新商科背景下Python程序設計課程混合式教學方法與實踐

柳青

(上海對外經貿大學統計與信息學院，上海201620)

1 引言

數字經濟、人工智能等先進技術的發展，對經貿類商科人才提出了新的要求。新商科是商科教育主動服務于新經濟的戰略性調整[1]。Python 語言具有良好的跨平臺特性和可擴展性，在數據挖掘、機器學習等方面擁有眾多的包且還在不斷更新和增長，是人工智能技術中不可替代的一部分。人工智能等新一代技術將人類引領到智能時代，沖擊了傳統的教師教學、學生學習方法和教育體制，引導我們重新思考教育的本質，并主動求變。這不僅僅是我國的商科教育，也是全球商科教育主動求變的戰略性選擇[1]。對于經貿類商科人才來說，Python 程序設計語言已經成為必須掌握的一門高級程序設計語言。

上海對外經貿大學2015年開始面向實驗班和提高班等有一定計算機基礎的學生開設Python程序設計課程，著重培養學生的計算思維能力和應用計算機解決實際問題的能力；經過2年的實踐，2017年開課范圍擴展到經管類學生，2020年面向全校所有專業開設該課程。經過5 年的實踐，Python 程序設計取得了一定的成績，也發現了不少問題。

2 Python程序設計課程存在的問題

1)以前的授課方式一直采用多媒體機房授課，精講多練。以前教學內容相對較少，學生筆記本電腦還沒有完全普及，精講多練在一定階段解決了重點不突出、練習較少、學生動手能力不強的問題。隨著學生筆記本電腦的普及(我校學生幾乎人手一臺，學校還開設了自由上機機房，隨到隨用)，學生的需求發生了改變，希望課堂多學點新知識，課后自己通過復習和練習來鞏固所學。需求的改變也必然導致教學方式和方法的改變。

2)Python 在TIOBE 編程語言排行榜中近一年來一直處于前列，熱度只增不減，而且作為開源軟件，新模塊新用途還不斷增多，學生學習興趣非常濃厚。而每周2課時對于不斷增多的教學內容來說非常緊張，有些部分只能淺嘗輒止，沒有時間進行深入討論，還有些Python中值得推廣和應用的部分根本沒有時間介紹。這也導致有的學生出現“吃不飽”的現象，對學生的因材施教的效果大打折扣。

3 Python程序設計課程的混合式教學方法

“混合式教學”是以學生為中心的教學模式，教學過程的出發點和落腳點都是以促進學生的發展為根本目標[2]。混合式教學充分利用了科學技術的優勢。教師可以按照學生的需求進行個性化教學，從重復性的填鴨式的教學模式中解放出來，讓教師成為教學過程中的組織者、引導者和指導者[2]。線上線下結合的教學模式不僅是傳統課程在教學手段上的創新，更重要的是給新商科學生自主學習的機會[3]。戰“疫”期間的線上教學實踐積累了豐富的經驗，對遇到困境的分析研究和解決，無疑會對疫情結束后的線上線下混合教學模式的有效實施產生深遠影響[4]。

3.1 混合式教學方法的教學流程

針對上面提到的Python程序設計課程存在的問題，我們對這門課程進行了線上線下混合式教學方法的改革和試點。為了達到更好的教學效果，教學內容均由團隊成員精心策劃和組織；為了更好地銜接教學內容，所有視頻均由教學團隊成員親自進行錄制。

教師用到的在線教學平臺是BlackBoard，學校有專業部門負責維護和管理。上課前，教師發布課前學習內容到Black‐Board平臺上，包括教學課件、配套的學習視頻，并布置課前學習作業或測試，另出思考題加深所學和擴展，供學生討論，同時也作為課前學習和課堂教學的銜接。通過課前學習作業可以檢測學習效果和發現問題，以供課堂教學更有針對性地討論。在課堂教學中，教師會講解重點和難點并適度擴展，討論課前學習中出現的共性問題和思考題，并提出新的問題，課堂教學結束后教師會在BlackBoard平臺上布置課后作業鞏固學習成果，開設“推廣”欄目拓寬視野，同時布置下一次的課前學習內容。

