基于OBE+BOPPPS的“Python程序設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)研究

摘要：針對(duì)“Python程序設(shè)計(jì)”課程在非計(jì)算機(jī)專業(yè)授課中，存在教學(xué)方式單一、重理論輕實(shí)踐、缺少可視化分析、難掌握學(xué)生進(jìn)度等問(wèn)題，在混合式教學(xué)模式背景下，將OBE教育理念融入BOPPPS教學(xué)模式中，重構(gòu)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)體系，注重編程思維培養(yǎng)，以學(xué)生參與式學(xué)習(xí)為核心，結(jié)合Python123線上平臺(tái)，完善課程達(dá)成度評(píng)價(jià)方法，深度探索多元化的教學(xué)方式并應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，以此提升非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)Python的興趣與積極性，提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE教學(xué)理念；BOPPPS教學(xué)模式；混合式教學(xué)；Python程序設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642

1概述

隨著信息技術(shù)的發(fā)展與普及，計(jì)算機(jī)已深度融合到大部分傳統(tǒng)行業(yè)之中，編程逐漸成為一種使用工具。Python語(yǔ)言作為簡(jiǎn)單明了的編程語(yǔ)言，能夠簡(jiǎn)化問(wèn)題的解決方案，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化求解，可以幫助學(xué)生將重點(diǎn)放在解決問(wèn)題的思路思考上，從而簡(jiǎn)化對(duì)抽象編程語(yǔ)言結(jié)構(gòu)的理解學(xué)習(xí)。因此，Python語(yǔ)言成為目前國(guó)內(nèi)高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)編程類課程的首選。但對(duì)于沒(méi)有計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)與程序設(shè)計(jì)概念的學(xué)生來(lái)說(shuō)，程序設(shè)計(jì)類的課程仍然是一種挑戰(zhàn)。

2“Python程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

目前，我國(guó)高校非計(jì)算機(jī)專業(yè)公共編程基礎(chǔ)課程的教學(xué)現(xiàn)狀的主要表現(xiàn)有以下4個(gè)方面。

2.1編程類課程實(shí)踐性強(qiáng)，線下課堂教學(xué)難

“Python程序設(shè)計(jì)”課程在著重掌握基礎(chǔ)編程概念之外，大量的代碼實(shí)踐也是必不可少的。但實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)受限，無(wú)法在課堂上進(jìn)行大量實(shí)踐實(shí)操，因此實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要方式為學(xué)生課下自主練習(xí)，教師較難掌握學(xué)生實(shí)踐練習(xí)情況，且代碼實(shí)踐教學(xué)采用灌輸式講解的方式，很難使非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生理解并掌握代碼實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

2.2教學(xué)方式單一，重理論輕實(shí)踐

編程類課程在理論教學(xué)中常采用傳統(tǒng)LBL（LectureBasedLearning）課堂教學(xué)模式，該模式圍繞教材知識(shí)體系展開(kāi)教學(xué)工作，以教師全程灌輸式講課為核心。這種教學(xué)方式比較單一，忽視了學(xué)生的差異性及個(gè)性化需求，且課程偏向理論講解，應(yīng)用和實(shí)踐很少。學(xué)生對(duì)課程的實(shí)際作用產(chǎn)生疑惑，教學(xué)質(zhì)量不佳。

2.3缺少可視化分析，難以掌握學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度

“Python程序設(shè)計(jì)”作為公共基礎(chǔ)課，上課學(xué)生及開(kāi)設(shè)班級(jí)數(shù)多。通過(guò)傳統(tǒng)手工批改作業(yè)的方式，教師難以對(duì)學(xué)生作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與可視化分析，很難對(duì)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況做到良好把控，存在忽視學(xué)生差異性及個(gè)性化需求，學(xué)生學(xué)習(xí)難理解、難掌握的現(xiàn)象。

2.4現(xiàn)有線上課程無(wú)法針對(duì)性滿足學(xué)生需求

現(xiàn)有線上課程教學(xué)內(nèi)容由于側(cè)重點(diǎn)不同，與“Python程序設(shè)計(jì)”教學(xué)大綱存在出入，非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生很難選擇到與教學(xué)大綱內(nèi)容契合的線上課程，影響學(xué)習(xí)效率。

3“Python程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

基于O2O的混合式教學(xué)模式［1］，側(cè)重點(diǎn)在于線上教學(xué)內(nèi)容與線下教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與分配上。線上教學(xué)：學(xué)生通過(guò)對(duì)教師錄課視頻的學(xué)習(xí)，完成教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，起到對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)的作用。線下教學(xué)：在課堂上，設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生互助答疑，然后教師再對(duì)本節(jié)課重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講授，并對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)后普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)一答疑。

