基于翻轉課堂的Python語言程序設計教學改革研究

李忠金 高凌峰

摘?要：隨著大數據、人工智能時代的到來，Python因其簡單易學，拓展豐富得到了廣泛的應用，Python語言程序設計是當下計算機專業本科生必修的專業課程之一，為改善教學現狀，提升學生的Python程序設計能力和創新探索精神，開展了翻轉課堂的python語言程序設計的教學改革研究。站在學科的高度，對該課程進行了新模式的課程體系改革，設計了階級化的教學方案，逐級遞推，調整教學目標，以行業發展目標指導教學目標制定，設立新的Python語言程序設計學生評價體系，以理論、實踐相結合為指導量化指標評價。促進知識應用，融合賦能煥新課堂。

關鍵詞：python程序設計;翻轉課堂;課程教學改革;評價體系

一、背景

翻轉課堂作為一種新的教學模式，將課上課下實現了翻轉，將學習過程改到了課下，在課堂上老師不再花費過多的時間傳授知識點，而是主要進行討論和實踐[12]。翻轉課堂的意義是教學流程變革帶來的知識內化的優化[3]。與傳統課堂相比，學生在上課時已經對學習內容有一定認識，課上以知識交流為主，如反思和小組討論[4]。因此翻轉課堂的學習氛圍會更加活躍，學生的參與度與積極性也會有很大的提高。在新的教學模式下，老師和學生也不再是傳統知識的傳授者和接受者，而是都成為課堂的新主人，基于在課下學習的知識以及查閱的相關資料，在課堂上進行討論，思維碰撞，從而更深層次地理解這一課的內容。

Python語言是一種解釋型計算機程序設計語言，基于Python面向對象的語言特性，更容易設計出可維護性強的計算程序[5]，Python具有非常強大的可擴展性，提供了海量的標準庫和第三方庫，主要用于小規模的程序設計，如進行數據分析，處理計算量大的矩陣。隨著大數據，人工智能時代的到來，Python因其簡單易學，拓展豐富得到了廣泛的應用，因此Python語言程序設計是當下計算機專業本科生必修的專業課程之一，該課程旨在使學生掌握程序設計的基本思想和方法。本文通過概念引入直觀示例和錯誤分析的方法以及現代化教育手段提升學生的Python程序設計能力和創新探索精神[6]。

二、Python語言程序設計課程的教學現狀及不足

當前Python語言程序設計教學存在著諸多問題和挑戰，主要體現在以下幾個方面：

（1）課程實驗不足，實踐效果欠佳。長期以來，課程教學基本上采用灌輸式教學方式，教師在課堂上從頭講到尾，努力把要學生學習的知識講清楚，而不關心學生是否在認真聽講、是否理解了教師講解的內容、是否做到了融會貫通[7]。學生的實際編程缺失，重理論而輕實踐，并且Python語言程序設計課程的實驗題目簡單且陳舊，多為沿用多年簡單抽象的項目，無法滿足當代程序設計課程的培養要求，因此，如何更合理地安排教學和實驗的占比，使學生的知識不再限制于課本，而是活學活用，是目前“Python語言程序設計”課程需要改進的方面。

（2）課本知識點陳舊，與前沿技術脫節。“Python語言程序設計”課程的教學重點仍然是程序語言的語法以及原理的講解，內容抽象而且細致，可能因為個別語法的不理解導致學生失去學習興趣，其形式一直是依托Python代碼來講述的，教學方式單一，并沒有太大改變。學生所學知識與目前市場所需求的技術脫節，導致學生失去了學習興趣。

（3）課程缺乏體系構建。對于大多數學生來說，“Python語言程序設計”是系統學習計算機專業知識的起步階段，在進行“Python語言程序設計”課程設計的時候，很多學校都忽視了這一點，只是強求學生對Python語言的語法學習，而沒有階段性的教學成果的反思，導致學生也缺乏對該課程的反思，往往學完課程不知道其意義，很難與其他課程相結合，對學生的專業培養很難起到良好的效果。

（4）課程考核評價體系陳舊。Python語言程序設計課程的考核需要客觀全面地考核學生的綜合能力并且促進學習。除了理論的掌握，還應該包括學習能力和編程能力的考核，這樣才能對學生進行全面客觀評價。而傳統的評價體系過度依賴期末考試，這樣只能評價學生的理論知識的掌握情況，不能很好地做出全面的評價，并且傳統的期末測試往往在學期末進行，在課中學生很難對自己有一個清晰了解，并不能起到促進學習的作用。

三、Python語言程序設計的教學改革

（一）教學改革目標

在傳統教學中，課堂教學一直占據著教學的主體地位[8]，曾有學者就大學教學弊端進行問卷調查，部分學生認為重視分數，輕視能力培養，教學方法僵化、刻板[9]，在Python語言程序設計的課堂上應用翻轉課堂的教學模式，在新模式下，從老師單純地傳授知識變成引導學生學習，改變過去的過分強調接受學習，死記硬背的現象。倡導學生自主學習、主動學習、合作學習。構建新的、高效的、自主的教學模式，提升學生的學習成績、學習能力、工程能力、發散思維，同時在翻轉環境的熏陶下，培養學生獨立查閱文獻、解決問題的能力。深化國內教育工作者對翻轉課堂的認識，并從另一方面展現了將技術應用于教學的新策略，為我國課堂教學改革提供新的參考樣例。

