Python程序设计线上线下混合式课程教学改革研究

【摘 要】 Python程序设计作为计算机科学领域的基础课程，其教学质量关乎学生的编程能力和创新思维的培养。为了推动学生向自主学习和个性化学习方向发展，促进学生全面发展，并进一步提升课堂教学效率与质量，教师需要更新教育理念，将线上线下混合式教学视为高等教育改革的一个重要方向。基于此，文章将从线上线下混合式教学的角度出发，探讨Python程序设计课程的教学改革策略。

【关键词】 Python程序设计；线上线下混合教学；计算机基础教学

一、Python程序设计课程的建设发展历程

Python，这一由Guido van Rossum于1989年创造的解释型、高级编程语言，以其简洁易读、学习曲线平缓、功能强大等特点，迅速在编程社区中赢得了广泛认可。自2016年教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会提出将Python语言作为程序设计课程的教学语言以来，Python在中国乃至全球的教育和编程领域都产生了深远影响。它不仅推动了Python在中国的普及，还标志着计算机编程语言教学进入了一个新时代。2017年，IEEE Spectrum发布的编程语言排行榜中，Python首次登顶，这一排名不仅反映了Python在编程领域的广泛应用，还体现了其社区支持、创新性和整体影响力。2018年9月，全国计算机等级考试增加了二级“Python语言程序设计”科目，并进行了首次开考，这标志着Python在中国正式纳入了国家级的计算机等级考试体系，对推动Python在中国的普及和教育具有重要意义。根据TIOBE编程语言排行榜显示，2021年10月Python语言再次排名第一，这反映了Python在全球范围内的广泛应用和持续增长的影响力。无论是作为初学者的入门语言，还是作为专业开发者的首选工具，Python都展现出了强大的生命力和广泛的应用前景。因此，Python语言是计算机专业非常热门的课程，并且深受学生欢迎和喜爱。

二、线上线下混合式教学模式的优势

线上线下混合式教学模式充分结合了传统课堂与数字技术的优势，为学生提供了更加灵活、个性化的学习体验。线上教学能够突破时空限制，使学生随时随地都能学习，同时利用丰富的数字资源增强学习体验；线下教学则能确保师生间的深度互动，及时解答疑惑，培养学生的社交技能。这种教学模式有效提高了学生的学习成绩，激发了学生的学习兴趣。具体而言，其优势有以下几点：

（一）强调学生的主动性

线上线下混合式教学模式的理论基础主要建立在建构主义学习理论、多元智能理论以及混合学习理论之上。建构主义学习理论认为，学习是学生主动建构知识的过程，而非被动接受。这体现了线上线下混合式教学模式强调学生的主动性，鼓励学生在线上自主学习、探索，线下则通过教师的引导和同伴的协作进一步深化和拓展知识。

（二）表现形式多样化

多元智能理论认为，每个人都拥有多种智能，而每种智能都有其独特的发展方式和表现形式。线上线下混合式教学模式通过线上视频、互动工具以及线下实践活动等多样化的教学方式和手段，激发学生的学习兴趣，发掘他们的潜能，促进他们全面发展。

（三）提供丰富的学习路径

混合学习理论强调线上学习与线下学习的有机结合，以达到最佳的教学效果。线上线下混合式教学模式中，线上学习可以提供丰富的学习资源和个性化的学习路径，线下学习则能够确保学生的学习质量和深度。两者相互补充，共同促进学生的学习进步。

