基于翻轉(zhuǎn)課堂的Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)改革研究

李忠金 高凌峰

摘?要：隨著大數(shù)據(jù)、人工智能時(shí)代的到來，Python因其簡(jiǎn)單易學(xué)，拓展豐富得到了廣泛的應(yīng)用，Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是當(dāng)下計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生必修的專業(yè)課程之一，為改善教學(xué)現(xiàn)狀，提升學(xué)生的Python程序設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新探索精神，開展了翻轉(zhuǎn)課堂的python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)改革研究。站在學(xué)科的高度，對(duì)該課程進(jìn)行了新模式的課程體系改革，設(shè)計(jì)了階級(jí)化的教學(xué)方案，逐級(jí)遞推，調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，以行業(yè)發(fā)展目標(biāo)指導(dǎo)教學(xué)目標(biāo)制定，設(shè)立新的Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)學(xué)生評(píng)價(jià)體系，以理論、實(shí)踐相結(jié)合為指導(dǎo)量化指標(biāo)評(píng)價(jià)。促進(jìn)知識(shí)應(yīng)用，融合賦能煥新課堂。

關(guān)鍵詞：python程序設(shè)計(jì);翻轉(zhuǎn)課堂;課程教學(xué)改革;評(píng)價(jià)體系

一、背景

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學(xué)模式，將課上課下實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)，將學(xué)習(xí)過程改到了課下，在課堂上老師不再花費(fèi)過多的時(shí)間傳授知識(shí)點(diǎn)，而是主要進(jìn)行討論和實(shí)踐[12]。翻轉(zhuǎn)課堂的意義是教學(xué)流程變革帶來的知識(shí)內(nèi)化的優(yōu)化[3]。與傳統(tǒng)課堂相比，學(xué)生在上課時(shí)已經(jīng)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有一定認(rèn)識(shí)，課上以知識(shí)交流為主，如反思和小組討論[4]。因此翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)氛圍會(huì)更加活躍，學(xué)生的參與度與積極性也會(huì)有很大的提高。在新的教學(xué)模式下，老師和學(xué)生也不再是傳統(tǒng)知識(shí)的傳授者和接受者，而是都成為課堂的新主人，基于在課下學(xué)習(xí)的知識(shí)以及查閱的相關(guān)資料，在課堂上進(jìn)行討論，思維碰撞，從而更深層次地理解這一課的內(nèi)容。

Python語(yǔ)言是一種解釋型計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，基于Python面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言特性，更容易設(shè)計(jì)出可維護(hù)性強(qiáng)的計(jì)算程序[5]，Python具有非常強(qiáng)大的可擴(kuò)展性，提供了海量的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方庫(kù)，主要用于小規(guī)模的程序設(shè)計(jì)，如進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，處理計(jì)算量大的矩陣。隨著大數(shù)據(jù)，人工智能時(shí)代的到來，Python因其簡(jiǎn)單易學(xué)，拓展豐富得到了廣泛的應(yīng)用，因此Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是當(dāng)下計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生必修的專業(yè)課程之一，該課程旨在使學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基本思想和方法。本文通過概念引入直觀示例和錯(cuò)誤分析的方法以及現(xiàn)代化教育手段提升學(xué)生的Python程序設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新探索精神[6]。

二、Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)現(xiàn)狀及不足

當(dāng)前Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教學(xué)存在著諸多問題和挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）課程實(shí)驗(yàn)不足，實(shí)踐效果欠佳。長(zhǎng)期以來，課程教學(xué)基本上采用灌輸式教學(xué)方式，教師在課堂上從頭講到尾，努力把要學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)講清楚，而不關(guān)心學(xué)生是否在認(rèn)真聽講、是否理解了教師講解的內(nèi)容、是否做到了融會(huì)貫通[7]。學(xué)生的實(shí)際編程缺失，重理論而輕實(shí)踐，并且Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)題目簡(jiǎn)單且陳舊，多為沿用多年簡(jiǎn)單抽象的項(xiàng)目，無法滿足當(dāng)代程序設(shè)計(jì)課程的培養(yǎng)要求，因此，如何更合理地安排教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的占比，使學(xué)生的知識(shí)不再限制于課本，而是活學(xué)活用，是目前“Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程需要改進(jìn)的方面。

