基于O-AMAS模型的中職“python程序設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

文/廣東技術(shù)師范大學(xué) 王琰棋 劉家钖

近年來,互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展,伴隨著人工智能的興起,python語言因其簡(jiǎn)潔優(yōu)美的語法、覆蓋面廣泛的類庫、強(qiáng)大高效的計(jì)算生態(tài)、通用靈活等特點(diǎn)迅速成為當(dāng)前熱門的編程語言之一。

2016年,教育部發(fā)布了《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教育基本要求》,首次建議將 python語言作為首門程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)語言。2018年,浙江省信息技術(shù)課程改革方案出臺(tái),確定python代替VB進(jìn)入高中信息技術(shù)教材,并將信息技術(shù)學(xué)科納入浙江省高考。由此可見,python語言課程化也將成為計(jì)算機(jī)編程學(xué)習(xí)中的主流語言。

由于python程序設(shè)計(jì)課程比較枯燥,前期偏重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的熱情,掌握的知識(shí)也較為單薄,無法融會(huì)貫通,導(dǎo)致學(xué)生難以掌握所學(xué)內(nèi)容。基于這種情況,以學(xué)生為中心,采用多元化的教學(xué)方式非常必要。本文在闡釋O-AMAS原理的基礎(chǔ)上,對(duì)教學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn),以充分、有效發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性為學(xué)習(xí)目的,實(shí)現(xiàn)其基礎(chǔ)知識(shí)的掌握、編程能力的提升,并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考。

一、O-AMAS模型的改進(jìn)

(一)基本理念

O—AMAS教學(xué)模型是在2017年由南開大學(xué)有效教學(xué)團(tuán)隊(duì)NKET自主研發(fā)出的教學(xué)模型,該教學(xué)模型以O(shè)BE理念作為教學(xué)設(shè)計(jì)思路,以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向,以師生良性互動(dòng)作為內(nèi)驅(qū)力,是一種沉浸互動(dòng)教學(xué)模型。由教學(xué)目標(biāo)(Objective),課堂迅速激活(Activation)、多元學(xué)習(xí)(Multi-learning)、有效測(cè)評(píng)(Assessment)和簡(jiǎn)要總結(jié)(Summary)5個(gè)環(huán)節(jié)組成。(見圖1)

圖1 O-AMAS有效教學(xué)法示意圖

圖2 O-AMAS教學(xué)模型的設(shè)計(jì)思路

這些環(huán)節(jié)的應(yīng)用促使學(xué)生進(jìn)入高效學(xué)習(xí)的狀態(tài)。基本上采用直接教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)等多種教學(xué)手段相互結(jié)合的方式,同時(shí)選取社會(huì)相關(guān)時(shí)事熱點(diǎn)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,在評(píng)測(cè)過程中以多維度視角和多種方式進(jìn)行測(cè)評(píng),以學(xué)生為主體來完成教學(xué)活動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力、邏輯思維創(chuàng)造力,并在一定程度上實(shí)現(xiàn)更高階的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

實(shí)施驗(yàn)證,在很多學(xué)校中取得了很好的教學(xué)效果,有其實(shí)用性和存在的價(jià)值。

二、基于O-AMAS教學(xué)法的教學(xué)設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中,編程語言的學(xué)習(xí)占了很大的比重,同時(shí)python語言作為用途較為廣泛的編程語言之一,用O-MAMAS模型教學(xué)法引入到python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)中,不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還有助于學(xué)生其他高階目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),有助于教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量的提升。

本節(jié)選取了《Turtle庫的使用》章節(jié),使用O-AMAS教學(xué)法進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)。(見表1)

表1 教學(xué)設(shè)計(jì)

表2 評(píng)分占比

在教學(xué)過程中,最后的簡(jiǎn)要總結(jié)起到重要的反饋?zhàn)饔?在每次課的最后,教師可以根據(jù)超星平臺(tái)的數(shù)據(jù),做課后的總結(jié)和歸納,了解本堂課的重點(diǎn)、難點(diǎn)。通過每次課的梳理可以使學(xué)生學(xué)習(xí)的過程更加完整,也可以對(duì)學(xué)生起到督促的作用。

