高校Python 語言程序設計公共課教學改革探索

盧俊嶺

（陜西師范大學計算機科學學院 陜西 西安 710119）

中共中央、國務院2020年印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體方案》，提出“堅持立德樹人，牢記為黨育人、為國育才使命”“促進學生全面發(fā)展的評價辦法更加多元”。在高校各類課程中開展課程思政建設和多元評價是貫徹《深化新時代教育評價改革總體方案》的具體實踐。Python語言程序設計是我校面向非計算機專業(yè)的理工類學生新開設的計算機基礎類公共課，涉及多個學院和不同學科專業(yè)的本科學生。Python 語言擁有幾乎支持所有領域應用開發(fā)的成熟擴展庫，可以無縫融合多種語言編寫的程序，滿足不同應用領域的開發(fā)。探索計算機基礎類公共課Python 語言程序設計的教學改革，在公共課教學內(nèi)容中融入課程思政元素，設計適應個性化學習和專業(yè)特色的公共課考核多元評價標準，是新時代教育評價改革的迫切需要和關(guān)鍵問題。

1 公共課教學改革目標

通過分析高校非計算機專業(yè)理工類學生和Python 語言程序設計課程教學改革的特點，教師確定從課程思政和個性化多元評價入手。公共課教學改革包括以下兩個目標：首先，針對計算機基礎類公共課課程思政“立德樹人”的根本任務，設計結(jié)合思政教育育人的案例充實課程內(nèi)容與資源，為Python語言程序設計公共課的課程思政建設提供基礎保證；其次，擬在第一個課程改革目標的前提基礎上，強化公共課考核過程性評價分析，實現(xiàn)適應個性化學習和各專業(yè)特色的Python 語言程序設計公共課考核多元評價標準，為促進高校多元化課程考核評價和提高學生綜合素質(zhì)提供關(guān)鍵支撐和改進依據(jù)。

2 公共課教學中思政元素的融入

結(jié)合Python語言程序設計公共課課程內(nèi)容，挖掘思政元素，設計課程思政典型案例和微視頻，潛移默化地在傳授教學內(nèi)容的同時融入思政教育。

2.1 守法守規(guī)和團結(jié)協(xié)作教育

在介紹Python代碼編寫規(guī)范時，將代碼規(guī)范分為兩類：一類是必須遵守的規(guī)范，例如代碼縮進，違反這類規(guī)范程序則會報錯，無法正常運行；另一類則是建議遵守的規(guī)范，例如添加注釋和空白等，違反這類規(guī)范并不影響程序執(zhí)行，但是會導致程序可讀性差。聯(lián)系到日常生活中的“霸座”和“音響外放”等現(xiàn)象，引導學生開展法律法規(guī)和道德規(guī)范的反思，從而在代碼規(guī)范教學中融入守法守規(guī)和團結(jié)協(xié)作的教育。

2.2 愛國主義和“四個自信”教育

在介紹Python 中列表、元組、字典和集合等高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，聯(lián)系社會生活熱點話題，例如在2022年我國克服新冠肺炎疫情成功舉辦的冬奧會上，我國獲得金牌的項目和運動員、獎牌榜排名獲得世界的關(guān)注，分別用上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示熱點話題，從而使學生在學習Python 高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的同時，了解我國運動員的堅持不懈、勇于拼搏、為國爭光的精神，潛移默化地受到了正確的“三觀”教育和愛國主義教育，增強學生的民族自豪感和“四個自信”。

2.3 計算思維和科學探究教育

在介紹Python 的程序控制結(jié)構(gòu)時，選擇包含順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)判斷一個數(shù)是否是素數(shù)的例子，同時討論輸入不同數(shù)的運行結(jié)果。從學生在中學時期就接觸過的素數(shù)引出“哥德巴赫猜想”和我國數(shù)學家陳景潤的故事，介紹陳景潤在該數(shù)學難題上的貢獻，從而在編寫程序訓練計算思維的同時，為學生在勇攀高峰、堅持不懈和科學探究方面樹立了學習的榜樣。

