“一流課程”建設背景下的Python 程序設計教學改革探究*

王金虹 郭小磊 李丹

（山西中醫藥大學）

課程建設是高校教學建設的基礎，加強課程建設是提高教育教學水平的重要保證[1]?！督逃筷P于一流本科課程建設的實施意見》（教高〔2019〕8 號）介紹了關于“一流課程”建設的總體要求、建設內容和實施等內容，三年左右時間將建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程[2]。高等學校特別是中醫藥院校要大力推進現代信息技術在教學中的深度融合，不斷提高課程的兩性一度，是教學改革的趨勢所在。研究以Python 語言程序設計課程為基礎，結合學校實際，對標線上線下混合式一流課程要求，依托中國大學MOOC、超星學習通和頭歌實踐教學平臺，在學情分析、教學方法、教學內容以及學生考評等方面開展了教學改革研究和探索。

一、理論依據與背景

（一）一流課程

一流課程的建設是高?！半p一流”建設的立足點和抓手[3]。一流課程具有高階性、創新性和挑戰度內涵— —“兩性一度”，應以課堂為核心，涉及課堂內外，課程始終以學生為中心、師生角色轉換、多元評價課程為設計原則[4]。

線上線下混合式一流課程是“雙萬計劃”重點建設課程類型之一，混合式教學是將在線教學和傳統教學的優勢相互結合、并相互補充的一種教學方式，是以學生主體參與、教師主導活動的混合來實現課程理想的教學效果[2]，以學生為中心，通過線上+線下的教學模式，不斷激發學生學習動機，極大提升學生學習的主動性、積極性與創造性。

（二）計算思維

計算思維是運用計算機科學基礎概念進行問題求解、系統設計以及理解人類行為的思維活動，本質是抽象和自動化[5]。其包括兩個方面，即建構問題模型，以及用人或機器可以有效執行的方式表示問題解決方案[6]。隨著其理論與實踐研究的不斷深入，計算思維逐漸從計算機科學領域走向更寬泛的應用領域。大數據、云計算、人工智能、5G 技術等多種新技術的發展和應用，助推計算思維與學生批判思維、問題解決能力的密切相關，培養計算思維不僅能提高學生的信息技術，更有助于培養學生的創新意識、提高跨學科問題解決能力和創新能力。

二、課程教學改革的構建與實施

山西中醫藥大學（以下簡稱“我?！保㏄ython 程序設計課程是面向所有本科專業開設的計算機公共課程，也是學生大學生涯的第一門計算機課，教學目標是使學生掌握語言的基本語法、語句和結構化程序設計的基本思想和方法，了解基本的算法和數據結構、良好的程序設計風格，不斷培養學生運用編程語言解決實際問題的編程習慣和思維能力。通過學習，不斷增強學生的計算思維能力、讓學生學會對現實問題的主動抽象表達，并使用計算機進行問題求解，不斷提高學生的信息素養和運用信息技術解決跨學科實際問題的能力。

課程的教學改革從學情分析、教學計劃、資源建設、教學實施和課程評價五個方面進行構建與實施，每個方面既相互獨立又互相補充，形成的教學鏈，如圖1 所示。

圖1 研究框架

圖2 教學實施貫通課前課中課后全過程

（一）依據學情分析擬定教學計劃

由于我校Python 程序設計課程是面向所有本科專業開設的公共課程，各個專業培養目標的不同、學生生源的不同導致學習能力的差異。授課教師在授課前首先會根據所帶專業班級進行了解摸底，開展學情分析。再確定不同專業和學生的具體教學目標、擬定教學計劃、制定教學方案，使得教學密切聯系學生的專業特色、背景及其將來就業領域。如中醫、中藥、護理和信管等專業的案例結合點不同，題目的設計難易點也不同。最后組織教學實施，在教學過程中，一方面通過教學平臺聚焦學生課上的學習狀態，準確掌握學生“學”的有效性；另一方面利用實踐平臺，及時考查學生的學習結果，判斷學生“最終學得如何”。通過貫穿課前、課中、課后的學情分析，持續動態把握學生的學習效果，并動態優化教學計劃，不斷提高教學質量。

（二）課程資源建設注重計算思維和課程思政

結合中醫藥院校的學生特點，課程在注重語法和程序結構基礎學習的同時，側重于問題抽象、問題求解的思維引導。首先課程選用的教材是北京理工大學嵩天教授團隊編寫的《Python語言程序設計基礎》，教材中含有大量的優秀教學案例。其次教研室教師又結合信息技術在醫藥領域及生活中的密切應用，遴選案例作為補充，形成了豐富的教學案例，特色案例及所在章節見表1。