三、基于O-AMAS教學(xué)法的教學(xué)實(shí)施

在python程序設(shè)計(jì)課程中,選取課程Turtle庫的使用作為案例,課前在超星平臺(tái)發(fā)布本節(jié)課相關(guān)導(dǎo)學(xué)資料和微課視頻,提出本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo),與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)和交流。本節(jié)課的內(nèi)容分為以四個(gè)步驟。

(一)迅速激活

從現(xiàn)實(shí)出發(fā),啟發(fā)學(xué)生,選取有意義的節(jié)日畫出圖形。例如,母親節(jié)即將到來,給母親送上特別的“禮物”,可以用python制作賀卡。向?qū)W生展示制作出玫瑰花的運(yùn)行結(jié)果圖。或者可以選取社會(huì)熱點(diǎn)話題,讓學(xué)生觀看微課學(xué)習(xí)圖形的制作過程,了解如何制作出簡(jiǎn)單但有意義的圖形模塊。可以充分發(fā)揮學(xué)生的想象力,讓學(xué)生踴躍參與到課堂上的發(fā)言中。

(二)多元學(xué)習(xí)

(1)小組討論。在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情后,要相應(yīng)開展一系列的活動(dòng)來掌握本次課的知識(shí)。我們采取小組討論的方式,討論在制作過程中的知識(shí)和應(yīng)該注意的點(diǎn)。小組的組成按照J(rèn)igsaw教學(xué)法的“組內(nèi)異質(zhì),組間同質(zhì)”的原則,把40人分成8個(gè)小組,每個(gè)小組展開討論。每個(gè)小組做出充足的討論后,再與不同組的學(xué)生交流在原始小組得到的信息。各小組發(fā)言,教師在聽取匯報(bào)后做出總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。

(2)重點(diǎn)講解。在課程實(shí)施過程中,要綜合在討論中出現(xiàn)的問題,重點(diǎn)關(guān)注易錯(cuò)點(diǎn),進(jìn)一步講解這部分內(nèi)容。

(3)作品展示。講解完成后,學(xué)生上機(jī)操作完成創(chuàng)作。教師在展示過程中,引導(dǎo)學(xué)生注意在編程過程中的錯(cuò)誤例如,標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、字母拼寫等。在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握不夠牢固,在拼寫、注釋等多有錯(cuò)漏,可以找出一個(gè)代表性的例子,讓學(xué)生找出錯(cuò)誤,設(shè)置獎(jiǎng)懲制度,獎(jiǎng)勵(lì)找得多、答得對(duì)的學(xué)生。充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的勝負(fù)欲和好勝心,形成“比誰快、比誰學(xué)的好、比寫的準(zhǔn)”的濃厚學(xué)習(xí)氛圍。

(4)及時(shí)反饋。在學(xué)習(xí)過程中是否掌握的判斷標(biāo)準(zhǔn)只有一個(gè),就是是否會(huì)用。在程序完成修改后,會(huì)在超星發(fā)布當(dāng)堂課的題目包括10道選擇題和5道填空題。要求學(xué)生即刻完成,有疑問及時(shí)反饋。查漏補(bǔ)缺,完全掌握本節(jié)課的內(nèi)容。

(三)有效測(cè)評(píng)

該測(cè)評(píng)就學(xué)生學(xué)習(xí)綜合情況進(jìn)行測(cè)評(píng),測(cè)評(píng)的數(shù)據(jù)來源包括線上和線下,從多個(gè)維度、多種方式進(jìn)行測(cè)評(píng)。維度包括基礎(chǔ)和提高。多種方式包括自評(píng)、互評(píng)(小組評(píng)價(jià))、師評(píng)。

(四)簡(jiǎn)要總結(jié)

對(duì)本次課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),歸納本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。可由學(xué)生補(bǔ)充在學(xué)習(xí)過程中的感悟,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深度總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生思考在編程過程中的規(guī)律和感悟,尋找不同編程題目中的異同點(diǎn),達(dá)到“一通百通,隨意遷移“的效果,真正理解編程語言的內(nèi)在邏輯。

對(duì)優(yōu)秀小組提出表揚(yáng),鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)python相關(guān)課程,體會(huì)編程中的樂趣。