（2）課本知識(shí)點(diǎn)陳舊，與前沿技術(shù)脫節(jié)。“Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)重點(diǎn)仍然是程序語(yǔ)言的語(yǔ)法以及原理的講解，內(nèi)容抽象而且細(xì)致，可能因?yàn)閭€(gè)別語(yǔ)法的不理解導(dǎo)致學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，其形式一直是依托Python代碼來講述的，教學(xué)方式單一，并沒有太大改變。學(xué)生所學(xué)知識(shí)與目前市場(chǎng)所需求的技術(shù)脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣。

（3）課程缺乏體系構(gòu)建。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生來說，“Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”是系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的起步階段，在進(jìn)行“Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，很多學(xué)校都忽視了這一點(diǎn)，只是強(qiáng)求學(xué)生對(duì)Python語(yǔ)言的語(yǔ)法學(xué)習(xí)，而沒有階段性的教學(xué)成果的反思，導(dǎo)致學(xué)生也缺乏對(duì)該課程的反思，往往學(xué)完課程不知道其意義，很難與其他課程相結(jié)合，對(duì)學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)很難起到良好的效果。

（4）課程考核評(píng)價(jià)體系陳舊。Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的考核需要客觀全面地考核學(xué)生的綜合能力并且促進(jìn)學(xué)習(xí)。除了理論的掌握，還應(yīng)該包括學(xué)習(xí)能力和編程能力的考核，這樣才能對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面客觀評(píng)價(jià)。而傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系過度依賴期末考試，這樣只能評(píng)價(jià)學(xué)生的理論知識(shí)的掌握情況，不能很好地做出全面的評(píng)價(jià)，并且傳統(tǒng)的期末測(cè)試往往在學(xué)期末進(jìn)行，在課中學(xué)生很難對(duì)自己有一個(gè)清晰了解，并不能起到促進(jìn)學(xué)習(xí)的作用。

三、Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)改革

（一）教學(xué)改革目標(biāo)

在傳統(tǒng)教學(xué)中，課堂教學(xué)一直占據(jù)著教學(xué)的主體地位[8]，曾有學(xué)者就大學(xué)教學(xué)弊端進(jìn)行問卷調(diào)查，部分學(xué)生認(rèn)為重視分?jǐn)?shù)，輕視能力培養(yǎng)，教學(xué)方法僵化、刻板[9]，在Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的課堂上應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，在新模式下，從老師單純地傳授知識(shí)變成引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，改變過去的過分強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)，死記硬背的現(xiàn)象。倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)。構(gòu)建新的、高效的、自主的教學(xué)模式，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)能力、工程能力、發(fā)散思維，同時(shí)在翻轉(zhuǎn)環(huán)境的熏陶下，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立查閱文獻(xiàn)、解決問題的能力。深化國(guó)內(nèi)教育工作者對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)識(shí)，并從另一方面展現(xiàn)了將技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的新策略，為我國(guó)課堂教學(xué)改革提供新的參考樣例。

（二）教學(xué)策略

Python程序設(shè)計(jì)課程的翻轉(zhuǎn)課堂包括多維度的翻轉(zhuǎn)，形式包括課內(nèi)和課外的翻轉(zhuǎn)，老師和學(xué)生角色的翻轉(zhuǎn)，教與學(xué)的翻轉(zhuǎn)。將傳統(tǒng)課堂的課內(nèi)傳授知識(shí)翻轉(zhuǎn)到課前，通過章節(jié)視頻以及學(xué)生自己查閱相關(guān)資料等方式完成第一階段的學(xué)習(xí)，并且將傳統(tǒng)教學(xué)模式中的課下訓(xùn)練調(diào)整到課上。老師也不再完全是知識(shí)的傳授者，更多的是教學(xué)資源的提供者，以及學(xué)習(xí)場(chǎng)景的構(gòu)建工作，老師在課前給學(xué)生制定學(xué)習(xí)目標(biāo)以及提供相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，課堂上，老師則是搭建一個(gè)良好的討論、訓(xùn)練的平臺(tái)，并引導(dǎo)學(xué)生討論，經(jīng)過學(xué)生討論后匯總并講解不能解決的問題[10]，最后組織測(cè)試，對(duì)這堂課的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)總結(jié)。學(xué)生在課堂上也不再被動(dòng)地接受知識(shí)，而是翻轉(zhuǎn)成為主動(dòng)地參與，參與課堂的討論，思維碰撞，解決自己不懂的問題同時(shí)向同學(xué)們表達(dá)自己的看法，學(xué)習(xí)的同時(shí)也是老師，強(qiáng)化學(xué)習(xí)。再根據(jù)老師布置的測(cè)試內(nèi)容完成測(cè)試，判斷自己的掌握情況。