3.2OBE+BOPPPS教學(xué)模式設(shè)計(jì)

本文基于OBE教學(xué)理念［3，5］，以掌握Python語(yǔ)言基礎(chǔ)編程需求為牽引，重構(gòu)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)體系，注重編程思維培養(yǎng)，面向?qū)嶋H應(yīng)用，結(jié)合BOPPPS教學(xué)模式［4］的兩大核心（全方位參與式學(xué)習(xí)；及時(shí)挖掘?qū)W生的反饋信息，調(diào)整后續(xù)教學(xué)活動(dòng)），設(shè)計(jì)出符合“Python程序設(shè)計(jì)”課程的定制化OBE+BOPPPS混合式教學(xué)模式。

基于OBE+BOPPPS的“Python程序設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)改革方案如圖1所示。基于OBE教學(xué)理念，分析當(dāng)前非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生對(duì)于編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)需求，結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的定位，從知識(shí)、能力、素質(zhì)等方面確定“Python程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)的總體目標(biāo)。BOPPPS教學(xué)模式的導(dǎo)入、目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)、總結(jié)6大方面融入線上線下教學(xué)模式當(dāng)中。導(dǎo)入、目標(biāo)、前測(cè)可與線上教學(xué)相融合，教師制定好線上學(xué)習(xí)內(nèi)容，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生自主完成線上學(xué)習(xí)并進(jìn)行自測(cè)，根據(jù)自測(cè)情況自主反思和多次重復(fù)學(xué)習(xí)。參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)可與線下教學(xué)結(jié)合，教師通過(guò)學(xué)生前測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，使學(xué)生之間也可開(kāi)展互助答疑，達(dá)到學(xué)生全方位參與學(xué)習(xí)的目的，翻轉(zhuǎn)課堂之后教師再對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行剖析以及答疑。課后教師與學(xué)生共同進(jìn)行反思總結(jié)，持續(xù)改進(jìn)，學(xué)以致用。

圖1基于OBE+BOPPPS的“Python程序設(shè)計(jì)”課程混合式教學(xué)改革方案圖

4“Python程序設(shè)計(jì)”課程教學(xué)實(shí)施

本章以“Python程序設(shè)計(jì)”課程第一章《Python語(yǔ)言概述》為例，展示OBE+BOPPPS+混合式教學(xué)在課堂教學(xué)中的實(shí)施。

4.1線上線下混合式教學(xué)模式實(shí)施

本文基于O2O的混合式教學(xué)模式，主要從3個(gè)階段來(lái)進(jìn)行。

4.1.1線下——課堂教師引導(dǎo)

教師通過(guò)課程導(dǎo)學(xué)引入本節(jié)課授課內(nèi)容、知識(shí)點(diǎn)重難點(diǎn)等。以此為課程任務(wù)，布置與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的線上視頻學(xué)習(xí)任務(wù)及前測(cè)作業(yè)，督促學(xué)生完成自學(xué)的內(nèi)容。

4.1.2線上——網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)

學(xué)生通過(guò)教師自主錄制的課程視頻，理解掌握本節(jié)課相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并按時(shí)完成教師在Python123在線平臺(tái)上布置的階段性任務(wù)（前測(cè)題目、后測(cè)題目等），教師通過(guò)Python123在線平臺(tái)實(shí)時(shí)查看學(xué)生任務(wù)完成情況，掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度，為后續(xù)課堂教學(xué)做準(zhǔn)備。

4.1.3線下——翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

學(xué)生完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)后，回歸課堂，教師對(duì)線上教學(xué)過(guò)程中學(xué)生普遍存在的問(wèn)題采用翻轉(zhuǎn)課堂的方法，進(jìn)行分組討論分析，然后統(tǒng)一講解、答疑、總結(jié)，引申和拓展知識(shí)。

4.2OBE+BOPPPS教學(xué)模式實(shí)施

4.2.1導(dǎo)言

課程導(dǎo)言是吸引學(xué)生注意力以及提升學(xué)習(xí)興趣的主要方式，有效的課程導(dǎo)言不但可以著重引入本堂課的重點(diǎn)內(nèi)容，而且能加強(qiáng)學(xué)生自身與教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系。導(dǎo)言通常可以從生活中的實(shí)際例子出發(fā)，用一幅圖片、一個(gè)生活案例、一個(gè)視頻等，引導(dǎo)出本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，并通過(guò)寓教于樂(lè)的方式展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容重難點(diǎn)、學(xué)習(xí)目標(biāo)。