2.4 規(guī)范意識和傳統(tǒng)文化教育

在介紹Python 函數(shù)時，選擇楊輝三角的例子，同時討論輸入不同行數(shù)作為參數(shù)的運行結(jié)果，讓學生體會函數(shù)復用帶來的好處。函數(shù)的編寫需要遵守功能單一、內(nèi)聚性強、耦合性弱的規(guī)范，函數(shù)一次編寫、多次使用的特點使學生意識到合作的重要性，通過函數(shù)學習聯(lián)想到規(guī)范意識和合作意識，我國南宋楊輝提出的二項式系數(shù)在三角形中的幾何排列，比法國的帕斯卡早了約400年，通過楊輝三角形的舉例增強學生對傳統(tǒng)知識文化的自信和自豪。

3 公共課考核多元評價標準設計

3.1 學生對公共課多樣化考核的意愿調(diào)查

為了更好地了解學生對公共課Python 語言程序設計開展多樣化考核的態(tài)度和期望，我們對參與Python公共課試點的地理類2001―2004 班94 名學生進行了問卷調(diào)查。首先向?qū)W生解釋了開展公共課多樣化考核意愿調(diào)查的目的，將學生對于公共課多樣化考核的意愿分為五個選項：非常期待、期待、一般、不期待和反對。然后，委托班干部通過微信小程序開展了意愿調(diào)查，獲得Excel 文件反饋結(jié)果。最終，收集調(diào)查結(jié)果共109 條記錄，其中2 人提交3次，14 人提交2 次，采用保留最后1 次記錄的方式去除重復記錄，實際有效記錄91 條，實際參與調(diào)查人數(shù)占總?cè)藬?shù)的96.8%。學生對于Python 語言程序設計公共課多樣化考核的意愿調(diào)查結(jié)果如圖1 所示。

圖1 學生對公共課多樣化考核的意愿調(diào)查結(jié)果

從圖1 可以看出，非常期待和期待公共課采取多樣化考核方式的學生比例分別為28.57%和32.97%，合計比例為61.54%；對公共課采取多樣化考核方式態(tài)度一般的學生比例為27.47%；不期待和反對試點公共課采取多樣化考核方式的學生比例分別為9.89%和1.1%，合計比例為10.99%。總之，對于公共課采取多樣化考核方式，目前持積極態(tài)度的學生超過六成，持中立態(tài)度的不到三成，持消極態(tài)度的僅為一成。我們認為，該調(diào)查結(jié)果符合學生實際現(xiàn)狀，推動Python 程序設計公共課考核多樣化，既有利于學生個性化學習和綜合素質(zhì)發(fā)展，也有利于我校推動公共課考核的多元評價，符合新時代教育評價改革的要求。

3.2 公共課考核過程性評價分析

首先，我們統(tǒng)計了學生從2021年4月21 日至2021年5月31 日期間每天使用練習/考試在線系統(tǒng)的時長，時長以分鐘為單位，如圖2 所示（p118）。其次，我們統(tǒng)計了學生從2021年4月21 日至2021年5月31 日期間每天登錄練習/考試系統(tǒng)的次數(shù)，如圖3（p118）所示。圖2 和圖3 呈現(xiàn)了高度一致的變化趨勢，學生使用練習/考試系統(tǒng)的練習時長和登錄次數(shù)在2021年5月18 日達到最高，二者在2021年5月20 日達到次高。考慮到課程結(jié)束時間為2021年5月21 日，圖2 和圖3 表明學生存在課程結(jié)束前突擊集中進入系統(tǒng)加強練習的情況。因此，我們認為，平時通過BlackBoard平臺和在線系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以對學生的學習過程進行及時的干預與提醒，引導學生加強日常的學習和反思。

