5E 教学模式在Python 程序设计中的应用研究

摘要：为满足物联网应用技术专业人才培养目标，本文分析了Python程序设计课程的教学现状以及行业要求，并提出了基于5E教学模式的课程教学实施方案。根据高职学生的学情特点和岗位需求，文章对教学内容进行重构，吸引学生注意力，提升学生学习兴趣；增加迁移学习环节，锻炼学生自主探究能力；引入企业考核评价模式，增强学生的专业素养，以满足企业用人标准。

关键词：5E教学模式；Python程序设计；物联网应用技术专业

中图分类号： G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）19-0168-03

0 引言

作为信息科技产业的第三次革命，物联网技术发展迅猛。Python作为一种功能强大、易上手、类库丰富、跨平台的编程语言，在物联网的数据采集、处理、传输以及智能化管理等领域得到了广泛应用。然而，如何提升学生的课堂学习效果，实现人才培养目标，成为广大一线教师需要面对的问题。目前，一些一线教师仍采用“讲授+练习”为主的教学设计模式，这种教学模式虽有利于组织和监控课堂教学活动，增进师生间的情感交流，但忽视了学生的主体作用，导致学生多处于被动接受知识的状态，缺乏提问和逆向、发散思维的意愿。

为改善课堂教学效果，近年来教学改革和理论不断得到深化，许多新的教学模式被提出，如ADDIE、BOPPS、OBE等。ADDIE教学模式基于分析、设计、开发、实施和评估5个步骤进行教学，虽能将整个教学设计过程整合，利于分析和理解教学目标，但在实际应用中容易忽视学习者自身的需求和目标[1]。BOPPS教学模式采用互动式教学，将课堂划分为6个阶段（导言、学习目标、前测、参与式学习、后测和总结），注重学生的参与度和反馈，能有效激发学生的学习兴趣、提升学生思维和解决实际问题的能力，但对教学设备和学生的自主参与度要求较高[2]。OBE教学模式基于成果导向，遵循重点明确、机会扩展、高期望值、向下设计等原则，以学生学习成果为评判标准。然而，该模式在课堂中难以把握高期望值原则，且难以界定可评测的学习成果[3]。相较之下，5E教学模式强调学生的探索和参与，以学生为中心，对教学设备和学生能力要求不高，且具备完善的评价环节。

1 5E 教学模式探究

5E教学模式强调学生是学习的主体，教师的角色是引导者[4]，其各环节如图1所示。

吸引环节：教师依据学生学情结合日常生活情节，通过情景创设，利用认知冲突激发学生的学习兴趣。对于物联网应用技术专业的Python课程，作为理实一体化课程，通过实际操作案例最能吸引学生。

探究环节：教师通过对问题的解读，引导学生自主或小组探究。此环节是整个教学模式的核心，关键在于鼓励学生自主探索，完成探究任务。

解释环节：学生分享探究阶段的学习成果，教师作为聆听者和点评者，对学生呈现出的结果进行讲解和点评，纠正学生的认知偏差，并提供规范化解释。

Python课程的丰富类库便于教师采用动画、视频等工具帮助学生加深理解。

迁移环节：教师设置新的相关问题，引导学生应用已学知识解决问题，以扩充学生现有知识体系，提升自主解决现实问题的能力。

评价环节：贯穿于整个教学过程，作为教师教学实施和学生学习效果的评判依据。评价环节可采用学生自评、互评与教师评价相结合的方式。

2 5E 教学模式在Python 程序设计课程中的实施策略

Python程序设计课程作为物联网应用技术专业的基础必修课，对学生的培养目标如表1所示。

在当前的课堂教学过程中，Python程序设计课程仍存在以下问题[5]：1） 学生自主环境安装设置、代码优化、调试等能力不足；2） 教师过于注重理论知识传授，而忽略学生实际编程能力和作品产出的培养；3） 教学缺乏个性化指导；4） 实践性教学环节不够强。5E教学模式以学生为主体，注重学生的自主学习和实践操作，能有效地解决以上问题。本文以人脸动漫化案例为例，详细介绍5E 教学模式在课堂中的具体实施流程。