（三）教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)下圖，教學(xué)內(nèi)容分為課前、課中、課后三個(gè)階段。

教學(xué)內(nèi)容展示圖

課前階段：教師需要制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和根據(jù)教學(xué)需求錄制教學(xué)視頻，準(zhǔn)備相關(guān)的學(xué)習(xí)資料并下發(fā)給學(xué)生，給學(xué)生制定階段性的學(xué)習(xí)任務(wù)，明確學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)。并且在平臺(tái)上發(fā)起相關(guān)討論話題，引導(dǎo)學(xué)生討論，督促學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的疑難點(diǎn)，便于課上總結(jié)展開。學(xué)生要在上課前完成老師準(zhǔn)備的教學(xué)視頻，針對(duì)自己的疑難問題查閱資料并且積極參與老師組織的討論話題，最后記錄出重難點(diǎn)，便于課上展開討論。

課中階段：教師檢查學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況，學(xué)習(xí)完成度，依照檢查結(jié)果整理出該堂課所需講解的疑難點(diǎn)，并安排學(xué)生組成小組，由小組成員進(jìn)行課前學(xué)習(xí)的成果展示，并初步互助解決小組同學(xué)遇到的重難點(diǎn)問題。然后由教師根據(jù)這堂課的重難點(diǎn)問題以及討論結(jié)果對(duì)這堂課的教學(xué)內(nèi)容補(bǔ)充或重點(diǎn)講解，最后安排一定量的Python程序設(shè)計(jì)測(cè)試評(píng)估這堂課的教學(xué)完成度。

課后階段：學(xué)生需要整理這堂課的知識(shí)點(diǎn)，并且對(duì)課堂上的測(cè)試題進(jìn)行課后修改，方便老師對(duì)這堂課的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估。通過網(wǎng)絡(luò)這堂課的網(wǎng)絡(luò)討論平臺(tái)，針對(duì)課堂內(nèi)容或者發(fā)散性問題對(duì)老師進(jìn)行提問，老師則進(jìn)行線上解答，如果相關(guān)問題有較多的同學(xué)提起，老師可以在下堂課開始之前進(jìn)行講解，拓展提高，并且學(xué)生也需要對(duì)課堂效果進(jìn)行反饋，提出合理化建議，方便老師對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化。

（四）完善評(píng)價(jià)體系

翻轉(zhuǎn)課堂的新評(píng)價(jià)體系，要體現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的這一基本理念。傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)課程將考勤以及期末成績(jī)作為學(xué)生評(píng)價(jià)的指標(biāo)，這樣就會(huì)造成學(xué)生偏于理論知識(shí)，而忽略學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)以及編程能力的提高。而新的翻轉(zhuǎn)課堂將構(gòu)建以形成性評(píng)估為主，包含網(wǎng)絡(luò)化評(píng)估的多元評(píng)估體系能夠滿足翻轉(zhuǎn)課堂的Python程序設(shè)計(jì)課程學(xué)生評(píng)價(jià)需求，形成性評(píng)估體系以構(gòu)建主義為基礎(chǔ)，鼓勵(lì)學(xué)生在已有基礎(chǔ)上，通過自主學(xué)習(xí)不斷深入，獲取新知識(shí)。而網(wǎng)絡(luò)化評(píng)估體系則是利用線上評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況、知識(shí)掌握情況做出評(píng)價(jià)，使學(xué)生能夠及時(shí)得到反饋，促進(jìn)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)，自我完善，通過新的學(xué)生評(píng)價(jià)體系豐富學(xué)生評(píng)價(jià)指標(biāo)，展開多維度地對(duì)學(xué)生綜合能力的評(píng)價(jià)，具體實(shí)施策略如下表：

根據(jù)表格所描述的信息，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)，具有多維度、過程化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化等特征，平時(shí)成績(jī)包含了課前的線上學(xué)習(xí)和作業(yè)完成情況，課堂上的出勤情況和上課的小組討論的活躍度以及課堂隨堂測(cè)試的成績(jī)。每一次的隨堂測(cè)試既是一次訓(xùn)練，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)情況的一次檢驗(yàn)，這種隨堂測(cè)試可以及時(shí)找出學(xué)生薄弱點(diǎn)，方便提高成績(jī)。期末成績(jī)則包含了一次大作業(yè)成績(jī)和期末考試的卷面分?jǐn)?shù)。期末考試主要考核學(xué)生的理論知識(shí)的掌握情況，大作業(yè)則是考查實(shí)踐能力，依據(jù)學(xué)生的選題、設(shè)計(jì)成果、答辯成績(jī)來給出大作業(yè)成績(jī)。最后根據(jù)各項(xiàng)評(píng)價(jià)按權(quán)重得出學(xué)生的綜合評(píng)價(jià)，輔助教學(xué)。