3.2 Python程序設計課程的課前學習內容建設

Python程序設計的課前學習內容在Blackboard教學平臺完成線上課程建設。課前學習內容包括：課前學習視頻、課前學習課件、課前學習作業(或學習測試)、課前學習思考題及討論。

1)課前學習視頻。將課前學習內容分解成不同知識點，每個知識點錄制一段微視頻，每段視頻時長不超過20分鐘，供學生課前學習和預習。

2)課前學習課件。與學習視頻配套的學習課件，供學生自由下載。

3)課前學習作業(或測試)。根據課前學習內容布置的線上學習作業，檢測學生學習情況，對課前內容的理解程度以及復習鞏固課前知識。

4)課前學習思考題。根據課前學習內容布置的在線思考題。思考題有一定的難度，有一部分知識屬于課前學習內容的擴展，不要求學生準確做出來，但要有思考的過程。

5)討論。針對課前學習視頻、作業(或測試)、思考題中的解題思路、疑惑不解的地方以及編寫程序出現的問題通過微信群或者QQ群隨時隨地進行自由討論。

3.3 課前學習具體要求及學習形式

課前學習的好壞關系到線下課堂學習的開展。首先在教學方案中明確規定有課前學習的環節，采用線上方式進行；其次在微信群或QQ 群中也會有通知提醒學生及時完成學習內容。學生在線下課堂學習之前必須觀看視頻并完成布置的學習作業或測試以檢測學習效果，參與思考題的討論并發言，為即將到來的線下課堂學習打下良好的基礎。

3.4 Python程序設計課程的課堂學習內容建設

混合式教學包括線上教學與線下教學兩種途徑，線下教學是基于線上教學的學習成果而展開的有針對性的、更深入的教學活動[5]。Python程序設計課程的課堂教學環節是在線下多媒體機房進行。課堂學習與課前學習密不可分，緊密相連。傳統課堂的“滿堂灌”“一言堂”的教學方法已經不適合混合式教學中的課堂教學，而“翻轉課堂”的形式倒比較合適。

課堂學習內容主要安排如下：

1)線上課前學習內容典型示例或案例串講，針對課前學習反映出來的問題多引導分析，鞏固所學知識點，學生能達到舉一反三的效果。

2) 將課堂思政元素潛移默化地融入課堂教學中，潤物細無聲。

3)思考、拓展、討論始終貫穿其中。通過課前布置的思考題，學生有一定的思路但可能還不成熟，或者還不能完全通過程序代碼設計出來。老師一方面要利用學生和代碼正處于“熱戀甜蜜期”興趣正濃，趁熱打鐵，適度在課堂上引導分析，幫助學生解決課前學習中留下的思考題，加深學生對知識的掌握和理解；另一方面老師必須能適度拓展，拓展對于課堂教學非常重要，它容易啟發學生思維，既是對原有知識的加深，又是對新知識的理解，課后還可以繼續討論。

3.5 課堂學習具體要求及學習形式

跟課前學習一樣，在教學方案中明示課堂學習采用線下“翻轉式”方式進行。老師起到“領路人”作用，學生可以個人或者分成小組進行討論，老師做歸納總結以及最后的點評。學生全程參與討論，老師要把握好方向，或引導拋出思路，或將學生思路及時調整到正確的軌道上來。

3.6 Python程序設計課程的課后作業內容建設和學有余力推廣

教師在講解每一個知識點后，要通過課后作業的預設及實踐案例的教學為主，幫助學生全面且充分地掌握課堂中所學習的內容[6]。經過課堂學習，學生對教學內容大部分能掌握，為了檢測學習成果和學習效果，會給學生布置課后作業，課后作業或是程序設計題或是小測驗的形式，以期達到教學目標。對于學有余力的學生開設“推廣”欄目，介紹相關的新知識，以便更靈活應用Python語言。