三、Python程序设计课程线上线下混合式教学改革的实践

（一）教学内容与资源建设

1. 优化课程结构

为了更好地满足学生的学习需求并提升教学质量，教师应致力于优化Python程序设计课程的结构。首先，在课程中，教师可以利用网络平台制作并发布优质的教学资源，如教学视频、PPT、教学文档等，并定期更新以保持内容的时效性和新颖性。其次，教师应注重重点知识点的讲授，帮助学生理解和掌握编程的基本概念和技能。同时，通过作业答疑、快速少量练习等方式加强与学生的互动，以提高学生的学习效果。采用线上提问、线下讨论、线上作业提交和批改等互动教学方式，可以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，同时也有助于教师及时了解学生的学习情况并调整教学策略。此外，在Python程序设计课程中融入课程思政元素，不仅有助于培养学生的社会责任感和创新精神，还可以提高学生的编程实践能力和综合素质。具体而言，可以从以下几个方面入手：一是挖掘课程思政元素，在讲述编程思想和方法时引导学生树立正确的价值观和世界观，在探讨编程伦理和道德时教育学生遵守职业道德和法律法规，以培养学生的社会责任感和公民意识。二是结合实际问题开展案例教学，以增强课程的实践性和应用性，例如在讲述数据分析时引入环境污染、人口统计等社会问题，让学生运用所学知识解决实际问题。三是强化编程实践中的团队合作和沟通能力，通过分组合作、项目实践等方式培养学生的团队合作和沟通能力，并结合课程思政元素强调团队成员之间的互相信任、互相支持以及共同奋斗的精神。

2. 丰富教学资源

丰富Python程序设计课程的教学资源对提高学生的编程能力、计算思维以及解决领域问题的能力至关重要。教师应基于以下教学目标提供相应的教学资源。（1）帮助学生理解计算思维、计算生态与模块编程。在课程中，教师应首先引导学生理解计算思维，将大问题拆解为小问题，并运用逻辑判断、循环控制、函数定义等编程方法逐步解决。同时，学生需要了解并掌握这些工具的基本使用，以便在不同的环境下都能高效地编写代码。教师还应介绍模块的基本概念，并演示如何使用Python的模块进行代码组织和管理。（2）使学生熟练使用Python语言，具备独立开发Python简单项目的能力。学生需要进一步熟悉Python语言的语法规则、数据类型、控制结构、函数定义等。教师可以设计一些实际的项目案例，让学生将理论知识应用于实践中以提高编程能力。（3）为后续的Python高级应用课程的教学打下基础，使学生学习处理科学计算、数据分析、数据可视化、网络爬虫、机器学习等领域的知识并掌握高级开发技能。

（二）教学方法与手段创新

1. 采用翻转课堂模式

借助国家精品线上课程以及与《Python程序设计与高级应用》教材配套的学银在线课程，通过“MOOC+SPOC+翻转课堂”的教学模式，全面渗透以学生为中心的教学理念。MOOC（大规模开放在线课程）以其开放性和大规模参与的特点，为学生提供了丰富的学习资源，但互动性相对较弱，缺乏个性化教学。而SPOC（小规模限制性在线课程）作为MOOC的有力补充，通过限制参与人数和增加互动性，使教学更具针对性和实效性。翻转课堂则颠覆了传统教学方式，将知识的传授与内化过程进行翻转，让学生在课前自主学习知识，课堂上则通过讨论、实践等方式深化理解和应用。

在该教学模式下，教师应鼓励学生在课前通过MOOC平台进行自主学习，了解基础知识和核心概念，同时通过SPOC平台为他们提供更加精细化的学习资源和指导，帮助他们解决学习中遇到的问题。课前，在学习平台上发布通知，内容需体现两个方面：一是课前预习的重要性，要让学生明白预习是学习过程中不可或缺的一环，通过预习可提前了解课程内容，掌握基础知识点，为课堂上的深入学习打下坚实基础；二是预习内容，主要包括课程的重难点知识，让学生在学习平台上查阅并学习即将上课的知识单元内容，预习时重点关注基本概念、核心知识点及其关联，为课堂讨论和互动做好准备。为方便学生随时随地接收学习通知，应利用学习通APP的推送功能将课前预习通知及其他重要学习信息实时发送至学生的手机端，确保学生已下载并注册学习通APP，并保持通知功能开启状态，以免错过重要信息。

课中，要密切关注学生在学习中遇到的问题，鼓励他们将问题发布在班级讨论区，以便教师及时了解学生的困惑，并准备相应的讲解内容。为帮助学生更好地理解和掌握知识，需开展问题探究式讨论，教师不仅要提供问题的答案，还要引导学生自己去发现、分析和解决问题，同时还应鼓励学生积极参与课堂讨论，提出自己的观点和见解。为了巩固学生的知识，教师应在实验课程和课堂练习中布置一些有针对性的任务，这些任务应涵盖课程的重点和难点，帮助学生加深对知识的理解和记忆。

