任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的非計(jì)算機(jī)專業(yè)Python教學(xué)實(shí)踐

鄭秀杰

摘要："任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法"是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，通過情境模擬，圍繞任務(wù)開展學(xué)習(xí)，以任務(wù)的完成結(jié)果檢驗(yàn)和總結(jié)學(xué)習(xí)過程。隨著我國的大數(shù)據(jù)和人工智能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入飛速發(fā)展時(shí)期，Python編程這門課的開設(shè)在高校中變得普及。針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，采取“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)方式，將“項(xiàng)目”引入課堂，充分調(diào)動(dòng)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，同時(shí)在教學(xué)過程中滲透對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)，采取多種教學(xué)輔助手段，以期獲得更好的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Python;任務(wù)驅(qū)動(dòng);教學(xué)實(shí)踐;計(jì)算思維;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）02-0100-02

Abstract：Task-driving teaching method is a kind of teaching method based on constructivism learning theory. Learning is carried out around the task through situational simulation， and the learning process is tested and summarized by the completion of the task. With the rapid development of big data and artificial intelligence industry in China， python programming has become popular in Colleges and universities. For non-computer major students， we adopt the task-driving teaching method， introduce the "project" into the classroom， fully mobilize the students' interest and initiative in learning， at the same time， infiltrate the cultivation of Computational Thinking in the teaching process， and adopt a variety of teaching auxiliary means， in order to obtain better teaching quality.

Key words： python; task-driving; teaching practice; computational thinking;course reform

1 引言

從TIOBE發(fā)布的世界編程語言排行榜上可知，近年來Python語言熱度穩(wěn)定且一直位列主流編程語言之列，儼然已成為 AI 和大數(shù)據(jù)時(shí)代的第一開發(fā)語言。它在人工智能、統(tǒng)計(jì)、腳本編寫、系統(tǒng)測(cè)試、Web編程以及科學(xué)計(jì)算等方面均處于優(yōu)勢(shì)地位?，F(xiàn)今Python不僅進(jìn)入到教育部考試中心的計(jì)算機(jī)二級(jí)考試考級(jí)體系，就連小學(xué)生都開始接觸 Python 語言了。Python不僅擁有眾多的使用者和支持者，同時(shí)其日益增加的市場(chǎng)需求及就業(yè)崗位也被看好，有關(guān)Python的各層次教學(xué)也開展得如火如荼。

在Python編程普及的今天，如何獲得更好的教學(xué)質(zhì)量，值得每位教師思考。采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)方式就是一種很好的選擇。

2 如何有效進(jìn)行“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法[1]。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者對(duì)目標(biāo)建構(gòu)和對(duì)其理解的過程， 學(xué)生是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者， 而不是外部信息刺激的被動(dòng)接受者;教師是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)意義的幫助者， 而不是知識(shí)意義的灌輸者[2]。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法就是把直接傳授知識(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^解決問題、完成任務(wù)從而掌握知識(shí)的教學(xué)方式[3]。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合能力具有積極意義。

在“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)的課堂，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)的“填鴨式”側(cè)重理論教學(xué)的局面。教師可以提前將各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成一個(gè)或多個(gè)與企業(yè)實(shí)際應(yīng)用契合度較高的實(shí)踐項(xiàng)目，即“任務(wù)”。整個(gè)教學(xué)都緊緊圍繞著教師設(shè)計(jì)的任務(wù)開展。教師在此過程中，處于指導(dǎo)者的角色，而學(xué)生則是任務(wù)實(shí)現(xiàn)的主體。

整個(gè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)式Python教學(xué)實(shí)踐主要包含以下幾個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：課前準(zhǔn)備工作、任務(wù)描述、基礎(chǔ)知識(shí)介紹、任務(wù)分析、任務(wù)實(shí)現(xiàn)、交流及總結(jié)、課后復(fù)習(xí)。課前準(zhǔn)備工作要落實(shí)好，教師可提前將PPT、導(dǎo)學(xué)提綱、教學(xué)相關(guān)視頻及網(wǎng)址等發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生花費(fèi)10～15分鐘提前預(yù)習(xí);在任務(wù)描述環(huán)節(jié)，教師盡量采用簡短易懂的語言，抓住重點(diǎn)做出描述，讓同學(xué)對(duì)即將要做的任務(wù)心里有數(shù)，避免拖沓冗長，引起同學(xué)厭煩;在基礎(chǔ)知識(shí)介紹環(huán)節(jié)，教師介紹基礎(chǔ)內(nèi)容要做到語言精煉、案例經(jīng)典、重點(diǎn)突出，同時(shí)可適當(dāng)將部分內(nèi)容下放給學(xué)生自學(xué);在任務(wù)分析環(huán)節(jié)，教師要充分發(fā)揮學(xué)習(xí)小組的作用，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)任務(wù)做深入分析，對(duì)涉及的知識(shí)點(diǎn)做充分了解及學(xué)習(xí);在任務(wù)實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)從任務(wù)完成進(jìn)度、質(zhì)量等方面進(jìn)行把控，確保課堂高效;應(yīng)重視交流及總結(jié)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生主動(dòng)展示交流，主動(dòng)點(diǎn)評(píng)總結(jié)，發(fā)動(dòng)全員參與，達(dá)到開拓視野、提升自身、總結(jié)升華的目的。最后，課后要及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固。課后復(fù)習(xí)主要形式是小組學(xué)習(xí)，通過完成課后作業(yè)或拓展項(xiàng)目，達(dá)到“溫故而知新”的效果。

