基于O-AMAS模型的中职“python程序设计”课程设计与实践研究

文/广东技术师范大学 王琰棋 刘家钖

近年来,互联网快速发展,伴随着人工智能的兴起,python语言因其简洁优美的语法、覆盖面广泛的类库、强大高效的计算生态、通用灵活等特点迅速成为当前热门的编程语言之一。

2016年,教育部发布了《大学计算机基础课程教育基本要求》,首次建议将 python语言作为首门程序设计课程的教学语言。2018年,浙江省信息技术课程改革方案出台,确定python代替VB进入高中信息技术教材,并将信息技术学科纳入浙江省高考。由此可见,python语言课程化也将成为计算机编程学习中的主流语言。

由于python程序设计课程比较枯燥,前期偏重基础知识的学习,难以调动学生学习的积极性,学生缺乏学习的热情,掌握的知识也较为单薄,无法融会贯通,导致学生难以掌握所学内容。基于这种情况,以学生为中心,采用多元化的教学方式非常必要。本文在阐释O-AMAS原理的基础上,对教学模型进行改进,以充分、有效发挥学生的主观能动性为学习目的,实现其基础知识的掌握、编程能力的提升,并引导学生学会思考。

一、O-AMAS模型的改进

(一)基本理念

O—AMAS教学模型是在2017年由南开大学有效教学团队NKET自主研发出的教学模型,该教学模型以OBE理念作为教学设计思路,以学生的学习结果为导向,以师生良性互动作为内驱力,是一种沉浸互动教学模型。由教学目标(Objective),课堂迅速激活(Activation)、多元学习(Multi-learning)、有效测评(Assessment)和简要总结(Summary)5个环节组成。(见图1)

图1 O-AMAS有效教学法示意图

图2 O-AMAS教学模型的设计思路

这些环节的应用促使学生进入高效学习的状态。基本上采用直接教学、项目教学、互动教学等多种教学手段相互结合的方式,同时选取社会相关时事热点来激发学生学习的热情,在评测过程中以多维度视角和多种方式进行测评,以学生为主体来完成教学活动,最终实现增强学生实践应用能力、逻辑思维创造力,并在一定程度上实现更高阶的学习目标。

实施验证,在很多学校中取得了很好的教学效果,有其实用性和存在的价值。

二、基于O-AMAS教学法的教学设计

在计算机专业相关课程的学习中,编程语言的学习占了很大的比重,同时python语言作为用途较为广泛的编程语言之一,用O-MAMAS模型教学法引入到python程序设计课程的教学中,不仅能提高学生的学习兴趣,还有助于学生其他高阶目标的实现,有助于教学效果和教学质量的提升。

本节选取了《Turtle库的使用》章节,使用O-AMAS教学法进行了教学设计。(见表1)

表1 教学设计

表2 评分占比

在教学过程中,最后的简要总结起到重要的反馈作用,在每次课的最后,教师可以根据超星平台的数据,做课后的总结和归纳,了解本堂课的重点、难点。通过每次课的梳理可以使学生学习的过程更加完整,也可以对学生起到督促的作用。

三、基于O-AMAS教学法的教学实施

在python程序设计课程中,选取课程Turtle库的使用作为案例,课前在超星平台发布本节课相关导学资料和微课视频,提出本节课的教学目标,与学生进行互动和交流。本节课的内容分为以四个步骤。

(一)迅速激活

从现实出发,启发学生,选取有意义的节日画出图形。例如,母亲节即将到来,给母亲送上特别的“礼物”,可以用python制作贺卡。向学生展示制作出玫瑰花的运行结果图。或者可以选取社会热点话题,让学生观看微课学习图形的制作过程,了解如何制作出简单但有意义的图形模块。可以充分发挥学生的想象力,让学生踊跃参与到课堂上的发言中。

(二)多元学习

(1)小组讨论。在激发学生的学习热情后,要相应开展一系列的活动来掌握本次课的知识。我们采取小组讨论的方式,讨论在制作过程中的知识和应该注意的点。小组的组成按照Jigsaw教学法的“组内异质,组间同质”的原则,把40人分成8个小组,每个小组展开讨论。每个小组做出充足的讨论后,再与不同组的学生交流在原始小组得到的信息。各小组发言,教师在听取汇报后做出总结和点评。