（二）教學策略

Python程序設計課程的翻轉課堂包括多維度的翻轉，形式包括課內和課外的翻轉，老師和學生角色的翻轉，教與學的翻轉。將傳統課堂的課內傳授知識翻轉到課前，通過章節視頻以及學生自己查閱相關資料等方式完成第一階段的學習，并且將傳統教學模式中的課下訓練調整到課上。老師也不再完全是知識的傳授者，更多的是教學資源的提供者，以及學習場景的構建工作，老師在課前給學生制定學習目標以及提供相關的學習資料，課堂上，老師則是搭建一個良好的討論、訓練的平臺，并引導學生討論，經過學生討論后匯總并講解不能解決的問題[10]，最后組織測試，對這堂課的學習效果評價總結。學生在課堂上也不再被動地接受知識，而是翻轉成為主動地參與，參與課堂的討論，思維碰撞，解決自己不懂的問題同時向同學們表達自己的看法，學習的同時也是老師，強化學習。再根據老師布置的測試內容完成測試，判斷自己的掌握情況。

（三）教學內容

根據下圖，教學內容分為課前、課中、課后三個階段。

教學內容展示圖

課前階段：教師需要制定學習目標和根據教學需求錄制教學視頻，準備相關的學習資料并下發給學生，給學生制定階段性的學習任務，明確學生的學習任務。并且在平臺上發起相關討論話題，引導學生討論，督促學生在課前自主學習，及時發現學生的疑難點，便于課上總結展開。學生要在上課前完成老師準備的教學視頻，針對自己的疑難問題查閱資料并且積極參與老師組織的討論話題，最后記錄出重難點，便于課上展開討論。

課中階段：教師檢查學生的課前學習情況，學習完成度，依照檢查結果整理出該堂課所需講解的疑難點，并安排學生組成小組，由小組成員進行課前學習的成果展示，并初步互助解決小組同學遇到的重難點問題。然后由教師根據這堂課的重難點問題以及討論結果對這堂課的教學內容補充或重點講解，最后安排一定量的Python程序設計測試評估這堂課的教學完成度。

課后階段：學生需要整理這堂課的知識點，并且對課堂上的測試題進行課后修改，方便老師對這堂課的學習成果進行評估。通過網絡這堂課的網絡討論平臺，針對課堂內容或者發散性問題對老師進行提問，老師則進行線上解答，如果相關問題有較多的同學提起，老師可以在下堂課開始之前進行講解，拓展提高，并且學生也需要對課堂效果進行反饋，提出合理化建議，方便老師對課堂教學進行優化。

（四）完善評價體系

翻轉課堂的新評價體系，要體現促進學生發展的這一基本理念。傳統的程序設計課程將考勤以及期末成績作為學生評價的指標，這樣就會造成學生偏于理論知識，而忽略學習能力的培養以及編程能力的提高。而新的翻轉課堂將構建以形成性評估為主，包含網絡化評估的多元評估體系能夠滿足翻轉課堂的Python程序設計課程學生評價需求，形成性評估體系以構建主義為基礎，鼓勵學生在已有基礎上，通過自主學習不斷深入，獲取新知識。而網絡化評估體系則是利用線上評價系統，對學生的課程學習情況、知識掌握情況做出評價，使學生能夠及時得到反饋，促進學生自我發現，自我完善，通過新的學生評價體系豐富學生評價指標，展開多維度地對學生綜合能力的評價，具體實施策略如下表：

根據表格所描述的信息，將評價標準分為平時成績和期末成績，具有多維度、過程化、網絡化、綜合化等特征，平時成績包含了課前的線上學習和作業完成情況，課堂上的出勤情況和上課的小組討論的活躍度以及課堂隨堂測試的成績。每一次的隨堂測試既是一次訓練，同時也是對學生掌握學習情況的一次檢驗，這種隨堂測試可以及時找出學生薄弱點，方便提高成績。期末成績則包含了一次大作業成績和期末考試的卷面分數。期末考試主要考核學生的理論知識的掌握情況，大作業則是考查實踐能力，依據學生的選題、設計成果、答辯成績來給出大作業成績。最后根據各項評價按權重得出學生的綜合評價，輔助教學。

（五）效果分析

我們以翻轉課堂改革的期末成績與傳統授課方式的期末成績進行對比，學生的優良率和平均成績均得到了一定提高。從具體學習內容進行分析，在前后兩個學期，學生對于基本語法、程序基本結構、組合數據類型、函數、文件等基本知識把握具有小幅度提高，說明課前視頻教學與課中討論的教學模式能一定程度加深對基本概念的理解，對于編程題和大作業成績，翻轉課堂班級的成績高于傳統班級，學生掌握程度更好。

結語

本研究結合時代發展趨勢，將研究的內容定格在了翻轉課堂在Python語言程序設計上的應用。通過相關文獻的研讀，提出相關的教改策略，并分析其實踐效果，進一步證明了翻轉課堂相比于傳統課堂對于Python程序設計課程有較好的促進作用，在增強學生的深層認知、實踐能力等方面都具有較大的提升。

翻轉課堂除了上面的諸多優勢，也存在很多挑戰。（1）翻轉課堂要求老師具有更扎實的專業能力，如果相關知識儲備不夠充足，討論效果也會不理想，這也就對老師專業素養提出了更高的要求;（2）對學生的主動性學習要求更高，在課下需要完成視頻學習以及查找相關的網絡資料，如果學生在線下沒有完成視頻教學，課上的討論拓展也是空中樓閣。

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作者簡介：李忠金（1986—?），男，漢族，江蘇句容人，博士，講師，研究方向：分布式計算;高凌峰（1998—?），男，漢族，湖北黃岡人，碩士，研究方向：計算機視覺。