把握以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，可有效提高“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵點(diǎn)一：在設(shè)計(jì)“任務(wù)”時(shí)，要依賴教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，精準(zhǔn)把握任務(wù)的難度，充分考慮到學(xué)生的個(gè)體差異，將任務(wù)細(xì)分，做到分層次、設(shè)梯度、突出重點(diǎn)、簡化難點(diǎn)。同時(shí)任務(wù)情境模擬要以企業(yè)真實(shí)的需求為導(dǎo)向，達(dá)到學(xué)以致用的效果。任務(wù)首選為各種小游戲，或者可將各知識(shí)點(diǎn)串起形成小游戲;在此過程中，適當(dāng)選擇添加網(wǎng)絡(luò)熱門事件/詞匯/段子等，貼近生活，活躍氣氛，調(diào)動(dòng)同學(xué)的積極性。例如，在講解列表的時(shí)候，任務(wù)為“圖形形狀小游戲”;在講解元組的時(shí)候，任務(wù)為“趣味點(diǎn)餐系統(tǒng)”;在講解字典的時(shí)候，任務(wù)為“迷你圖書借閱系統(tǒng)”。通過靈活多變的任務(wù)，吸引同學(xué)注意力，提高參與熱情，在任務(wù)完成時(shí)獲得成就感，從而積累能量，促進(jìn)更好的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵點(diǎn)二：注重過程大于注重結(jié)果。在學(xué)習(xí)每章內(nèi)容之前，可以通過任務(wù)分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)定，讓同學(xué)對(duì)要做的任務(wù)了然于心。然后針對(duì)各知識(shí)點(diǎn)逐一突破。在此過程中需輔以自學(xué)環(huán)節(jié)、動(dòng)手環(huán)節(jié)、交流環(huán)節(jié)等，最后將所完成的各個(gè)小任務(wù)匯總，最終完成整個(gè)任務(wù)。對(duì)于動(dòng)手能力較弱，基礎(chǔ)較差的同學(xué)，應(yīng)多點(diǎn)耐心;對(duì)最終未完成任務(wù)的同學(xué)，應(yīng)充分肯定其在實(shí)現(xiàn)過程中做出的努力，督促其在課下完善任務(wù)。

關(guān)鍵點(diǎn)三：弱化教師“指導(dǎo)者”的角色，強(qiáng)化其“參與者”“組織者”的角色。教師需全程掌控任務(wù)進(jìn)度，確保課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，行動(dòng)迅速，組織高效。必要時(shí)應(yīng)給與指導(dǎo)與提示，促進(jìn)教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的技術(shù)交流溝通，讓學(xué)生擁有更多的學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán);部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)教師具有依賴性。針對(duì)這部分學(xué)生，教師可適當(dāng)參與到其任務(wù)當(dāng)中，為任務(wù)的實(shí)現(xiàn)保駕護(hù)航，同時(shí)讓學(xué)生慢慢建立自信，打好基礎(chǔ)，逐步擺脫對(duì)教師的依賴，養(yǎng)成自學(xué)的習(xí)慣。對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)強(qiáng)化很重要。任務(wù)完成之后，教師要對(duì)完成質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)總結(jié)所學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵點(diǎn)四：建立起有效的考核體系?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)評(píng)價(jià)困難，很難具體掌握每名同學(xué)的學(xué)習(xí)情況。鑒于此，可以充分利用現(xiàn)有的手機(jī)端App，比如翻轉(zhuǎn)校園、超星學(xué)習(xí)通等，在限定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行隨堂考核，以此來補(bǔ)充解決部分同學(xué)學(xué)習(xí)自主性不夠、渾水摸魚等問題。在考核中，應(yīng)當(dāng)要側(cè)重各種能力的考核，采取多元化的考核方法，以期達(dá)到準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果的目的。

3 在教學(xué)中貫穿培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維

自從2006年卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真教授提出計(jì)算思維的概念以來，計(jì)算思維越來越受到重視，尤其是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中。計(jì)算思維是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的科學(xué)思維，計(jì)算思維可以通過熟練地掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念而得到提高。其核心概念為：計(jì)算、抽象、自動(dòng)化、設(shè)計(jì)、評(píng)估、通信、協(xié)調(diào)、記憶。計(jì)算思維以設(shè)計(jì)和構(gòu)造為特征，以自動(dòng)化和抽象為本質(zhì)。