（五）效果分析

我們以翻轉(zhuǎn)課堂改革的期末成績(jī)與傳統(tǒng)授課方式的期末成績(jī)進(jìn)行對(duì)比，學(xué)生的優(yōu)良率和平均成績(jī)均得到了一定提高。從具體學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析，在前后兩個(gè)學(xué)期，學(xué)生對(duì)于基本語(yǔ)法、程序基本結(jié)構(gòu)、組合數(shù)據(jù)類型、函數(shù)、文件等基本知識(shí)把握具有小幅度提高，說明課前視頻教學(xué)與課中討論的教學(xué)模式能一定程度加深對(duì)基本概念的理解，對(duì)于編程題和大作業(yè)成績(jī)，翻轉(zhuǎn)課堂班級(jí)的成績(jī)高于傳統(tǒng)班級(jí)，學(xué)生掌握程度更好。

結(jié)語(yǔ)

本研究結(jié)合時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，將研究的內(nèi)容定格在了翻轉(zhuǎn)課堂在Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。通過相關(guān)文獻(xiàn)的研讀，提出相關(guān)的教改策略，并分析其實(shí)踐效果，進(jìn)一步證明了翻轉(zhuǎn)課堂相比于傳統(tǒng)課堂對(duì)于Python程序設(shè)計(jì)課程有較好的促進(jìn)作用，在增強(qiáng)學(xué)生的深層認(rèn)知、實(shí)踐能力等方面都具有較大的提升。

翻轉(zhuǎn)課堂除了上面的諸多優(yōu)勢(shì)，也存在很多挑戰(zhàn)。（1）翻轉(zhuǎn)課堂要求老師具有更扎實(shí)的專業(yè)能力，如果相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備不夠充足，討論效果也會(huì)不理想，這也就對(duì)老師專業(yè)素養(yǎng)提出了更高的要求;（2）對(duì)學(xué)生的主動(dòng)性學(xué)習(xí)要求更高，在課下需要完成視頻學(xué)習(xí)以及查找相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資料，如果學(xué)生在線下沒有完成視頻教學(xué)，課上的討論拓展也是空中樓閣。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉菲.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究[D].華中師范大學(xué)，2014.

[2]陳婉迪.翻轉(zhuǎn)課堂在高等體育院校足球教學(xué)中的實(shí)證研究[D].成都體育學(xué)院，2016.

[3]趙興龍.翻轉(zhuǎn)課堂中知識(shí)內(nèi)化過程及教學(xué)模式設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2014（2）：5560.

[4]Hurtubise?L，Hall?E，Sheridan?L，et?al.The?flipped?classroom?in?medical?education：Engaging?student?to?build?competency[J].Journal?of?medical?education?&?curricular?development，2015，2（2）：3543.

[5]張亞超，鄭珊.Python在“計(jì)算材料學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].教育教學(xué)論壇，2021（37）：137140.

[6]周如龍，李冬冬，屈冰雁.“量子力學(xué)”課程信息化教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2021（38）：5053.

[7]徐琴，朱霞，張才華.“Python程序設(shè)計(jì)”課程思政探索[J].教育教學(xué)論壇，2020（53）：298300.

[8]裴娣娜.教育創(chuàng)新與學(xué)校課堂教學(xué)改革論綱[J].課程·教材·教法，2012，32（2）：39.

[9]馬修水，龔秀賢，沈徽青，等.地方綜合性大學(xué)教學(xué)質(zhì)量問題的調(diào)查與思考[J].教育發(fā)展研究，2004（1）：9193.

[10]王聰，張鳳娟.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法在美國(guó)：歷史、現(xiàn)狀與課題[J].外國(guó)教育研究，2015，42（09）：96108.

作者簡(jiǎn)介：李忠金（1986—?），男，漢族，江蘇句容人，博士，講師，研究方向：分布式計(jì)算;高凌峰（1998—?），男，漢族，湖北黃岡人，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)視覺。