4 Python程序設計課程的混合式教學實踐

2020年我校在疫情防控期間實施了在線教學，在數字化資源建設方面，錄制了一些相關的教學視頻，在Blackboard 平臺上組織了不同形式的測試和最后的期末考試，在在線教學方面積累了一定的經驗，為我們實施線上線下混合式教學打下了良好的基礎。

4.1 課前學習

課前學習內容的準備是一個不斷探索、精益求精的過程，內容要求難易適中并自帶啟發性。

在講函數時，我們設計的課前學習內容有：函數定義-形參實參、位置參數-默認參數、關鍵參數、帶返回值的函數、函數體中調用其他函數，這里的帶返回值的函數指的是一個返回值，并布置了兩道課前學習作業和一道思考題。如圖1 所示。課前學習內容把函數基本的思想和知識點講清楚了，兩道課前學習作業讓學生掌握了定義函數的技巧和方法、如何設置提煉參數和返回值。據此，函數中的基本內容學生學習完畢。

圖1 課前學習

【思考題】求任意多個自然數中每兩個組成一組數字的最大公約數和最小公倍數。如自然數5,77,8,90,2,40，則求的是5和77、8和90、2和40的最大公約數和最小公倍數。如自然數5,77,8，則會輸出“缺數字，不成對”。提示：利用輾轉相除法求兩個自然數的最大公約數。

要解決這個問題學生要學會的是如何將一個稍大的問題分解成若干個小問題，每個小問題都解決了，大問題也就迎刃而解。根據提示，一般學生都會想到先利用輾轉相除法編寫一個函數求兩個自然數的最大公約數，最大公約數求出來用這兩個數的乘積除以最大公約數就能得到最小公倍數，那么這個函數就可以寫成兩個自然數做參數，函數返回這兩個自然數的最大公約數和最小公倍數(以什么形式返回也是學生需要考慮的問題)。一般學生思考到這里就差不多了，學有余力的學生可以更進一步地討論(這對即將到來的課堂教學也會起到促進作用，課堂教學中，除了老師講解以外，這些學生一起參與討論和發言也是熱點和關鍵)。

4.2 課堂教學

教學活動是聯結學生與教學內容的紐帶，倘若采用混合式教學，教師在其中扮演引導者的角色，同時，強調學生的主人翁地位[7]。混合式課程學習設計的理念應由傳統課堂的知識傳遞的設計轉向能力培養的設計[8]。在課堂教學中，首先針對函數的課前學習內容做一個簡單的串講，將課前學習的重點和難點給學生做一個歸納總結，然后針對課前學習作業做一個評講，對學生典型的錯誤進行分析指正，再后針對留的思考題展開重點講解和討論。要解決這個思考題，首先要解決利用函數求兩個自然數的最大公約數的問題，這個函數也是對課前學習內容的再鞏固。程序如圖2 所示。然后修改這個函數讓函數的功能擴展到最小公倍數也一并解出。在討論過程中，有的學生直接提出，將最大公約數和最小公倍數作為一個列表返回，還有的學生大膽提問既然可以有一個返回值，那函數應該還可以有多個返回值。老師都對這些問題做出肯定的回答，同時表示程序寫法各異能解決問題就好。經過討論，寫出來的程序可能如圖3所示，圖3最后一句寫成return[y,m*n//y]就返回一個列表。

圖2 求最大公約數的函數

圖3 求最大公約數和最小公倍數的函數

然后再跟學生討論如何接收返回值的問題……，經過一系列的代碼測試，學生已經明白在函數中如果直接返回n 個值，用一個變量來接收，則接收到的是一個元組；如果用n 個變量來接收，接收到的是對應的返回的n個值的具體內容。(可以進一步提問：如果返回一個列表那接收值的方法會有不同嗎？)

