基于項(xiàng)目驅(qū)動的Python語言課程的教學(xué)研究

梁 艷

(遼寧科技學(xué)院 曙光大數(shù)據(jù)學(xué)院，遼寧 本溪 117004)

近年來，Python語言以其獨(dú)特的優(yōu)勢得到了越來越廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)許多高校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)均開設(shè)了此門課程，其教學(xué)模式也受到了許多教育工作者的關(guān)注和重視。目前，關(guān)于Python課程的教學(xué)主要是兩種模式〔1〕：一是傳統(tǒng)教學(xué)模式，課程教學(xué)以講授基本概念、語法規(guī)則、程序設(shè)計(jì)方法為主，學(xué)生在掌握基本知識后，通過上機(jī)練習(xí)完成了對教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證。此種教學(xué)模式，語言僅僅作為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的入門語言，通過課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生理解了程序設(shè)計(jì)。第二種教學(xué)模式是項(xiàng)目驅(qū)動式。在教學(xué)中，教師淡知識講授，重問題分析。將Python語言作為一種輔助的工具，借助于其類庫豐富、功能強(qiáng)大的特性，引導(dǎo)學(xué)生從具體問題出發(fā)，通過分析專業(yè)學(xué)習(xí)、社會實(shí)際等方面存在的需求或問題，以此為切入點(diǎn)，面對需求構(gòu)建模型，并進(jìn)一步完成功能設(shè)計(jì)，借助于Python及其強(qiáng)大的庫，完成程序的編寫與調(diào)試，達(dá)到最終解決問題的目標(biāo)。對比于兩種教學(xué)模式，顯而易見，項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)模式其主旨更符合高校“新工科”建設(shè)所倡導(dǎo)的“授人以漁”的思想，其對提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力有極大的促進(jìn)作用。筆者所在高校，2015年被確定為遼寧省首批向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的本科試點(diǎn)學(xué)校，2018年確定為教育部首批新工科教育綜合改革項(xiàng)目單位，為適應(yīng)學(xué)校的轉(zhuǎn)型發(fā)展和新的人才培養(yǎng)目標(biāo)，我們在Python課程教學(xué)中進(jìn)行了項(xiàng)目化教學(xué)的研究。

1 項(xiàng)目化教學(xué)的框架

在Python課程的教學(xué)過程中，采取項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)模式，無論在教材選取、教學(xué)實(shí)施、考核方式都與傳統(tǒng)的教學(xué)模式截然不同。我們所采取的做法如下：

1.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

目前，絕大多數(shù)的Python教材其知識的組織模式依然是傳統(tǒng)教學(xué)所遵循的方式，其優(yōu)點(diǎn)知識講解比較系統(tǒng)，適合于初學(xué)計(jì)算機(jī)的人閱讀與查找相關(guān)知識，但應(yīng)用型不強(qiáng)，所給出的案例均是驗(yàn)證性的。另一類Python教材則實(shí)用性非常強(qiáng)，但項(xiàng)目設(shè)計(jì)的方向選擇比較局限，而且涉及的知識的深度與廣度又不適合初學(xué)者，因此，在教學(xué)中我們采取了的策略是：選擇一本知識比較系統(tǒng)的教材作為參考書，對書中的內(nèi)容重新序化，按照項(xiàng)目需求將知識點(diǎn)融合在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)的是：因?yàn)椤坝谩彼浴皩W(xué)”。將教學(xué)內(nèi)容按照難易程度分為：基礎(chǔ)語法模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)可視化模塊,各部分對應(yīng)的知識點(diǎn)與教學(xué)組織模式如表1所示：

表1 Python學(xué)習(xí)內(nèi)容及教學(xué)組織模式

1.2 漸進(jìn)式項(xiàng)目驅(qū)動

在開展項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)過程中，兼顧了兩個方面的因素，一是學(xué)生的計(jì)算機(jī)知識背景。我校學(xué)生在大一僅學(xué)過大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程、簡單數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識。二是學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生對Python課程的學(xué)習(xí)愿望強(qiáng)，期望值大。但在學(xué)習(xí)中如果開始就進(jìn)行較難的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，容易讓學(xué)生產(chǎn)生為難情緒，慢慢會消磨學(xué)習(xí)熱情。為最大的保護(hù)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，我們進(jìn)行了“漸進(jìn)式”項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)，從兩個層面設(shè)計(jì)，一是項(xiàng)目層設(shè)計(jì)，建立了三層項(xiàng)目體系，逐級增加難度，各級互相支撐(課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目如表2所示)。

表2 Python教學(xué)三層項(xiàng)目體系

“漸進(jìn)式”項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)〔2〕的第二個層面是在具體的某個項(xiàng)目上采用了漸進(jìn)式任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式，即將一個大項(xiàng)目拆成若干個小任務(wù)，將任務(wù)貫穿在平時的學(xué)習(xí)中，隨著教學(xué)內(nèi)容的深入，逐漸加大任務(wù)的難度，將這些任務(wù)組合，完成項(xiàng)目的基本功能，再進(jìn)一步擴(kuò)展項(xiàng)目的功能，最終完成項(xiàng)目的全部功能設(shè)計(jì)。以本課程中所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目“文本智能處理管理系統(tǒng)”為例，列出漸進(jìn)式項(xiàng)目驅(qū)動的實(shí)施過程，如表3所示。

表3 “文本智能處理系統(tǒng)”任務(wù)細(xì)化表

1.3 混合式教學(xué)

