第 11 期
2020 年 11 月 10 日
计算机教育
Computer Education
中图分类号：G642
30
文章编号：1672-5913(2020)11-0030-05
以学为中心的Python 程序设计在线教学组织方案
梁爱华，王雪峤，徐歆恺，倪景秀
（北京联合大学 工科综合实验教学示范中心，北京 100101）
摘 要：为落实教育部应对新型冠状病毒肺炎疫情防控下开展大规模在线教学的新举措，针对Python 程序
设计课应用性强的特点，分析本校学生学情，基于异步SPOC 和在线实践平台，从整合教学资源、注重交互反馈、构建分层任务、创设学习情境等方面，阐述以学为中心的在线教学组织实施方案，从学生反馈来看实施效果较好。
关键词：以学为中心；Python；在线学习；SPOC
基金项目：北京联合大学教育教学研究与改革项目（JJ2020Z008）；教育部产学合作协同育人项目（201901134055）。第一作者简介：梁爱华，女，副教授，研究方向为模式识别，******************。
0 引 言
2019年底，由于我国出现新冠肺炎疫情，为防止疫情进一步蔓延，教育部印发了《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，鼓励高校依托各级各类在线课程平台，校内网络学习空间等，积极开展线上授课和线上学习等在线教学活动，保证疫情防控期间教学进度和教学质量，实现“停课不停教，停课不停学”[1]。
疫情期间，对于师生身在各处，没有了面授课堂，教学活动变成了以学生为中心，教师由教学者转变为助学者。这种情况下，调动学生自主学习的积极性和主动性至关重 要[2-3]。Python 程序设计[4]作为一
门实践性和应用性很强的课程，依托现有的网络资源，组织好学生的学习，并通过实践平台及时掌握学生的学习情况，以此来指导学生有针对性地学习和探索非常重要。采用什么方式组织在线教学、运用哪些手段获得学习反馈，以及如何帮助学生管理好自己，并调动学生内在学习动力、提高自主学习能力，都是需要考虑的方面。
只有这样，才能满足教育部关于在线教学组织文件中的保障在线学习与线下教学质量实质等效的要求[5]。
1 整合教学资源，适应学生自主学习需求
学习资源是在线学习的前提，但是仅提供学习资源是不够的。按照教学过程，在线教学可以分课前、课中、课后3个阶段，结构如图1所示。根据学生特点准备教学资源非常重要。课前做到了解学情，准备充分，课中直播梳理知识点，促进深入理解，课后则通过练习和作业检验学习效果，并提供个性化答疑。
补充微课
资源
定制讨论话题
充实实践题库
签到 练习 问题 反馈 直播 精讲
课前
课中 课后 练习 作业 个性化 答疑
图1 在线教学组织结构图
第 11 期
31
专题策划——线上教学（七）
1.1 依据学情定制微课资源
以学为中心必须依据学生特点，定制符合本校学生的资源。本课程依托的国家精品在线开放
课“Python 语言程序设计”[6]
有完整的内容体系。学生可以充分利用在线学习自定步调的优势，通过视频回放，达到强化学习、巩固知识的目的。
对于地方应用型高校学生，根据学生基础及接受能力，需适当补充某些知识点的微视频，通过实例讲解加深学生的理解。例如：对于字符串切片知识点，初学者不易理解，对于每个参数的含义，及实际切片的运行效果，可以在实操环境下运行演示，并录制成微课，补充到SPOC 视频资源。对于该知识点有疑问的学生，可以通过观看相应的微课，加深理解，是对于MOOC 资源的很好补充。将课后作业讲评以微视频形式录制，可以根据学生作业中出现的问题，有针对性地讲解，作为学生课后自行订正作业、自主学习的资源。这样能充分发挥SPOC 私有定制的特点，更好地服务本校学生。1.2 建立渐进式实践题库资源
对于程序设计课程，教学质量的高低，主要是看学生运用知识解决实际问题能力的高低。而能力的提高，主要是靠学生学、思、知、行紧密结合练出来的、悟出来的。