《Python語(yǔ)言概述》這一章的導(dǎo)言是結(jié)合生活中體重相關(guān)的例子，展示一段Python計(jì)算BMI指數(shù)的代碼，引起學(xué)生對(duì)于編程語(yǔ)言的興趣，并以自然語(yǔ)言為出發(fā)點(diǎn)，介紹Python語(yǔ)言及本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

4.2.2課程目標(biāo)制定

課程目標(biāo)是BOPPPS教學(xué)模式中的核心，只有課程目標(biāo)確定了，其余5個(gè)部分才可以順利開(kāi)展。因此制定合理、有效、可評(píng)估的課程目標(biāo)成為關(guān)鍵點(diǎn)，OBE教學(xué)理念拋棄傳統(tǒng)教學(xué)中灌輸型教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)研究型教學(xué)模式，也就是將重點(diǎn)放在學(xué)生學(xué)到了什么而不是教師教了什么，因此，將OBE教學(xué)理念融入課程目標(biāo)制定中，可以做到以學(xué)生為中心，達(dá)到預(yù)期成果。

基于OBE理論，本節(jié)課的課程目標(biāo)從知識(shí)、能力、素質(zhì)三個(gè)維度進(jìn)行設(shè)定：

知識(shí)目標(biāo)：掌握Python語(yǔ)言的歷史與特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展歷史、程序設(shè)計(jì)知識(shí)。

能力目標(biāo)：培養(yǎng)計(jì)算思維，將自身的思維方式與計(jì)算思維相結(jié)合，從而能夠使用Python語(yǔ)言去解決本專業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的問(wèn)題。

素養(yǎng)目標(biāo)：課程育人貫徹實(shí)踐出真知的理念，在“Python程序設(shè)計(jì)”中培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力、解決問(wèn)題的能力和批判性思維。

4.2.3前測(cè)

前測(cè)是一種能夠有效檢測(cè)學(xué)生具備多少學(xué)前知識(shí)的手段，通過(guò)前測(cè)，教師能夠掌握學(xué)生的薄弱知識(shí)點(diǎn)，并以此為依據(jù)進(jìn)行針對(duì)性授課。如果學(xué)生在正式授課之前已經(jīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容掌握度較高，那么便可調(diào)整課堂模式，以動(dòng)手實(shí)操為主、教師單點(diǎn)指導(dǎo)為輔。如果學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容掌握度較低，出現(xiàn)重難點(diǎn)問(wèn)題，那么課堂講授便可將重點(diǎn)放在薄弱知識(shí)點(diǎn)上，從而優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。如何設(shè)置前測(cè)題目成為主要研究目標(biāo)，想要在學(xué)生提高自測(cè)參與感的基礎(chǔ)上，讓教師收集到重難點(diǎn)信息，前測(cè)題目最好是客觀題+開(kāi)放式問(wèn)答的形式。

《Python語(yǔ)言概述》章節(jié)內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單易懂，因此本節(jié)課的前測(cè)主旨為掌握學(xué)生對(duì)于Python語(yǔ)言的了解情況，具體實(shí)施過(guò)程是在Python123在線平臺(tái)［2］設(shè)置客觀題與主觀討論題，其中主觀討論題為：請(qǐng)寫(xiě)出你生活學(xué)習(xí)中可以使用到Python語(yǔ)言的情景。學(xué)生在Python123在線平臺(tái)完成答題后，教師可以通過(guò)該平臺(tái)教師端進(jìn)行結(jié)果分析，客觀題可生成統(tǒng)計(jì)圖表，主觀討論題可生成可視化詞云，以此查看學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況。

4.2.4參與式學(xué)習(xí)

參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS教學(xué)模式的核心，其難點(diǎn)為學(xué)生的主動(dòng)性難以掌握，傳統(tǒng)的參與式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，學(xué)生大多為被動(dòng)參與，因此效果并不理想。真正的參與式學(xué)習(xí)是以教師為引導(dǎo)，學(xué)生發(fā)揮內(nèi)驅(qū)力自發(fā)投入學(xué)習(xí)當(dāng)中的一種模式。實(shí)現(xiàn)主動(dòng)性參與式學(xué)習(xí)的研究核心是讓學(xué)生自然而然地參與其中，從潛意識(shí)里認(rèn)為“這是我主觀驅(qū)動(dòng)的，而非被動(dòng)參與的”，因此，可以通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂、互助答疑、實(shí)際演示等多種方式讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)課堂教學(xué)當(dāng)中。