2.1 吸引环节

教师活动：对课标、教材、学情、教学目标和教学重难点进行深入分析，确定人脸动漫化教学案例以及相应的教学评价标准。通过超星学习通平台发布学习资源，使学生提前了解课堂教学内容和重难点。案例情景：人脸动漫化的实现原理是什么？

学生活动：参与案例情景讨论，进行小组讨论，共同思考人脸动漫化的实现原理，并整理观点进行发言。

2.2 探究环节

教师活动：演示人脸动漫化的实现流程，对使用的第三方库进行详细介绍，并引导学生利用学习通平台发布的资料进行自主探究。同时，设置明确的任务。任务要求：绘制人脸动漫化实现流程图。

学生活动：利用网络资源和其他相关教学资源，查找相关内容，通过小组讨论进行问题探究，分工合作整理和记录探究过程中的数据，并绘制流程图。

2.3 解释环节

教师活动：鼓励小组代表上台讲解其探究的内容，并对讲解的内容进行总结和评价。接着，对如图2所示的人脸动漫化实现流程进行详细的讲解，对涉及的知识点进行演示，并设置新的任务。任务要求：使用Python语言实现人脸动漫化功能。

学生活动：小组代表上台讲解探究结果，其他学生认真聆听并记录其他小组的发言内容。根据教师的总结和评价，对本小组的探究内容进行修改和规范。然后，在pycharm等集成开发环境中开展Python 程序代码的编写。

2.4 迁移环节

教师活动：在成功实现人脸动漫化的基础上，结合生活场景，引导学生思考如何为动漫化人物添加口罩，并提供相应的技术提示。

学生活动：根据教师的引导和提示，进行自主探究，对现学知识进行扩展应用。最后，编写Python程序以实现相应的功能。

2.5 评价环节

教师活动：引入企业考核评价模式，依据学生的具体表现在各个环节进行评价打分，实时掌握学生的学习情况。

学生活动：听取教师的评价反馈，并进行自我评价和小组互评。

3 教学效果分析

为检验5E教学模式在Python程序设计课程中的教学应用效果，对物联网应用技术两个班的学生分别采用5E教学模式和传统教学模式进行授课，并最后在学习通统计两个班的期末成绩分布，分别如表2和表3所示。

从表2和表3的结果可以看出，相较于传统教学模式，5E教学模式下学生更容易获得高分。主要原因是5E教学模式中的“吸引”环节能够有效激发学生学习的热情，使学生更容易进入课堂学习的状态，从而提高课堂参与度；“探究”环节通过组织学生进行小组讨论和自主思考，有效提升了学生的自主学习能力；“解释”环节则帮助学生快速理解和掌握课堂知识；“迁移”环节则对课堂知识进行了巩固和扩展，进一步加深了学生对课堂知识的理解。

4 结束语

本研究旨在探究5E教学模式在物联网应用技术专业的Python课程中的教学效果。通过采用“吸引”“探究”“解释”“迁移”和“评价”五个环节进行教学设计，经过实验对比发现，相较于传统的教学模式，5E教学模式能够显著提升学生的期末成绩，并有效达到课程培养要求。

参考文献：

[1] 逯红霞，安昌祖，张亚彤.基于“ 理论-实操-创新” 的ADDIE教学方法实践[J].时代汽车，2024（4）：98-100.

[2] 尉亮“. SP+BOPPS+S”线上线下混合式教学模式的创新实践与应用：以对外汉语教学设计与管理课程为例[J].现代职业育，2022（38）：48-50.

[3] 杨丽，冯晓玮，王勇.基于OBE理念的金融工程专业实践教学改革探讨[J].湖北开放职业学院学报，2024，37（6）：185-187.

[4] 党建武，曹良政，陈腾飞.面向计算思维培养的5E教学模式实证研究[J].教育信息技术，2022（11）：27-30.

[5] 陈玮彤，孙小兵，李斌.面向产出的Python程序设计课程教学探索[J].电脑知识与技术，2024，20（4）：141-143，147.

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