对于Python 程序设计这门实践性很强的课程，如果没有编程实践，就不可能有好的学习效果，尤其是疫情期间学生各自在家学习。在线的编程实践平台可以让教师更好地了解学生对课程内容的掌握情况，提高学生的程序设计能力，本
课程采用Python123平台为学生布置练习和作业。
按照各单元内容，提前做好客观题和在线编程实践题库非常必要。同时还要注意各单元内，题目的难易程度，做到各层次均涵盖。题库建设采用教学团队成员分工合作的形式，通过交叉试做进行验证，放在
校内题库中共享。
1.3 通过直播精讲引导深入理解
除了提供视频及题库资源，教师通过直播精讲梳理的资源也是必要的。因为学习不是“装入信息”，而是调动、综合、重组、改造头脑中已有的知识经验，对所接受到的信息进行理解、解释和消化吸收，生成自己的理解和意义。在家观看线上学习视频，很容易使学到的知识陷入碎片化状态，不利于知识被系统地、概念化地吸收。教师通过直播，梳理教学内容脉络，解析重点难点，使零散的内容系统化，促进深入理解[7]。
例如字符串的知识点零散，字符串及操作的精讲可通过思维导图梳理零碎的知识点，让学生头脑中串联起字符串从表示到存储，再到内置函数和方法等一系列知识点。关于字符串及操作的知识点梳理思维导图如图2
所示。
2 注重交互反馈，了解学生疑惑
学生在家听课很难保证教学的效果。需要运用一些互动手段了解学生的学习情况，从而更好地提高教学质量。与传统课堂授课相比，在线教育可以提供更加丰富多元的交互方式。
图2 字符串及操作知识点梳理
2020
32
计算机教育
Computer Education
2.1 课堂讨论收集反馈
学生在SPOC 平台观看视频后，是否每节课都听懂了？学生认为的难点在哪里？想要保证在线学习的效果，那一定要了解这些问题。在SPOC 课程内容中增加课堂讨论，来收集学生的学习反馈，可以为教学安排提供依据。同时了解学情，也便于教师有针对性地进行答疑辅导。更好地促进以学生为中心的教学实施。
SPOC 讨论区还是一个促进学生交流的平台，对于通识程序设计课程，全校不同专业的学生都要学习该课程，讨论区正好可以为不同专业学生的交流提供平台。从Python 在本专业的应用场景，到学习的课程内容与专业中某个问题的结合点，这些都可以作为引导不同专业学生间进行互动交流的话题。
2.2 多渠道疑问收集
慕课堂的练习，能以选择题、判断题、填空题等客观题形式方便地考查学生。对于SPOC 视频的学习效果，尤其是重点概念等知识层面的掌握情况，可以通过该方式进行课前测试，测试情况可以为精讲重点内容准备提供参考。
引导学生提出问题，是学习很重要的一步，也是引导学生思考的方式。Python123平台提供的课程问答区，如同一个论坛，学生可以提问，还可以互问互答。教师可以方便地通过该平台了解学生疑问。
每次直播课前，还可通过企业提供的收集表功能，可以收集学生的疑问，便于在直播精讲后有针对性地解答。
3 构建分层任务，激发学生学习动力
贯彻“以学为中心”的理念，就需要激发学生自主学习的动机，设计以学为中心的驱动式任务，更多放权给学生实践、反馈和思考。
按照维果斯基的“最近发展区理论”，学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平，指独立活动时所能达到的解决问题的水平；另一种是学生可能的发展水平，也就是通过教学所获得的潜力。两者之间的差异就是最近发展区。教学应着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发
挥其潜能，超越其最近发展区而达到下一发展阶段的水平，然后在此基础上进行下一个发展区的发展。
任务设计充分利用“最近发展区理论”，设置考虑层次性，通过设定不同难度的任务，逐渐引导学生向更高的难度挑战。教师为学生铺设台阶，引导学生逐步迈向上一层。为激发学生积极性，任务还要尽量考虑趣味性和实用性。在完成基础任务后，获得了成就感，接下来学生会更有信心去完成更有挑战的任务。