針對(duì)《Python語(yǔ)言概述》章節(jié)所設(shè)計(jì)的參與式學(xué)習(xí)分為以下3部分：

（1）翻轉(zhuǎn)課堂，學(xué)生互助答疑，學(xué)生每3～4人形成一個(gè)課題小組，每個(gè)課題小組課前通過(guò)線上學(xué)習(xí)及查閱資料，完成備課工作（期間進(jìn)行互助答疑）。課上從中選取2個(gè)課題組對(duì)Python語(yǔ)言的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言分類及發(fā)展歷史進(jìn)行匯報(bào)展示，教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充及糾錯(cuò)。

（2）重難點(diǎn)提煉，教師著重講授薄弱知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)前測(cè)及翻轉(zhuǎn)課堂，提煉出計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類型的優(yōu)缺點(diǎn)為該小節(jié)重難點(diǎn)，教師在翻轉(zhuǎn)課堂之后對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解。

（3）學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，通過(guò)Pycharm配置Python2.X版本和Python3.X版本，并運(yùn)行同一段Python代碼，使學(xué)生在實(shí)踐中理解Python2和Python3的不兼容問(wèn)題，掌握二者之間的差異性。

4.2.5后測(cè)

后測(cè)是檢驗(yàn)授課效果的重要方式，其核心不僅是讓學(xué)生能自行檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)掌握情況，還能向教師反饋學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成情況，從而使教師有調(diào)整后續(xù)授課的依據(jù)。因此，在設(shè)計(jì)后測(cè)題目時(shí)，應(yīng)該將前測(cè)、課堂表現(xiàn)及學(xué)習(xí)目標(biāo)相結(jié)合，通過(guò)編程練習(xí)、題目論述等多種方式檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

通過(guò)前測(cè)結(jié)果和課堂表現(xiàn)，本節(jié)課的后測(cè)的具體實(shí)施為在Python123平臺(tái)設(shè)置兩類習(xí)題：①跟隨練習(xí)的編程題，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)操。②學(xué)生簡(jiǎn)述Python語(yǔ)言在多種行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例。

4.2.6總結(jié)

總結(jié)是對(duì)授課知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合梳理，反思學(xué)習(xí)內(nèi)容，使課程設(shè)計(jì)持續(xù)改進(jìn)、學(xué)以致用的一種形式。總結(jié)可以是學(xué)生互相交流討論得出重難點(diǎn)，也可以由教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧。

《Python語(yǔ)言概述》這一章節(jié)的總結(jié)實(shí)施過(guò)程：給學(xué)生10分鐘左右時(shí)間，以小組為單位進(jìn)行總結(jié)討論，然后隨機(jī)選擇一個(gè)課題小組進(jìn)行課程總結(jié)匯報(bào)，匯報(bào)內(nèi)容為本節(jié)課的知識(shí)重難點(diǎn)，教師對(duì)總結(jié)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充及糾正。

4.3可視化分析，動(dòng)態(tài)掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度

本文采用Python123在線編程平臺(tái)布置學(xué)生前測(cè)、后測(cè)、作業(yè)及練習(xí)題，該平臺(tái)有豐富的習(xí)題供學(xué)生平時(shí)練習(xí)，還可以讓教師自定義題目，有針對(duì)性地出題以及在線測(cè)試。通過(guò)該平臺(tái)挖掘?qū)W生作業(yè)信息，采用可視化技術(shù)生成學(xué)生錯(cuò)題率、代碼提交次數(shù)、代碼質(zhì)量分析等可視化圖標(biāo)，動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)差異性及個(gè)性化需求教學(xué)。

4.4課程達(dá)成度評(píng)價(jià)方法

通過(guò)學(xué)生測(cè)驗(yàn)，對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)估，并根據(jù)整個(gè)教學(xué)周期內(nèi)容的不同階段所取得的數(shù)據(jù)，將知識(shí)點(diǎn)作為完成度評(píng)價(jià)的指標(biāo)細(xì)化到每個(gè)章節(jié)，并參照工程認(rèn)證的方法，完善課程達(dá)成度評(píng)價(jià)體系。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)OBE+BOPPPS教學(xué)模式與線上線下教學(xué)模式相融合，采用可視化分析技術(shù)等教學(xué)改革措施，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，提升學(xué)生在課堂中參與度和獲得感，幫助學(xué)生形成“系統(tǒng)思維”能力，最終影響學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的轉(zhuǎn)變起到幫助和引導(dǎo)作用，實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量的改革目標(biāo)。

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基金項(xiàng)目：中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)2022年校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目，基于OBE+BOPPPS+混合式教學(xué)模式在《Python程序設(shè)計(jì)》課程中的教改探索，項(xiàng)目編號(hào)：JG2022009

作者簡(jiǎn)介：李張美智（1995—），女，漢族，新疆吉木薩爾縣人，碩士，助教，研究方向：數(shù)據(jù)可視化、科學(xué)可視化、多模態(tài)等。