作為一門有著三十多年歷史的編程語言，Python簡單、開源、可移植、可擴(kuò)展、可嵌入、代碼規(guī)范及支持庫豐富，是一種結(jié)合了解釋性、編譯性、互動(dòng)性和面向?qū)ο蟮母邔哟斡?jì)算機(jī)程序語言。由于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的時(shí)間短、授課對(duì)象年級(jí)低，因此，如何在有限的教學(xué)時(shí)間里充分培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和計(jì)算思維是程序設(shè)計(jì)類課程需要考慮的首要問題[4]。像Python編程這樣的程序設(shè)計(jì)類課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的首選。Python易學(xué)易用（對(duì)比其他語言，比如C++、Java），語法簡潔優(yōu)雅，代碼可閱讀性高，擁有強(qiáng)大的“膠水”功能，將其開設(shè)成一門必修課，在課堂上貫穿培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，對(duì)于電子信息類非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來說是尤為合適的。

學(xué)生“計(jì)算思維”能力的培養(yǎng)對(duì)教師的教學(xué)能力提出了更高的要求。教師應(yīng)提升學(xué)科理論素養(yǎng)，具備對(duì)“計(jì)算思維”的深入理解，對(duì)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》中提出的以MOOC（包括SPOC）為代表的新興教學(xué)模式及方法開展積極的實(shí)踐，注重教學(xué)過程中學(xué)生的各種應(yīng)用能力的培養(yǎng)，在教學(xué)實(shí)踐中提高教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生“計(jì)算思維”的培養(yǎng)不在一朝一夕，而是一個(gè)長期的、“潤物細(xì)無聲”的過程。教師需要在備課、教案、課程安排、課堂用例、課堂組織、網(wǎng)絡(luò)資源、考查考核等細(xì)節(jié)處下功夫，真正把“計(jì)算思維”的培養(yǎng)落到實(shí)處。

在“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式教學(xué)課堂中，做好學(xué)生計(jì)算思維的滲透工作，需要從加強(qiáng)知識(shí)理解以及應(yīng)用能力的培養(yǎng)著手。比如，在講解嵌套循環(huán)和多變量迭代時(shí)候，任務(wù)為“打印數(shù)字金字塔”。同學(xué)需要自己去探討并加深對(duì)迭代概念的理解，嘗試設(shè)計(jì)程序并理解算法。在課堂編碼過程中，應(yīng)充分發(fā)揮小組交流討論的作用。一組同學(xué)內(nèi)部通過講解、討論、自學(xué)等手段開展學(xué)習(xí)，各組之間通過演講、答辯、示范等競爭活動(dòng)，進(jìn)一步加深了解典型問題的算法求解策略。最后，請(qǐng)同學(xué)以代碼注釋的形式，結(jié)合個(gè)人情況，對(duì)本次任務(wù)中涉及的重點(diǎn)、難點(diǎn)等問題進(jìn)行歸納，給出任務(wù)學(xué)習(xí)總結(jié)。

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”Python程序設(shè)計(jì)課程開展以來，有效地提高了學(xué)生的計(jì)算思維能力。學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)概念、基本語法、開發(fā)工具使用等掌握扎實(shí)，在任務(wù)實(shí)現(xiàn)階段能夠綜合應(yīng)用已有資源，靈活使用各種庫，一定程度上提高了學(xué)生的自學(xué)能力、獨(dú)立解決問題能力、溝通合作能力、創(chuàng)新能力等。

4 結(jié)論

現(xiàn)今，人工智能、大數(shù)據(jù)等已經(jīng)滲透進(jìn)人們生活的方方面面，與其息息相關(guān)的Python語言教學(xué)也有了長足的進(jìn)步。Python 語言教學(xué)內(nèi)容改革是程序設(shè)計(jì)課程發(fā)展的重要?dú)v史契機(jī)，將在十年甚至更長的時(shí)間尺度上影響本科生計(jì)算思維和基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)[5]。在“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式非計(jì)算機(jī)專業(yè)Python程序設(shè)計(jì)的課堂，豐富的學(xué)習(xí)活動(dòng)與個(gè)性自學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置，使得學(xué)生能在學(xué)習(xí)過程中享受到程序設(shè)計(jì)的樂趣;引入計(jì)算思維的培養(yǎng)，使得學(xué)生擁有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，改善了學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)可將計(jì)算思維的思想應(yīng)用到其他工科類課程，起到潛移默化的效果;在課堂上將所學(xué)知識(shí)和掌握技能與社會(huì)需求掛鉤，有利于培養(yǎng)企業(yè)認(rèn)可、具備良好職業(yè)素養(yǎng)同時(shí)自我可持續(xù)發(fā)展的人才，同時(shí)對(duì)提高專業(yè)就業(yè)率也具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何克抗.建構(gòu)主義革新傳統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ) （上） [J].電化教育研究， 1997（2） ：3-9.

[2] 錢曉菁，馬玉娟.試論“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”[J].中國電化教育， 2002（9） ：35-36.

[3] 夏海江.細(xì)分任務(wù)驅(qū)動(dòng)C語言實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012（10）：2312-2326.

[4] 王婷婷.基于計(jì)算思維的非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)Python語言程序設(shè)計(jì)課程的探討[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)（中旬刊），2020（1）：190-191.

[5] 嵩天，黃天羽，禮欣. Python語言：程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革的理想選擇[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（2）：42-47.

【通聯(lián)編輯：王力】