实践平台提供了练习和作业两种形式的任务。练习和作业的区别在于，练习一般提供答案解析或较为详细的解决思路提示，引导学生运用所学知识进行编程练习解决基本问题。当练习遇到困难时，学生可以根据提供的提示和解析，到自己存在的问题，自行解决。这在没有面授课答疑的情况下，能很好地帮助学生培养分析问题、解决问题的能力。而作业的解析只有在提交截止后才能看到，布置后需要学生自行思考并实践解决。
作业的形式又分为基本任务和挑战任务。例如函数的定义与调用，设定了分层任务：对于简单任务以练习形式给出，提供编程模板，仅需补充子函数，训练学生函数定义的基本方法；对于基本任务，要求学生在不给出编程模板的情况下，自己定义和调用函数，通过程序填空题型引导，然后进行独立编程；对于提高任务，则要求学生在不给编程模板的情况下，根据问题，自己分析，考查运用多返回值或可变参数以及函数的嵌套调用。关于函数定义与调用的分层任务举例如表1所示。
表1 分层任务举例
任务类型
知识点
题型
应用层次
练习
函数定义
方法选择题、模板编
程题初步应用（单参数，
字符串截取在线
单返回值）作业
函数定义和调用程序填空、无模
板编程基本应用（多参数，不同返回类型）挑战
函数嵌套调用
无模板编程
综合运用（多返回值，可变参数等）
第 11 期33
专题策划——线上教学（七）
4 创设学习情境，促进学生自我管理
4.1 创设互助学习情境
知识是主动建构的，无法通过教学过程直接灌输给学习者。学生只有主动参与到整个学习过程中，通过协商、会话、沟通等方式，在互动中才能建构知识的意义。在课堂上，互动表现为学生与老师之间、学生与学生之间的相互交流和沟通。正是在与老师、同学之间的交流和讨论中，学生可以不断完善和深化对知识意义的建构，不断提高自己的认知能力。
疫情期间，学生居家学习，没有与同学和老师面对面的交流机会，创设线上交流和互助学习情境非常必要。Python123实践平台问答区提供了互助学习情境，鼓励学生积极提问，并相互解答，鼓励学生互助学习，形成好的互助氛围。教师则可以通过平台提供的加分功能鼓励学生，并适时参与进去，完善解答或纠正错误等。对于好的回答，老师给予肯定，不足的地方及时给予更正。
SPOC讨论区为学生提供了交流平台，但没有固定主题。慕课堂的课堂讨论，则可以让教师就某个主题组织学生集中进行讨论。例如，在函数的定义和调用这节，可以组织“函数的作用及模块化思想”为主题
的讨论。引导学生从函数的功能及作用（知识方面），使用函数带来的模块化，分而治之思想的理解（解决问题的应用方面），以及分而治之思想对于学习生活中处理问题带来的启示（运用思维方法的素质提升方面）进行讨论。函数中蕴含的软件设计模块化方法及分而治之思想，通过讨论的形式，引导学生从问题的方法论出发，在遇到复杂问题或较大困难时，可以运用该思想，分而治之，逐个分解。4.2 多措施提高学生自我管理能力
居家学习，学生的自我约束力较差，因此，培养学生自主学习的技巧和习惯是保证在线学习效果的重要方面。知识的获取一般是在一定的规约情境下进行的。居家学习中，学生周边缺乏教师的督促和同学之间的互相监督，加之网络上的各种消息，都会成为高效学习路上的障碍。教师可以通过一些方法督促学生学习，提高其自我管理能力。
运用慕课堂工具按时组织学生签到，让学生有上课的仪式感，同时督促学生应该上课了，使其快速进入学习状态。教师还可以把视频学习情况反馈给学生，通过同学间的互相监督，促进自我管理。反馈内容可以包括以下2点。
（1）视频学习完成情况，根据SPOC数据统计，包括学习时长、视频个数。表扬完成规定学习内容的学生，提醒个别没有完成学习的学生。
（2）视频学习效果，根据课前测成绩统计，表扬满分的学生。