(2)重点讲解。在课程实施过程中,要综合在讨论中出现的问题,重点关注易错点,进一步讲解这部分内容。

(3)作品展示。讲解完成后,学生上机操作完成创作。教师在展示过程中,引导学生注意在编程过程中的错误例如,标点符号、字母拼写等。在实施过程中发现学生的基础知识掌握不够牢固,在拼写、注释等多有错漏,可以找出一个代表性的例子,让学生找出错误,设置奖惩制度,奖励找得多、答得对的学生。充分调动起学生的胜负欲和好胜心,形成“比谁快、比谁学的好、比写的准”的浓厚学习氛围。

(4)及时反馈。在学习过程中是否掌握的判断标准只有一个,就是是否会用。在程序完成修改后,会在超星发布当堂课的题目包括10道选择题和5道填空题。要求学生即刻完成,有疑问及时反馈。查漏补缺,完全掌握本节课的内容。

(三)有效测评

该测评就学生学习综合情况进行测评,测评的数据来源包括线上和线下,从多个维度、多种方式进行测评。维度包括基础和提高。多种方式包括自评、互评(小组评价)、师评。

(四)简要总结

对本次课的内容进行总结,归纳本次课的重点和难点。可由学生补充在学习过程中的感悟,鼓励学生进行深度总结。引导学生思考在编程过程中的规律和感悟,寻找不同编程题目中的异同点,达到“一通百通,随意迁移“的效果,真正理解编程语言的内在逻辑。

对优秀小组提出表扬,鼓励学生努力学习python相关课程,体会编程中的乐趣。

四、效果分析

经过一段时间的教学实践,根据学生提交的编程作品以及发放的调查问卷进行分析,研究发现O-AMAS教学法激发了学生的学习热情,提高了学生的编程能力、思考能力和创新意识。研究从学生评价、期末成绩、学生访谈三个方面对本次实验的有效性进行分析。

(一)学生评价

学习满意度是学生在学习过程中逐渐积累的看法,是对课程评价体系、学习过程等的感知。在课堂实施过程中,选取四个代表性问题发放问卷进行调查[10],调查结果分析如表3。

表3 问卷调查结构

根据调查问卷,发现90.90%的学生认为在学习过程中,相比于传统教学方式,O-AMAS教学方式更能增加课堂参与度。92.70%的学生表示喜欢这种教学方式。83.70%的学生表示通过课程学习,编程能力、逻辑思维、科学素养得到显著提升。89.1%的学生表示愿意继续以这种方式展开教学。

针对学生的反馈进行采访,得到证实,以O-AMAS教学模型设计的python程序设计课程,符合学生的兴趣,能激发学生的学习积极性,提高学生的课堂参与度,并在编程能力、逻辑思维、科学素养等方面得到相应的提高,有其存在的必要性。

(二)期末成绩

在广州市某学校进行实验, 2020 级学生52名、2021 级学生40名的python程序设计课程期末成绩进行分析,2020 级为对照组,2021 级为试验组,结果显示,与 2020 级学生相比,2021 级学生在及格率和优秀率都有明显的提高。大于80分的优秀率从52.86%提升到62.71%,及格率从92.86%提高到96.61%。(见图3)

图3 期末成绩对比图

期末成绩反映出学生的学习情况,是学生对知识掌握情况的客观反映。从图中已有数据对比来看,期末平均分、优秀率和及格率都有所提升。这证明了,应用O-AMAS教学法对于编程语言的学习有实际作用,可以让学生更好地掌握知识。

五、结论

近年来,python语言发展迅速,随着大数据行业红利期的到来,编程语言学习成为计算机专业的重要一环。编程语言的学习是枯燥的,但应该主动活跃氛围,寓教于乐,单纯的知识传授并不能收获好的教学效果。

本文采用O-AMAS模式应用于python程序设计课程的教学设计,以数字化工具为支撑,线上线下相结合的教学方式,提倡师生互动,以学生为主体,引导学生深度参与,以学生兴趣为导向,主张学生合作探究独立思考,实现逻辑思维、计算思维、合作思维等多维度教学目标的深度渗透,提升学生学习体验。

实验证明,通过此教学设计的实施,加强了学生对理论知识的掌握,有利于学生基础知识点的掌握。本模型应用于课堂教学,能够活跃氛围,有效调动学生的学习积极性。

值得注意的是,要按照学生的前测结果,适时调整课程内容的难易度和重点内容,因材施教,采取多元化的教学方式,真正做到建设学生“脸上有笑,眼里有光,过程有趣,学习有效”的“四有”课堂。[14]