。

針對Python語言程序設計課程在線教學中存在的問題，一些學者已經提出了一系列的改革措施。有的研究者強調了培養學生計算思維的重要性，并將MOOC與翻轉課堂相結合作為解決方案。也有學者從應用和實踐的角度考慮，探索如何利用案例教學法來提高學生的學習興趣。有的研究則討論了如何組織線上和線下的資源，通過混合式教學模式來實現教學效果。其他學者則考慮了立體化教材資源建設的內容[6-8]。雖然已有一些研究者從教學方式、教學手段、教材規劃等方面提出了一些提升課程質量的措施，但是總體上還不夠成熟，仍有很大的改進空間。

4? 教學原則

在應用型高校中開展Python語言程序設計課程教學，需要遵循以下幾個方面的原則：

1）注重實際應用：在應用型高校中，課程應該注重實際應用，讓學生在學習Python語言的同時，能夠掌握該語言的實際應用方法。

2）加強實踐性：課程設置應該加強實踐性，給學生提供充足的實踐機會，使他們能夠更好地理解Python語言程序設計的運用。

3）注重教學環境：應用型高校的教學環境非常重要，應該注重設備的配置，軟件的更新，以及師資的水平，以確保學生的學習環境。

4）靈活的教學方式：應用型高校的課程應該靈活，滿足學生的不同學習需求，使他們能夠以自己的方式學習。

5）定期評價：應用型高校的課程應該定期評價，以確保學生的學習進度和效果。綜上所述，在應用型高校中開展Python語言程序設計課程教學，需要從課程內容、教學方法、教學環境、課程管理等方面進行全面改革，以提高課程的實效性[9]。

應用型本科Python課程組織結構如圖3所示，具體教學案例如圖4所示。

5? 基于雨課堂的混合式教學實踐

基于雨課堂的混合式教學是一種將線上課堂與線下課堂有機結合的教學模式。該模式通過使用雨課堂等線上課堂平臺，將課堂內容、作業、資料等線上資源與線下實踐活動、小組討論、項目實戰等相結合，以提高學生的學習效果[10]。

在雨課堂環境下，教師可以在線制定課程大綱，發布課前預習資料、課堂PPT等，學生可以在線提交作業、參與課堂答疑等。此外，教師還可以組織線下課堂。線下課堂旨在深化學生對課程內容的理解，提高學生的實際應用能力。

混合式教學能夠充分利用線上與線下資源，避免了純線上課堂的單一性和純線下課堂的難以控制性，更好地滿足學生的多元化學習需求。

具體教學計劃分為三部分：線上自學、線下課堂和綜合評價。

5.1? 雨課堂預習實現線上自學

上課前，我們要做好充分的準備，讓學生了解和理解每節課的教學目的、要點和任務。在學習過程中，學生可以根據自己的情況制定學習計劃，觀看課程章節中的教學PPT，完成測試并回答問題。在此過程中，教師可以在線回答學生的問題，并完成學生考試結果的統計。學生也可以在討論區與老師和學生或學生進行交流和討論。“雨課堂”上課作答情況如圖5所示。

5.2? 雨課堂練習輔助線下課堂

在線下課堂上，教師將根據學生的學習情況，結合本節的教學要點，通過小組討論、團隊合作、現場答疑、翻轉課堂、展示經典案例和拓展思維訓練，進一步激發學生的學習興趣。

5.3? 雨課堂系統綜合評價

最終分數由在線自學分數、線下課堂表現、作業完成和最終評估組成，根據每個部分的比例計算最終得分。其中，線上自學成績根據平臺制定的規則進行評估，線下課堂表現和作業完成情況由教師根據學生實際情況給出，最終考試成績根據學校統一安排的線上考試進行評估。學期末“雨課堂”教學課程考核方案如圖6所示。

5.4? 利用雨課堂開展學習社交化分析

社交化學習資源是在線學習效果評估的重要因素之一。通過在線互動，社交化學習資源可以提高學生的學習效率，并幫助教師更好地引導學生進行深入學習。社交網絡分析可以幫助教師實時了解學生之間和師生之間的互動關系，進而鼓勵學生參與更多的討論和互動，通過交流解決問題。教師的引導有助于學生更快地適應在線交互學習，激發他們的學習積極性[11]。

6? 雨課堂混合式教學考核評價體系構建

構建一個有效的混合式教學考核評價體系，是提高教學質量、促進學生學習成效的關鍵因素[12]。混合式教學考核評價體系應該從以下幾個方面進行構建：

1）綜合評價：將線上、線下教學活動結合起來，進行綜合的評價，使得評價體系更全面、準確。

2）課堂表現：線下課堂的表現分數占課程總分的一部分，考核學生的課堂參與積極性、知識掌握情況等。“雨課堂”檢查學生上課人數如圖7所示。

3）線上作業：通過線上作業評價學生對課堂內容的理解程度，以及學生自主學習的積極性。“雨課題”教學課程題庫內容如圖8所示。

4）實際應用：將學生在課程中所學到的知識應用到實際項目中，以評價學生的實踐能力。

5）考試成績：期末考試成績是評價學生知識掌握情況的重要指標。

除了上述幾點，在構建混合式教學考核評價體系時，還可以考慮學生的反饋、課堂技能評價、論文、實驗等多種評價方式。混合式教學考核評價體系的構建需要老師充分考慮學生的學習特點、課程內容、教學目標等。

7? 結? 論

總之，混合式教學模式在Python語言程序設計課程中具有重要意義。老師要充分理解其核心本質，平衡師生關系，根據實際情況，以問題為導向，科學原則為指導，精心設計課前活動，促進學生內化知識，提高他們的綜合應用能力。

參考文獻：

[1] 康艷霞.基于“雨課堂”的《C語言程序設計》課程教學改革研究 [J].中國多媒體與網絡教學學報：上旬刊，2020（8）：26-27.

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[10] 丁毅濤.基于線上線下的Python程序設計語言教學改革探索 [J].科技風，2021（28）：114-116.

[11] 劉君.“互聯網+教育”背景下“雨課堂”的教學實踐——以“計算機網絡”課程教學為例 [J].廈門城市職業學院學報，2017，19（1）：44-48.

[12] 王婉星.基于“雨課堂”的Python課程教學改革 [J].科教導刊，2021（20）：148-150.

作者簡介：王吉平（1980.09—），女，漢族，河南平頂山人，講師，碩士研究生，研究方向：機電液一體化設計。

收稿日期：2023-03-06

基金項目：南京理工大學紫金學院2022年教育教學改革與研究項目（20220101009）