Python程序设计中“天天向上的力量”实例，在讲授循环知识的同时，使学生明白了“不积跬步无以至千里，不积小流无以成江海”的道理，学生除了学会如何计算每天进步一点点的力量，也惊讶于持续努力的力量。这时，为了提高学生自我管理和自主学习能力，教师发起了“践行天天向上的力量”为主题的每天进步一点点打卡活动，即通过打卡的小程序，每天花5min巩固一个知识点。该活动获得了学生积极响应，对促进学生提高自我管理能力，起到了较好的作用。
5 实施效果
在线教学实施10周后，笔者通过问卷调查，了解学生对于在线教学方案实施效果的反馈。问卷设计包括教学资源、直播讲解、学习反馈、促进自我管理等方面，其收集了51份有效问卷。对教学资源及直播讲解的统计结果如图3所示。对于教学资源满足学习需求方面的满意度约85%，对于直播讲解促进知识的深入理解方面，满意度100%。这充分表明在线学习除准备充分的资源外，直播讲解对于引导学生深入理解知识点的重要性。对于问题收集及分层任务实施的统计结果如图4所示。学生对于当前问题反馈的充分有效性方面满意度约为92%。对于分层任务实施的满意度约为80%，主要原因是有的学生自主性较差，对于各层次任务完成积极性不够，还需个别引导，进行个性化的答疑，分层任务的设置还需更精细。对于促进自我管理的统计结果如图5所示。学生普遍认为慕课堂的签到和练习讨论等能有效督促自己学习。约85%的学生认为每日打卡活动有助于促进自我管理能力的提高。
2020
34
计算机
教
育
Computer Education
图3 对教学资源及直播讲解的反馈
图4 对问题收集及分层任务的反馈
图5 对促进自我管理能力的反馈
6 结 语
在线教育平台为当前疫情环境下的在线教学组织提供了技术支撑，但视频资源仅完成了
知识的传递过程，获得学生学习的反馈，以及引导学生对知识加深理解并应用，需要教师的精心设计和各种平台的灵活运用。
如何通过分层任务激发学生学习
的内在动力以及创设教学情境，让学生感受到互助学习的氛围，消除居家学习的孤独感，进而提高学生的自主学习能力，都是保证在线教学效果的重要方面，值得进一步思考和探索。
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部. 关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见[EB/OL]. [2020-02-05].
http: //www. moe. gov. cn/srcsite/A08/s7056/202002/t20200205_418138. html.
[2] 王渊, 贾悦, 屈美辰, 等. 基于“见屏如面”在线教学的实践与思考[J]. 中国医学教育技术, 2020(2): 138-142. [3] 焦建利, 周晓清, 陈泽璇. 疫情防控背景下“停课不停学”在线教学案例研究[J]. 中国电化教育, 2020(3): 106-113. [4] 嵩天, 彭远红, 宋文婷. 理解和运用计算生态 推动Python 语言教学改革[J]. 计算机教育, 2017(8): 6.
[5]中华人民共和国教育部. 疫情防控期间做好高校在线教学组织与管理工作[EB/OL]. [2020-02-05]. http: //www. moe. gov. cn/jyb_
xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2020n/2020_zt03/zydt/zydt_jyb/202002/t20200205_418131. html. [6] 嵩天. 以在线开放课程为引领的大学课程改革新模式[J]. 中国大学教学, 2019(11): 13-17. [7] 李璇律, 田莉. 建构主义视域下的深度学习[J]. 教学与管理, 2019(12): 1-4.
（编辑：赵 原）

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。