课后，教师可以使用PTA（程序设计辅助平台）给学生布置作业。PTA提供了大量的按知识点细分的各个难度级别的编程题，教师可以根据学情选取适合的题目。学生可以通过PTA的自动评测功能立即得知自己的代码是否正确，并及时进行修改和优化，从而培养编程能力和解决问题的能力。教师还可以布置综合性、探索性的作业或实验，设计时应紧密围绕课程的核心知识点，确保学生在完成过程中能够加深对课堂所学内容的理解和应用。同时，鼓励学生将不同学科的知识进行有机融合，提升他们跨学科解决问题的能力，培养全面发展的综合素质。作业和实验应具有一定的实践性和创新性，让学生在实践中发现问题、解决问题，培养他们的创新思维和实践能力。例如，教师可以根据课程内容设计一些具有实际意义的项目式作业，这类作业需要学生综合运用所学知识解决实际问题，从而提升他们的综合实践能力。教师还要对学生的作业和实验报告进行认真批改和评价，以便及时了解学生的学习情况并调整教学策略。

2. 引入项目驱动式教学

项目驱动式教学是以实际项目为导向，让学生在解决问题的过程中掌握Python编程技能，培养创新能力。在项目设计中，应遵循由浅入深、由易到难的原则，既要让学生能够在完成项目的过程中获得成就感，又要保证项目具有一定的挑战性，以激发学生的创新能力和求知欲。以数据分析项目为例，学生在项目实施过程中需要掌握Python的基本语法、数据结构、函数和库等知识点，同时还需要学习如何处理数据缺失、异常值等问题，以及如何选择合适的分析方法进行数据分析。通过完成这一项目，学生不仅能够掌握Python编程技能，还能够提升解决实际问题的能力。为了激发学生的创新思维，教师可以通过组织学生进行小组讨论、开展编程竞赛、鼓励学生参与开源项目等多种措施，让学生充分展示自己的才华，并引导学生进行项目拓展，让学生在完成项目的基础上自主设计新的项目或功能。这样不仅能让学生更深入地了解Python编程的实际应用，还能让他们在实践中不断提高自己的编程技能。

3. 实施综合评价

为了有效融合线上与线下学习，可采用以下评价方式：（1）在线观看视频时间：通过记录学生在线观看教学视频的时间，间接评估学生对课程内容的关注度和投入程度，这也能在一定程度上反映学生的学习态度。（2）单元测试：通过设置线上单元测试定期检验学生对课程知识的掌握情况，及时发现并解决问题。这种评价方式具有及时性和针对性强的特点。（3）参与在线话题讨论：通过鼓励学生参与在线话题讨论，评估学生的思考深度、交流能力和协作精神，同时激发学生的学习兴趣和积极性。（4）探究性作业完成情况：探究性作业是线下学习的重要组成部分。通过对学生完成探究性作业的情况进行评价，可以了解学生对课程内容的理解程度和应用能力。

在评价过程中，应注重将过程性评价与终结性评价相结合，以全面评价学生的学习成果。过程性评价中，通过在线观看视频时间、单元测试、参与在线话题讨论等方式，对学生的学习过程进行持续关注和评价。这种评价方式可以及时发现学生的学习问题并提供及时的反馈和指导，帮助学生改进学习方法和提高学习效率。终结性评价中，则通过传统的考试形式对学生的学习成果进行总体评价。这种评价方式可以全面检验学生对课程知识的掌握程度和应用能力，也能为学生提供一种自我检验和自我提升的机会。

四、结语

Python程序设计线上线下混合式教学改革旨在通过优化教学内容与资源建设、创新教学方法与手段来提高课程的教学质量和学生的学习效果，针对学生实际情况和教学要求，教师应继续探索和完善线上线下混合式教学模式，通过不断实践和总结充分发挥线上教学的优势，为培养新时代的高素质人才奠定坚实基础。

参考文献：

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全国高等院校计算机基础教育研究会“计算机基础教育教学研究项目”（项目编号：2023-AFCEC-344）。