表1 特色教學案例與所在章節

通過精心設計的教學案例，以問題驅動，在問題求解中培養和提升學生的計算思維能力，同時也自然融入課程思政教育。如：楊輝三角是由我國南宋數學家首先提出，比法國數學家領先近400 年。再如：我國古代第一部數學專著《九章算術》中描述了最大公約數計算方法“更相減損法”。通過上述案例，既能深化學生對知識點的理解，也能引導學生尋找并發現規律、利用程序求解問題，不斷提高計算思維能力，還能引導學生了解中國古代數學的世界成就，傳承中華優秀傳統文化，增強文化自信。

（三）教學實施貫通課前課中課后全過程

我校Python 程序設計課程的總課時32 學時，其中理論24學時、實驗8 學生。在有限的課時內，為有效提高課程的兩性一度，培養學生的計算思維，課程依托中國大學MOOC、超星學習通和頭歌實踐教學平臺，一方面開展“線上+線下”混合式教學，另一方面強化學生的實踐操作訓練。課程從課前預習、課中講授與討論、課后實踐三個環節不斷強化學生對知識的掌握程度及應用能力。

課程采取線上線下混合式教學方式組織，課前預習選用中國大學MOOC 平臺中，與教材配套的國家精品課程《Python 語言程序設計》。在學生預習的基礎上，課中采用講授與互動的方式。首先采用引例導入、實例解析等教學手段，在問題求解中，將問題化繁為簡，通過歸納、遞歸、模擬、約簡等方法，引導學生學習如何求解問題的思維方法，不斷提升學生的計算思維能力。其次在理論課堂中，通過學校網絡教學平臺(http://sxtcm.fanya.chaoxing.com/portal)的“選人”課堂活動組織課堂提問，發布“隨堂提問”檢驗學生課堂知識掌握程度。

課程采用“理論+實踐”的方式，不斷強化學生的實踐能力。為了彌補課程實踐課時不足的缺陷，課程選擇頭歌實踐教學平臺，圍繞課程知識點設置了10個實驗項目任務及來自實際應用的72 個實踐題目，每個實驗題目設置一個關口。以沖關的方式，讓學生運用所學知識分析并解決問題，體會其中的快樂，不斷激發學生實踐操作的主動性和自覺性，在實踐中強化學生計算思維訓練。也促使學生自我探索、不斷學習，逐步提高分析問題、使用程序手段綜合解決問題的能力和水平。在問題求解中不斷激勵學生知難而進、堅持不懈，培養學生精益求精、協作共贏的綜合能力。

（四）課程評價采用形成性評價+終結性評價

課程評價是確定課程的教學計劃達到教育目標程度的一個過程[7]，包括評價內容、評價方式、評價目的和評價主體四個方面，是衡量課程建設的價值標準，也是改進課程實踐的重要導向[8]。

為考查學生對課堂知識的接受程度和應用能力，課程評價采用形成性評價+終結性評價的方式開展，其中，形成性評價占比30%，終結性評價占比70%。形成性評價中，課堂考勤、隨堂練習、課堂提問等方式重點考查學生學習活動的參與度，通過實驗報告、項目作業考察學生學習任務的完成度以及個人活動對他人學習的貢獻度。因教學全過程貫穿于教學平臺中，隨著教學活動的開展，形成性評價已實時動態地在平臺中產生，課程結束后，再通過在線期末考試，形成學生的課程評價結果，具體見表2。

表2 課程評價

三、教學改革成果

通過教學改革的實施，改善了課程課時少、學生課程參與度低等問題。近三學期學生課程評價如圖3 所示。

圖3 近三個學期學生課程評價

從課程評價可以看出學生學習的參與度、完成度、貢獻度以及技術應用能力有了大幅提升，學習的課程學習積極性不斷提高。在課程結束后組織的課程反饋中，學生認為課程教學方法注重學生思維的引導、注重學生完成任務能力的培養，教學方式新穎、教學手段豐富，為學生提供了思維空間，充分調動學生參與實踐。由此可見，學生對計算思維的理解認識不斷提高、運用計算機分析解決實際問題的能力都有很大的提升、學生的創新意識不斷增強，基本達到了培養學生計算思維和將計算思維融入學生專業應用的效果。

四、結束語

隨著教育信息化進程的推進，高校教育教學改革面臨著新的挑戰，傳統的教學模式已很難滿足新時代高校教育教學要求。本文以Python 語言程序設計課程為基礎，以建設一流課程為目標，以解決課程教學痛點問題為目的，積極構建基于計算思維的線上線下混合式教學模式。實踐表明，將計算思維引入混合式教學，以學生為中心，從學生學情分析、教學計劃擬定、教學資源建設、課程教學實施及課程評價管理等方面進行教學改革與探索研究，可有效改善課程教學中課時少、課堂容量大導致知識傳遞深度不夠、學生課堂參與度低、因材施教難等教學實際問題，有效提高課程的兩性一度。