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主体思维导向视角下的Python课程教学探索

范文

杨帆丁晓剑刘禹锋刘健

摘? 要：当前Python程序设计语言课程教学没有充分考虑到学生的需求，因此提出将认知启发融入构成主体思维导向的Python课程教学方法。该方法在通过利用“学生主体为中心，教师为辅导”构建具有层次导向的教学环节中，形成具有逐次递进的三层教学环境机制;同时在整个教学模式中，实行一种动态量化评价考核机制。教学实践表明，该方法能够有效提升学生的计算思维能力，以及学生的自主创新能动性。

关键词： Python程序设计; 高等教育; 主体思维; 计算思维; 教学机制

中图分类号：G642? ? ? ? ? 文獻标识码：A? ? ? ? ? 文章编号：1006-8228（2021）02-74-03

Abstract： The Python programming language course teaching at present does not fully consider the needs of students， a Python course teaching method that integrates cognitive inspiration into the subjective thinking guidance is proposed. The proposed method forms a progressive three-tier teaching environment mechanism in a hierarchical teaching link constructed with the concept of "student subject as the center and teacher as the assistant"; at the same time， a dynamic quantitative evaluation and assessment mechanism is implemented in the entire teaching model. The teaching practice shows that the proposed method can effectively improve students' computational thinking ability and students' initiative of independent innovation.

Key words： Python programming; higher education; subjective thinking; computational thinking; teaching mechanism

0 引言

计算机专业的学生在进行整个课程体系的学习过程中，无法避免程序设计语言的学习，而以往的高级语言不仅复杂同时细节知识点较多，给学生产生了抵制自主学习的心里，而无法充分激发创新分析问题的思维能力[1-2]。为此，Python语言凭借着语法简单、易掌握，逐渐成为主流程序开发设计语言之一;同时，随着人工智能、大数据等技术的快速发展，利用Python语言开发了一系列功能强大的类库，不仅减轻了学习者对深度学习、数据分析的学习，也提升了学习者的创新能力[3-4]。

本文提出主体思维导向的Python课程教学方法，对Python语言自身的特点以及结合授课专业学生的特点和学生的就业需求等多方位多角度进行分析入手，探索研究如何让学生快速掌握问题处理的过程和一般方法，培养学生动手解决问题的意识;学会利用Python编程思维进行相应问题的处理;同时学会解决一些通用问题和学科专业融合问题;从而使得学生在实验课程教学过程中，具备持续的用Python动手解决问题的学习创新能力。

1 主体性认识导向的Python课题教学模式

传统教学模式不仅教学方式、方法、内容上都极易导致学生自主能动性缺失，无法实时根据自我主观兴趣融入课题环节，同时传统课程教学由于讲授时间和课程学时的限制，对于Python课程而言，很多学生学习到的内容只达到初级水平，无法满足所有学生的前期期待效果[5]。翻转课堂相对于传统课堂教学而言，不仅使得学生能够自主调整分配学习时间节奏，而且能够充分调动学生主体学习创新性和想象力，同时也使得学生和教师之间的课中互动性更强，加大学生对课程教学内容的内化作用[6]。而针对Python课程涉及的知识面宽而广，不同学生对课程前期期待目标不太一致，为此提出了一种主体性认知导向的翻转课题教学模式，核心内涵“主体归类、问题求解、兴趣引导、创新能力、团队协助、思维风暴”。

1.1 问题求解的课程教学资源构建

在线课程融合的主体性认知导向的教学模式，其首要问题即是构建课程的教学资源，学生在学习过程中，都具有一种探究预期目标，如果感觉课程教学内容与自己预期相差较大，则会导致兴趣缺少无法实时根据课程进度[7，8]。通过多角度融合的教学模式，可以让学生前期即可根据自己感兴趣的问题进行指导性学习，当前在线教学资源种类多，为了使得学生充分合理的利用教学资源，需结合学生个性化学习目标，充分利用当前已有的精品课程，来完善构建问题导向的教学资源。慕课中包含很多Python涉及到各种类别知识点的线上教学资源，这些教学资源不仅包含课程的教学视频、大纲、讲义、单元测试等内容，可以将这些资源进行类别归类整合完善，并结合当前实践应用场景，提炼出适合教学与学生实践的教学案例。这些教学资源不仅能让学生充满兴趣，而且有助于提升学生计算思维能力和自主学习能力。

很多在线课程在前期学生能很好的融入，而随着课程难度的加大，学生理解存在偏差，无法及时跟上课程进度，导致积极性下降;通过在构建的在线教学资源过程中，将线下学生反馈的难点问题作为导向来更新相应教学资源，更新的教学资源可通过嵌入自录视频等各种方式使得学生自然过渡，解决难点问题。同时在构建教学资源过程中，为了使得学生能够发挥创新能力，需要融入一些有易于提升学生分析问题能力的案例资源，这些资源不仅可以巩固当前学习知识点，还可以回顾前期相关内容。

1.2 多角度多环节融合的教学模式

为了能够让主体性期待方向和课程进行匹配，使其能够积极参与课程学习，需要有机融合学生主体和教师主体之间的内联性，而这个内联性可通过主体性认知方式有效内化。如图1所示，在整个教学实施过程中，分为“课前-课中-课后”三个环节，这三个环节以主体归类为教学内涵，问题求解为教学准则，兴趣引导和团队协助是教学方法，创新能力和思维风暴是教学目的。结合翻转课题，能够合理调动学生主体的积极性，进而培养学生分析设计和解决问题能力，加强学生主动再学习能力。

