基于慕課和Python123的程序設計課程分層教學研究與實踐

田慶 朱俊嶺

摘要：針對應用型本科院校計算機專業的程序設計課程的特點，利用慕課、程序設計輔助教學平臺Python123，開展程序設計課程分層教學方法研究，并在高級語言程序設計課程中進行應用與實踐。

關鍵詞：分層教學;輔助教學平臺;Python123;慕課;程序設計課程

中圖分類號：G434 ;TP312? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）03-0161-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

因材施教出于《論語·先進篇》，是大到國家、小到個人都推崇的教育方式，但在實際實施過程中，鑒于多方面的因素限制，教師大部分因材施教方案都不能得到推廣。以大學的教學班級和課時為例，一個教學班60人，課時從16學時到72學時不等，教師在每節課都為了完成教學任務而不停地講解知識，沒有時間區分不同的學生的具體情況而提供不同的教學內容和教學方法。

1 應用型本科院校程序設計課程特點

區別于985、211等綜合性大學，筆者所在的應用型本科院校計算機專業的程序設計課程，具有以下幾方面的特點：?能夠利用現有網絡資源自學的同學占比較少。目前的網絡學習資源很豐富，如MOOC、嗶哩嗶哩等，這些在線學習視頻網站為大學生自主學習提供了非常多的學習資源，但對應用型本科院校的學生來說，自主學習能力欠缺，并不能很好地利用這些資源，還需要老師的引導;?機器思維方式建立快慢差異大。相比其他課程，程序設計課程學習入門難度稍大，很多同學在開始的時候并不能適應該課程的思維方式，導致跟不上進度，對課程失去信心。l課程大綱規定內容較多，難度大，課時少，重修率高。程序設計課程作為計算機專業的基礎課程，教學內容和教學學時一直都比較多，難度也大，學生的學習比較吃力，但近幾年的教學改革還在不斷壓縮該類課程的課時，致使教師能夠利用的時間越來越少，傳統的教學手段和方法已經很難在目前可課時中開展分層教學，因材施教。

以上三方面的特點說明：一方面，應用型本科類院校程序設計類課程的學生層次差異較大，學習難度不一致，教學中應該因材施教，以幫助不同的學生解決不同的問題;但另一方面，教師課堂時間有限，需要講解內容很多，傳統的教學資源和方法，很難進行分層教學。而大規模在線開放課程 （Massive Open Online Course， MOOC）、Python123平臺等互聯網資源和平臺的出現，為高等教育改革帶來新的機遇，為程序設計類課程開展分層教學提供了技術支持[1]。

2 慕課和Python123平臺介紹

慕課是大型開放式網絡課程，即MOOC（massive open online courses），作為一種流行的學習方法和教學方法，它擁有豐富而開放的學習資源，特別是一些名校、優秀教師的課程資源，可以很好地解決程序設計課程課時少，教學學時不夠的問題[2]。

Python123 平臺是北京理工大學教學團隊專為程序設計類課程開發的免費輔助教學平臺，該平臺目前支持C、Python、C++等相關課程的在線判題[3]，另外還支持選擇、判斷、填空、簡答、討論等題型，可以為程序設計類課程提供較為全面、方便的教學測評，包括隨機組卷、斷網考試，另外還有學情分析，及時了解學生的學習時長、學習時段等數據。以筆者為例，最近三年，筆者在該平臺開設了10門課程，學生累計提交273574份作業，效率大大提升。該類平臺的出現，為分層教學中的分層測評提供了快速、有效、合理的技術手段，解決教師分層教學中時間和精力不夠的問題，讓教師可以把時間用來進行有針對性的教學。

3 基于慕課和python123平臺的分層教學模式設計

根據應用型本科院校計算機專業的程序設計課程的特點，筆者在教學中把程序設計課程分為三個層次，第一層是自學為主層，該層的學生自學能力強，主要通過教師提供的MOOC資源自學，教師通過python123平臺掌握學生的學習進度，及時提供學習指導;第二層是中間層，是教師重點關注的對象，主要通過課程授課和課后學習，掌握知識;第三層是加油層，需要額外幫助層，這部分同學在程序設計思維方面存在學習困難，需要教師給予額外的幫助和補課，幫助其建立程序設計思維，跟上課程進度。

以上三個層次的劃分依靠Python123平臺，教師可以依靠平臺的海量習題、在線測試功能和學情分析功能，分階段，分章節，快速識別出學生的編程能力，對學生進行層次劃分，解決傳統教學中學生層次識別的難題。

筆者設計的分層教學模式如圖1所示，在該模式中，不同的學習能力和學習層次的同學被區分出來，如10%自學層和20%的加油層。

4 分層教學模式教學實踐

筆者從2018年開始利用MOOC和Python123平臺開展線上線下相結合的分層教學實踐[4]，所教授的課程有《C語言程序設計》《Python程序設計》，現以2020～2021學年第1學期所授的《高級語言程序設計》課程為例，介紹筆者所提教學模式的實踐情況。該課程共8個班，4名教師，以課程組的形式制定教學內容和教學計劃，各班的教學要求、教學內容、考核內容統一。筆者負責計算機科學與技術兩個班，其中2020級計算機科學與技術1班，60人按傳統的翻轉課堂形式教學[5]，2020級科技2班55人開展分層教學模式的實驗。