圖2 學生每天使用練習/考試系統(tǒng)的練習時長

圖3 學生每天使用練習/考試系統(tǒng)的登錄次數(shù)

3.3 公共課考核多元評價標準

在上述意愿調(diào)查結(jié)果和過程性評價分析的基礎上，針對各專業(yè)特色和學生個性化學習需求，設計將過程性評價、上機考試和學生自主學習成果認定相結(jié)合的多元評價標準，學生可以自主選擇上機考試和學生自主學習成果認定任意一種考核方式，為探索滿足個性化學習、提升素質(zhì)教育的教育評價改革提供借鑒參考。具體包括參加機考答題、提供課程大作業(yè)并演示、參加競賽作品認定等多種方式。

3.3.1 機考答題

機考評分結(jié)果相對客觀，便于考核的分析改進。上機考試的考試試題與平時練習題目不重復，考試時隨機抽題組卷，整套試題包括15 道單選題，15 道判斷題，程序填空、程序改錯和程序設計各1 道，共33 道題。學生機考成績分布如（圖4，p119）所示。從圖4 可知，機考成績在80―90分、90―100 分的人數(shù)均達到了31 人，在70―79 分、60―69分的人數(shù)分布為19 人和9 人，60 分以下的同學有4 人。統(tǒng)計分析表明，學生機考成績的平均分為82 分，四分之一分位數(shù)為75.25，四分之二分位數(shù)為84，四分之一分位數(shù)為90。總之，機考平均成績較為合理，但是成績優(yōu)秀的學生人數(shù)達到了三分之一，說明題目難度或數(shù)量不大，有待改進。

圖4 學生機考成績分布

從學生機考各題型完成情況統(tǒng)計分析可知，學生在程序改錯題上的平均完成正確率最高，達到了94%；而在程序設計題上的平均完成正確率最低，僅有63%；此外，在判斷題上的平均完成正確率也不高，僅有76%。上述數(shù)據(jù)表明，程序改錯題難度有待加強，學生的Python 語言編程能力和知識廣度有待提高。

3.3.2 課程大作業(yè)認定評價標準

提供獨立完成的Python課程大作業(yè)，并且制作PPT進行課堂演示，積極與同學、老師開展交流討論，最終成績由老師、其他同學和自身各自打分加權(quán)求和匯總給出。具體要求包括：充分反映對Python的掌握水平；題目自選，范圍不限，要求積極向上，傳播正能量；提供書寫規(guī)范的Python源代碼；提供軟件設計說明書一份，至少包括題目、設計目的、設計思想、關(guān)鍵技術(shù)、自我評價和參考來源，其中需要有數(shù)據(jù)說明、處理過程和圖表統(tǒng)計分析的函數(shù)/類、軟件自學內(nèi)容和特色部分的說明；提供使用說明書一份，至少包括題目、功能介紹和使用舉例說明。

3.3.3 競賽活動軟件作品認定標準

提供參與競賽等活動的軟件作品，并且制作PPT進行競賽活動軟件作品的演示與答辯。最終成績由競賽活動方評分和答辯小組打分進行加權(quán)求和給出。軟件作品要求利用Python 實現(xiàn)；提供活動的通知文件及其對軟件作品的具體要求、參與/獲獎證明；提供書寫規(guī)范的Python 源代碼；若與他人合作，必須說明自己的分工；演示PPT必須說明自己作品的目的、技術(shù)特色與實現(xiàn)。

4 結(jié)語

為貫徹落實《深化新時代教育評價改革總體方案》，我們從課程思政和個性化多元評價兩方面開展非計算機專業(yè)Python 語言程序設計公共課改革。設計了結(jié)合教學內(nèi)容的典型課程思政案例，提出了參加機考答題、提供課程大作業(yè)并演示、參加競賽作品認定等多種選項的公共課考核多元評價標準，為立德樹人和多元評價的新時代教育評價改革提供可供借鑒的探索和嘗試。