巧用Python優化信息技術課堂管理

摘要：在常態信息技術課堂中，教師缺乏足夠的精力去關注全體學習者的真實狀態，導致課堂管理松懈，嚴重影響了教學目標的有效達成。本文針對這一現狀，基于Python設計并實現了一套課堂學習行為記錄軟件，該軟件可以按設定的頻率自動收集學生上機時的電腦屏幕圖像信息，匯總歸檔截圖文件，以便于回顧教學過程，了解每位學生真實的學習狀態，為教師實施過程性評價、改善教學提供更加真實、全面、客觀的數據支撐。

關鍵詞：課堂管理;評價工具;信息技術課堂;Python

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）10-0043-03

● 引言

在信息技術課堂教學中，教師常通過項目引導、問題驅動等策略增加學習過程的趣味性和挑戰性，激發學習興趣[1]，但由于信息技術課程教學場地特殊、學生人數多、課時數少、不參與升學考試等，中小學信息技術教學在課堂管理上還存在諸多問題[2]，學生在上機實踐過程中偷玩游戲、下課前復制他人作品蒙混過關的現象屢見不鮮，嚴重影響了課堂氛圍和效率。因此，當下的信息技術課堂急需一種更為優化的過程管理策略，來應對這些問題。

● 可行性分析

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中明確指出，信息技術課堂中應“利用多元方式跟蹤學生的學習過程，采集學習數據”[3]，充分發揮過程性評價的重要作用，關注學生學習狀態，改進教學過程，提升教學質量。信息技術課程具備實踐性、工具性等特征，強調培養學生使用計算機解決實際問題的能力，課程實施的主要場地為計算機機房，學生機屏幕的運行畫面可以客觀地反映學習者的學習狀態。通過屏幕截圖的方式，就可以記錄學生操作計算機的行為快照。一臺計算機在一段時間內的快照文件，可以客觀反映出特定學生在課堂中的真實狀態，可以輔助教師回顧教學過程，為改進教學、提供個性化指導提供客觀的依據。

● 邏輯設計

軟件由學生端和教師端組成，分別運行于學生機和教師機。學生端程序待開機后自動運行，按設定的頻率截取電腦屏幕圖面，以圖片文件的形式上傳至教師端存檔。教師端包含FTP服務和班級目錄創建與歸檔程序，最終按“班級-日期-機位號（IP地址）”的三級目錄結構存放收集到的截屏圖片文件，方便教師查閱（如下頁圖1）。

● 主要技術

1.圖片處理模塊——Pillow

作為Python的標準圖片處理模塊，Pillow（程序中簡寫為PIL）提供了一系列圖片處理的相關方法，極大地簡化了程序開發的難度。例如，PIL.ImageGrab.grab（）方法可截取電腦屏幕，將數據封裝為PIL.Image對象并返回;PIL.Image.save（fp）方法可以將圖片保存至本地目錄（保存的位置通過fp參數指定），實現存檔。結合Python的循環結構，即可實現周期性截屏和存檔操作（如圖2）。

2.FTP服務器的安裝和配置

學生機的截屏文件需要自動上傳至教師機存檔，實現統一管理，防止丟失和篡改。這一步可采取的方案有多種，如電子郵件、HTTP上傳、FTP傳輸等。在這些方案中，通過電子郵件批量查閱圖片的操作并不方便;HTTP方式需要額外實現接收上傳文件的WEB端代碼;FTP方式僅需簡單配置服務器即可。因此，筆者最終選擇使用FTP作為文件傳輸方案。

Windows7以后的操作系統安裝FTP服務非常簡單，在教師機的命令窗口中輸入optionalfeatures，打開“啟用或關閉windows功能”窗口，在其中勾選Internet Information Services/FTP服務器/FTP服務，點擊確定即可。

在安裝完成后，需打開IIS控制臺配置FTP站點。在IIS控制臺中，右擊計算機名稱，選擇添加FTP站點，根據向導，完成站點名稱、內容目錄（存放文件的位置，建議選擇空余容量較大的磁盤分區）的配置。考慮到此FTP服務僅在機房內部網絡使用，從提高效率、降低成本的角度出發，將SSL選擇“無”，身份認證勾選“基本”，選擇授權訪問的系統賬號（該賬號必須設置登錄密碼），權限勾選“寫入”。

3.上傳模塊——ftplib

ftplib模塊封裝了客戶端訪問FTP服務的常用接口，上傳文件的邏輯順序依次為：建立連接、登錄、切換目錄、上傳文件、退出（如圖3）。

4.目錄操作模塊——os

在教師端，教師需要在上課之前，以學生機的IP地址池為名稱，完成學生目錄的批量預建;在下課后，及時地將本節課堂采集的圖片文件歸檔至相應的班級目錄，以防數據文件被覆蓋，同時更便于瀏覽。此類操作可通過os模塊實現（如下頁圖4）。

為方便讀者調試運行，所有項目文件均已將項目文件上傳至第三方代碼托管平臺，訪問地址為git@gitee.com：lpwind/py_watch_demo.git。

● 結語

對信息技術課堂的過程管理水平，關系到學習的效率，影響到學科核心素養的落地。本文從常態信息技術課堂管理這一真實問題著手，設計并實現了基于Python的信息化解決方案，該方案可以按設定的頻率自動收集學生上機時的電腦屏幕圖像信息，匯總整理截圖文件，以便于教師回顧教學過程，了解每位學生真實的學習狀態，為教師實施過程性評價、改善教學提供更加真實、全面、客觀的數據支撐。作為以培養學生信息素養為己任的信息技術教師，應更積極地學習，發揮學科優勢，提升使用Python解決實際問題的意識和能力，努力提升教學工作品質。

參考文獻：

[1]張義.淺談優化初中信息技術課堂管理質量的有效策略[J].電腦知識與技術，2020，16（08）：175-176.

[2]藍凌.加強信息技術課堂管理，提高教學有效性[J].中國教育信息化，2010（18）：27-29.

[3]中華人民共和國教育部.教育部關于印發《普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017年版）》的通知[DB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/201801/t20180115_324647.html.

作者簡介：高向敏（1987.02—），中小學一級教師，碩士研究生學歷，研究方向為信息技術教學。