4.1 教學計劃與分層時間點選擇

高級語言程序設計的教學計劃主要分編程基礎、程序結構、函數、數組、指針、結構、編程進階八個模塊。根據這八個模塊的進度，分別在編程基礎、程序結構、數組、指針四個模塊結束后設置分層測試點。具體安排如表1所示：

在編程基礎和程序結構兩個模塊，主要用來區分第一層和其他兩個層次的同學，經過多年教學實踐，發現具有自主學習能力的同學在進入課程不久就能找到合適自己的學習方法和學習進度，具備獨立自主學習能力，所以這部分同學的區分放在比較靠前的位置。等課程進行到40%左右，第三層的同學逐步呈現，需要找出這部分同學，并給予課后輔導和其他幫助，讓其跟上課程進程。

4.2 分層教學執行過程

以上四個節點的層次教學具體步驟如下：

1）課前在慕課堂布置符合學生能力的基礎MOOC視頻學習內容，學生自主學習，并整理好學習過程的問題;

2）教師根據慕課堂的預習情況，在Python123平臺設計課前測試題目，開展課前測試;

3）教師根據課前測試結果和慕課堂任務完成情況，區分自學層的同學和其他同學，自學層次的同學指導其自學并安排完成ACM競賽編程題目，其他同學緊跟課堂，通過課堂學習完成知識點的掌握;

4）課堂教學結束后，教師在Python123平臺布置課后練習題，學生課后完成;

5）在單元教學結束后，設計單元測試題目，發現知識掌握的薄弱點，篩選基礎知識仍然沒有掌握的少部分同學;

6）安排線上課后答疑輔導，重點解決部分同學的機器思維建立、基礎知識薄弱、重難點知識點不能理解等問題。

5 教學效果分析

5.1 單元教學效果分析

表2是在完成“分支結構程序設計”單元后的兩個班的測試結果數據。

從以上表格我們可以看出：?相同題目的課后測試，分層班的成績要好于傳統翻轉課堂班，說明有效的課前測試對能提高學生課堂學習效率和對知識的理解;?通過輔導后，及格學生比例大幅增加，說明有針對地課后輔導對尾部學生效果明顯;l具備完全自學能力的學生不足6%，課堂教學還是此類課程的重點，MOOC視頻等只能作為輔助教學手段。

5.2 學期教學效果分析

學期結束，課程組在Python123平臺設計了本學期的期末測試題，所有班級在同一時間完成相同的題目，主要目的是考核學生對基本知識點的掌握和基本的編程能力，本次考試題目難度偏大，題量較多，考試分數不夠理想，但起到了很好區分教學效果和學生掌握情況的目的，具體情況如表3所示。

從以上表格我們可以看出：分層教學班的各方面數據都優于傳統教學班和其他教學班，體現出分層教學的優勢，特別是在頭部和尾部學生方面，效果更為明顯，起到了針對程序設計課程進行分層教學改革的目標。另外筆者所教授的傳統翻轉課堂班成績沒有達到年級的其他教學班平均水平，與其他老師也在積極探討教學改革提高教學質量有關。

6 結語

通過以上的教學實踐分析和問卷調查我們可以看出，本文所提出的基于慕課和Python123平臺的分層教學模式是可行且有效的，學生的學習效果明顯提高，自主學習能力、獨立思考能力、程序設計能力等核心能力都有一定程度的提高，符合當前學生培養中提高學生核心素養的目標，并為其他教師的教學改革提供了切實可行的思路和平臺借鑒。但在其實施的過程中我們還需要考慮以下幾方面問題：?如何提高學生自主學習能力，從實踐中我們發現，在應用型本科院校中，具備完全自主學習能力的學生比例越來越少，而自主學習能力是大學期間需要培養和鍛煉的一項重要技能;?如何解決課時不足的問題，為了不占用本來就很緊張的課堂教學時間，在本文所提到的課后輔導，利用到了學生和老師的課后時間;l分層教學過程中如何區分學生的創新能力、團隊協作能力，本文提到的平臺和方法，能夠在學生的編程能力、獨立思考能力、自主學習能力方面起到輔助作用，但是在區分創新能力和團隊協作能力上尚需進一步的研究與實踐。

參考文獻：

[1] 劉欣欣，徐紅云.基于MOOC的大學計算機基礎翻轉課堂實踐與探索[J].軟件導刊，2019，18（3）：217-220.

[2] 黃玉蘭.“互聯網+教育”背景下基于慕課的編程類課程創新教學模式構建[J].黑龍江畜牧獸醫，2016（9）：252-255.

[3] 翟普.“互聯網+教育”背景下基于MOOC+“Python123平臺”的Python教學模式探索[J].信息與電腦（理論版），2019，31（21）：236-237，240.

[4] 盧瑾，任宏亮，顧東袁，等.以學生為中心的程序設計分層式實驗教學改革[J].計算機教育，2020（11）：174-178.

[5] 余恒，李永杰，張獻.混合模式下的C語言程序設計課程教學實踐[J].中國信息技術教育，2021（9）：96-98.

【通聯編輯：張薇】