在Python翻轉课堂的整个教学环节过程中，前期需要准备低阶的目标构建教学资源，主要包含基础语法知识，该过程是必不可少的，由于学生在课程学习前期，已有大概相对目标主体性思维学习范畴，为此在该环节过程中串插着各个前沿知识，激发学生主体性思维意识实时引导，其当前所学知识一直处于目标学习范畴中。通过学生主体的期待目标进行归类划分几个大类别，这些大类别主要根据Python的应用范围，如：有的学生主体想着重学习网络爬虫、数据可视化等相关内容，那么可以把这些划分为一个属于数据分析这个大类。再在这个大类中为了充分调动学生学习的积极性和实践性，进行小组划分，从而属于这个大类的各个小组都能进行思维风暴，讨论相应课题。

将各个小组反馈的信息整合汇聚到对应的大类中，这些信息即可反馈到课中（线下）来着重讲解，并进行相应的指导，同时根据反馈的信息优化低阶目标逐步过渡到高阶目标，从而逐步提升学生的计算思维能力。学生主体通过将疑难问题实时地在课中导出，解决当前瓶颈问题，并和当前归属的类别的各个小组讨论交流，演示当前进展，提升学生主体的存在感。课后通过整合反思教学资源，根据学生反馈的信息合理安排阶段性任务，同时为了实时调整课前教学资源信息，通过线上的教学工具分析挖掘学生的学习状况，对教学方案和教学资源进行及时修改完善，并针对性的设计相应的指导方案。

2 动态量化评价考核机制

为了能够充分考核学生在整个教学环节中学习情况，采用一种动态量化的考核机制，如表1所示，该方式能够使得学生在整个教学环节中边学习、边进行考核，而且在动态过程量化考核中，考核方式多样化如对学生自主性学习状态、发散创新性计算思维等都可以纳入考核范围;该方式能够避免传统考核方式中单一僵硬化，不能将学生实时融入到教学环节中。在授课过程中，首先上课环节充分利用新型媒体资源，比如通过“雨课堂”在线教学工具，提前将所要讲授的相关内容发布到各个学生主体中，可以在课前留出“讨论性话题”，有待上课过程中进行讨论;或者课件中待补充完善知识点，如“序列解包如何应用于列表和字典中，以及能否应用到函数参数传递”，让学生利用课前时间进行自主性思维，挖掘课中没有教授到的相应内容。

Python课程教学重点是计算逻辑思维能力的培养以及团队协作性、创新性的培养，为此在动态考核过程中，利用学生主体性的个人期待目标进行聚类分组，再在各个大类中进行相应的随机小组分配;对各个小组进行导向性课题项目辅导，实时监督项目进展情况，了解各个小组的学习状况，进行动态时序性考核。根据学生主体的学生状态，对每个环节合理分配相应的权重系数，使得整个教学环节都能够包含动态时序的考核要素，不断激发学生的学习积极性。

3 结束语

本文通过将主体性思维方式融入到Python课程教学环节中，利用课题的内核“学生主体为中心，教师为辅导”构建具有层次导向的教学生态环境中，形成具有逐次递进的三层教学环境机制，该机制能够时刻反馈教学环节中出现的问题，从而有助于及时调整教学方案。将学生主体的兴趣嵌入到教学生态环境中，培养学生的自主学习能力，激发学生的团队协助及创新思维能。同时在整个教学模式中，实行一种动态量化评价考核机制，该考核机制涉及到整个课程教学生态环节中，充分体现学生为主导的教学内涵。

通过基于主体思维导向的教学探索已在实际的Python及数据分析课程中逐步展开，教学实践表明，该教学方式不仅有助于学生Python知识的学习，也进一步提升了学生的计算思维能力和自主创新能力。后期，我们继续探索Python的多元化教学创新模式，推动Python课程教学的研究和发展，达到培养新工科环境下实用创新性人才的目标。

参考文献（References）：

[1] 陈杰华.基于计算思维的Python语言实验设计与实施[J].计算机教育，2020.2：12-15

[2] 嵩天，黄天羽.Python语言程序设计教学案例新思维[J].计算机教育，2017.12：11-14

[3] 李丽，王大勇，易俗，等.基于Python程序设计的多元化逐级式教学模式[J].计算机教育，2020.1：77-81

[4] 嵩天，黄天羽，礼欣.Python语言：程序设计课程教学改革的理想选择[J].中国大学教学，2016.2：42-47

[5] 张莉，金莹，张洁.多样化可扩展的Python教学体系探索与实践[J].计算机教育，2017.8：18-22

[6] 李林.面向综合应用能力培养的Python课程教学探索与思考[J].计算机教育，2018.9：64-68

[7] 黄天羽，嵩天.以图形牵引兴趣的Python案例教学方法与实践[J].计算机教育，2017.8：32-37

[8] 叶鸥，李占利，冯健，付燕，秦昳，史晓楠.基于DICE知识生态模式的Python课程教学实践[J].软件导刊，2020.19（8）：264-266

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