那如何解決參數可以輸入任意多個自然數的情形呢？老師這時候可以不失時機地拋出sum()、max()、min()等內置函數，解釋這些內置函數的功能和特點，然后引出可變長度參數的知識，舉幾個實例讓學生理解和消化。那如何解決成對問題？返回一個列表和返回多個值對于后面要用到的函數中調用其他函數的寫法是否有影響，該如何寫等，經過輪番討論，可能寫出的程序如圖4所示。

圖4 思考題的一種解決方法

老師再次啟發學生，利用條件語句和循環可以解決問題，那有沒有更為簡單的形式表述呢？既然返回一個列表，那考慮列表推導式如何，是不是可以使代碼更為簡潔？經過一系列的啟發和討論，學生有可能寫出ssff 函數的用列表推導式表達的另一種形式，如圖5所示。

圖5 ssff函數的列表推導式表達

思考題到這里就討論完成了，老師還可以不經意地提一句：既然加一個*作用這么大，那加**會不會又有什么其他含義呢？會學習的學生就會去找資料了……

課程思政是目前高校教學改革的重要內容，也是新商科改革的必然要求。課程思政不是某一門特定課程，它代表一種教育教學的理念[3]。在師生相互討論的過程中，老師強調函數能解決代碼冗余的問題，有了函數，代碼就能重用。函數中調用函數給我們展現出只有通過互相幫助，互相促進，團結合作才能又快又好地解決問題完成任務……將這些思想融入函數的講解中，不知不覺地，在課堂教學中就加入了課程思政的內容。

4.3 課后作業及推廣

課堂教學完成以后，我們布置幾個課后作業讓學生鞏固對可變長度參數的理解，如對任意個數數字字符串，將這些數字的平均值和大于平均值的數組成列表輸出等題目。在“推廣”欄目中，我們會介紹高階函數的知識讓有能力感興趣的學生了解。在布置課后作業的同時布置下一講的課前學習內容。

課后作業的布置和討論更加激發了學生的興趣，起到了加深學生對知識的理解作用，越討論越分明，越討論越清晰，激發了學生無限潛力。反過來經過討論，教師也會更明白學生存在的問題，在下一次的上課中再對普遍存在的問題做最后的點評。

5 課程考核評價

Python程序設計課程采用閉卷考試，最后的總評成績由三部分組成：課堂出勤、平時成績和期末成績。課堂出勤占總評成績的10%，主要考查學生是否到課堂參與課堂學習；平時成績占總評成績的40%，由多部分組成，如課前學習作業(或測試)、課堂討論及表現、課后作業等，這幾部分缺一不可、互相支撐，構成混合學習中重要的檢測環節。

6 結束語

總體而言，混合式教學依托豐富的線上學習資源，不僅能延展課堂教學空間，有效節約實體課堂學時，還能助推互動交流和過程性評價，及時評估和反饋“智育”“德育”目標的實現程度，為提升課程思政建設質量和效率提供保障[9]。Python 程序設計課程就目前開設試點情況來看，通過線上線下混合式教學，學生普遍熱情較高，學習效果較好，對于知識的拓展和學習能力的增強起到很大的促進作用。課堂討論拓展環節非常重要，起到承上啟下的作用，貫穿于整個教學的始終。而且這種線上線下混合式教學設計對于現在疫情還沒有結束的非常時期非常重要，如果疫情形勢不容樂觀則可全部轉為線上教學，課堂教學可以通過開設騰訊課堂來進行；如果疫情形勢較為樂觀，學生習慣于這種教學模式，與原始的課堂教學相比，學生會學到更多的知識，能夠拓寬視野，啟發思維，對學生今后的學習生活起到促進作用。這種具有時代特征的混合式教學方法也可以推行到其他課程建設中。當然，如何設計線上和線下教學內容和案例也是一個任重而道遠的工程，隨著課程的開展需要不斷地調整和努力。