四、效果分析

經(jīng)過一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐,根據(jù)學(xué)生提交的編程作品以及發(fā)放的調(diào)查問卷進(jìn)行分析,研究發(fā)現(xiàn)O-AMAS教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提高了學(xué)生的編程能力、思考能力和創(chuàng)新意識(shí)。研究從學(xué)生評(píng)價(jià)、期末成績(jī)、學(xué)生訪談三個(gè)方面對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的有效性進(jìn)行分析。

(一)學(xué)生評(píng)價(jià)

學(xué)習(xí)滿意度是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸積累的看法,是對(duì)課程評(píng)價(jià)體系、學(xué)習(xí)過程等的感知。在課堂實(shí)施過程中,選取四個(gè)代表性問題發(fā)放問卷進(jìn)行調(diào)查[10],調(diào)查結(jié)果分析如表3。

表3 問卷調(diào)查結(jié)構(gòu)

根據(jù)調(diào)查問卷,發(fā)現(xiàn)90.90%的學(xué)生認(rèn)為在學(xué)習(xí)過程中,相比于傳統(tǒng)教學(xué)方式,O-AMAS教學(xué)方式更能增加課堂參與度。92.70%的學(xué)生表示喜歡這種教學(xué)方式。83.70%的學(xué)生表示通過課程學(xué)習(xí),編程能力、邏輯思維、科學(xué)素養(yǎng)得到顯著提升。89.1%的學(xué)生表示愿意繼續(xù)以這種方式展開教學(xué)。

針對(duì)學(xué)生的反饋進(jìn)行采訪,得到證實(shí),以O(shè)-AMAS教學(xué)模型設(shè)計(jì)的python程序設(shè)計(jì)課程,符合學(xué)生的興趣,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)生的課堂參與度,并在編程能力、邏輯思維、科學(xué)素養(yǎng)等方面得到相應(yīng)的提高,有其存在的必要性。

(二)期末成績(jī)

在廣州市某學(xué)校進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 2020 級(jí)學(xué)生52名、2021 級(jí)學(xué)生40名的python程序設(shè)計(jì)課程期末成績(jī)進(jìn)行分析,2020 級(jí)為對(duì)照組,2021 級(jí)為試驗(yàn)組,結(jié)果顯示,與 2020 級(jí)學(xué)生相比,2021 級(jí)學(xué)生在及格率和優(yōu)秀率都有明顯的提高。大于80分的優(yōu)秀率從52.86%提升到62.71%,及格率從92.86%提高到96.61%。(見圖3)

圖3 期末成績(jī)對(duì)比圖

期末成績(jī)反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,是學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況的客觀反映。從圖中已有數(shù)據(jù)對(duì)比來看,期末平均分、優(yōu)秀率和及格率都有所提升。這證明了,應(yīng)用O-AMAS教學(xué)法對(duì)于編程語言的學(xué)習(xí)有實(shí)際作用,可以讓學(xué)生更好地掌握知識(shí)。

五、結(jié)論

近年來,python語言發(fā)展迅速,隨著大數(shù)據(jù)行業(yè)紅利期的到來,編程語言學(xué)習(xí)成為計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要一環(huán)。編程語言的學(xué)習(xí)是枯燥的,但應(yīng)該主動(dòng)活躍氛圍,寓教于樂,單純的知識(shí)傳授并不能收獲好的教學(xué)效果。

本文采用O-AMAS模式應(yīng)用于python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)設(shè)計(jì),以數(shù)字化工具為支撐,線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式,提倡師生互動(dòng),以學(xué)生為主體,引導(dǎo)學(xué)生深度參與,以學(xué)生興趣為導(dǎo)向,主張學(xué)生合作探究獨(dú)立思考,實(shí)現(xiàn)邏輯思維、計(jì)算思維、合作思維等多維度教學(xué)目標(biāo)的深度滲透,提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)證明,通過此教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握,有利于學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的掌握。本模型應(yīng)用于課堂教學(xué),能夠活躍氛圍,有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

值得注意的是,要按照學(xué)生的前測(cè)結(jié)果,適時(shí)調(diào)整課程內(nèi)容的難易度和重點(diǎn)內(nèi)容,因材施教,采取多元化的教學(xué)方式,真正做到建設(shè)學(xué)生“臉上有笑,眼里有光,過程有趣,學(xué)習(xí)有效”的“四有”課堂。[14]