混合式教學(xué)，即將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種“線上”+“線下”的教學(xué)〔3〕。通過兩種教學(xué)組織形式的有機(jī)結(jié)合，可以有效提升絕大部分學(xué)生學(xué)習(xí)的深度。在Python教學(xué)中，我校課時一般設(shè)置為48學(xué)時，為緩解課時不足的問題，充分利用網(wǎng)絡(luò)開展了線上以“自主學(xué)習(xí)與研究學(xué)習(xí)”相結(jié)合的模式，線下以“集中講授與翻轉(zhuǎn)課堂”相結(jié)合的模式，將學(xué)習(xí)知識點(diǎn)與任務(wù)相融合，依據(jù)知識遷移理論，建立了逐層遞進(jìn)、逐級深化的四層學(xué)習(xí)體系，如表4所示：

表4 四層學(xué)習(xí)體系與實(shí)施方案

1.4 過程化模塊化考核

課程考核是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一個有效手段，其所采取的策略直接影響到教學(xué)的效果，好的考核方式對教學(xué)有極大的促進(jìn)作用。傳統(tǒng)的考核方式是標(biāo)準(zhǔn)化考試，機(jī)器自動完成試題的評判，這種方式不能真正客觀的判斷學(xué)生的分析問題能力及實(shí)際編程能力，因此依據(jù)Python課程的教學(xué)目標(biāo)，建立了過程化模塊化的考核模式，如圖1所示。平時考核的內(nèi)容包括考勤、知識點(diǎn)測試，此部分通過學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺完成，其成績占10%；過程考核主要以學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)的情況進(jìn)行成績的確定，分驗(yàn)證型和設(shè)計(jì)型兩個部分，驗(yàn)證型占20%，由教師判定；設(shè)計(jì)型由學(xué)生以小組方式合作完成，每一個小組成語不超過3人，考核時由學(xué)生小組展示講解，教師和學(xué)生共同打分，其成績占20%，包括四個部分：創(chuàng)意5分，功能5分，算法5分，界面5分；期末考核修改閉卷考試方式，針對各個模塊設(shè)計(jì)靈活的題目，學(xué)生通過查詢資料完成各個測試。最后，遴選在設(shè)計(jì)型環(huán)節(jié)中成績突出的學(xué)生，組成團(tuán)隊(duì)，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院對接，建立第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生參與大創(chuàng)項(xiàng)目實(shí)踐及參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽。

圖1 過程化模塊化考核模式

1.5 課程思政建設(shè)

“課程思政”指在教學(xué)過程中有意識、有計(jì)劃、有目的設(shè)計(jì)思想政治教育的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過營造教育氛圍以間接的方式將道德規(guī)范和政治觀念傳遞給受教育者，從而滿足受教育者成為國家發(fā)展需要的合格人才的教育教學(xué)理念〔4〕。課程思政的核心就是“立德樹人”，其不僅是“思政課程”的任務(wù)，更是每位教育工作者的使命與責(zé)任。因此，我們在課程思政建設(shè)中從以下幾個方面入手：首先是教育觀念的轉(zhuǎn)變，即“思政課程”向“課程思政”的轉(zhuǎn)變，每位專業(yè)課教師要真正承擔(dān)起“教書育人”的使命；二是加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自身的道德修養(yǎng)和政治覺悟，堅(jiān)持教書和育人相統(tǒng)一，言傳和身教相統(tǒng)一，做學(xué)生錘煉品格、學(xué)習(xí)知識、創(chuàng)新思維、奉獻(xiàn)祖國的引路人；三是教學(xué)內(nèi)容與“課程思政”的融合，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，注重四個結(jié)合：知識性與趣味性相結(jié)合，功能完善與協(xié)調(diào)美相結(jié)合，格調(diào)高雅與積極向上相結(jié)合，潛心問道和關(guān)注社會相結(jié)合。設(shè)計(jì)的項(xiàng)目有：學(xué)國學(xué)猜成語、年度熱點(diǎn)事件追蹤、2020大學(xué)生就業(yè)信息系統(tǒng)、疫情數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)等。學(xué)生通過這些項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，即掌握了核心知識，提高了應(yīng)用技能，也提升了綜合素質(zhì)，如鉆研精神、合作意識、溝通能力，更培養(yǎng)了自身的責(zé)任感、使命感。

“課程思政”是每一位教師要不斷研究與探索的課題，要實(shí)現(xiàn)育人和知識傳授的完美融合，需要我們每位教師不斷提升自己的業(yè)務(wù)水平、道德情操和政治覺悟，真正擔(dān)當(dāng)起“立德樹人”的歷史使命。

2 結(jié)語

Python課程是我校非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)的一門計(jì)算機(jī)公共課程，其涉及的專業(yè)廣、學(xué)生數(shù)多，實(shí)施基于項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)模式還有許多需要深入研究探討的內(nèi)容，例如項(xiàng)目設(shè)計(jì)如何與專業(yè)相結(jié)合，如何建立結(jié)課后教師對學(xué)生的長效輔導(dǎo)機(jī)制，如何建立與專業(yè)教師共同指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)的合作機(jī)制等等，這些內(nèi)容即涉及到課程內(nèi)容建設(shè)，又涉及到管理體制的改革。在我們不斷的研究探索中，必將逐步完善課程教學(xué)體系，提高課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出更多的應(yīng)用型優(yōu)秀人才。