| 标题 | 基于成果导向的“Python程序设计”教学设计 |
| 范文 | 刘梅彦+徐英慧+周淑一 摘要：针对Python程序设计课程教学中学生学习动力不足、学习效果欠佳的状况，以“成果导向”教育理论的核心理念为指导，遵循“反向设计，正向实施”的原则，对经济学专业的Python程序设计课程的教学目标、教学内容、教学策略、教学实施过程和学习成果评估方案进行了设计。实践表明，该教学模式能够激发学生的学习兴趣、提升学生利用Python语言解决实际问题的能力，课程教学取得了较好的效果。 关键词：成果导向；教学设计；Pvthon；反向设计；混合式学习 随着社会信息化的飞速发展，越来越需要对各种经济数据进行分析和处理，以期得到支持经济决策、获知经济发展趋势等的结果数据。因此，能够使用计算机软件技术处理、分析数据，已成为经济学及相关专业学生的必备技能。Pvthon语言因其设计理念先进、简单易学、强大的数据处理能力和丰富的第三方开源库的支持，近年来被国内外各高校很多专业纳入各自的课程体系。我校从2016年开始，为经济学专业开设了“Py-thon程序设计”课程。虽然任课教师认真教学、投人地备课辅导，但初始的教学效果却不近人意。经过与学生深入交流，发现学生的学习目标模糊，对学完Python后能做什么很茫然，导致学习动力不足，直接影响了学习效果。由此，授课教师必须以目标为导向，重新对课程进行设计，也就是要解决为什么要教、教什么、教师如何教、学生如何学、如何评价学生学习成就等问题。目前我国高校正在实施的“成果导向”的工程教育改革，正好为本课程的改革指明了建设思路和实施策略。在“成果导向”核心理念指导下，经过一个学期的教学实践，“Python程序设计”课程教学取得了较好的效果。 1“成果导向”的核心理念 成果导向教育（0utcome based education，OBE），亦称目标导向教育。OBE于1981年由Spady等人提出，并很快得到了人们的重视与认可，已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流教育理念。我国自2013年6月也启动了“成果导向”教育理念引导的工程教育改革，各高校相继展开了“成果导向”教育教学改革，并初见成效。 OBE是指，教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果（Learning outcomes）。这里所说的成果是学生最终取得的学习结果，是学生通过某一阶段学习后所能达到的最大能力。OBE强调如下4个问题：1）我们想让学生取得的学习成果是什么？2）为什么要让学生取得这样的学习成果？3）如何有效地帮助学生取得这些学习成果？4）如何知道学生已经取得了这些学习成果？这就要求我们必须明确学生的学习成果，明确社会对学生的期望，明确必须采取的教学策略和成果评估方法。 “成果导向”的教育摒弃了传统教学中过分关注知识学习而忽视实际问题解决能力培养的弊端，可以更好的指导教师的教育教学实践，提高教学效果。 2基于成果导向的“Python程序设计”课程的教学设计 课程教学是达成学生学习成果中的知识、能力、素质结构的途径，教学设计是课程教学实施质量的前提和保证。在“Py-thon程序设计”课程的教学过程中，以“成果导向”教育理念为指导，从经济学专业的培养目标出发，对教学的各环节进行反向设计，形成了如图1所示的基于成果导向的“Python程序设计”课程教学设计思路。 在图1中，“Python程序设计”的课程目标依据对应的毕业要求而确定。毕业要求中与“Python程序设计”课程相关的各项指标点为毕业生搭建了一个局部能力结构，而这个能力结构的实现依托“Python程序设计”课程。依据课程目标确定教学内容，教学内容又决定了应采用何种教学策略实施课程教学，教学策略又影响着具体的教学过程。课程教学评价用于评价“Python程序设计”教学结果与毕业要求的符合度和达成度，课程目标、教学内容、教学策略和教学过程根据教学评价反馈的信息，不断得到改进，从而提高学生的学习成效。 2.1“Python程序设计”课程的教学目标 “Python程序设计”课程是经济学专业的一门通识课程。在经济学专业的培养方案中，“Python程序设计”课程对应如下4项毕业要求：（1）要求学生具有公共知识与能力；（2）问题分析能力；（3）信息获取；（4）團队能力。 另外，在经济学专业的实践类课程“经济数据分析及软件应用课程设计”是本课程的后续课，它要求学生具备“信息获取能力”，并能够采用基于经济研究工作中基本的数量分析方法对经济数据进行分析。此课程影响了“Python程序设计”课程的教学目标。 针对这4个毕业能力要求，和后续课程的需要，最终形成了本课程的5个教学目标。目标1：训练学生掌握Python语言的基本语法、基本操作以及程序设计的基本概念与编程方法（对应毕业要求1）；目标2：训练学生对一般计算问题的建模能力和利用Python程序解决计算问题的能力（对应毕业要求1）；目标3：训练学生运用模块化思想设计较复杂的程序的能力（对应毕业要求1和2）；目标4：训练学生初步掌握运用Python语言进行科学计算与可视化的能力（对应毕业要求2）；目标5：训练学生初步掌握Python获取网上数据的能力（对应毕业要求3）；毕业要求4与每个教学目标都相关。该教学目标强调训练学生的问题建模能力、使用Python解决实际问题的能力，符合“成果导向”教育的要求。 2.2课程内容的设计 分析课程的教学目标可以看到，前3个教学目标是递进关系，第4、第5个教学目标是对Python的综合运用，尤其对经济学专业所要进行的数据获取和分析有很强的实用性。针对本课程及相应的深化课程的教学目标，以嵩天等编写的《Python语言程序设计》（第2版）教材为基础，我们确定了本课程的教学内容，以及完成这些教学内容所需要的教学时数。 本课程总体教学内容划分为三个阶段。第一阶段为“入门阶段”，对应“目标1”和“目标2”；第二阶段为“深入阶段”，对应“目标3”；第三阶段为“应用阶段”，对应“目标4”和“目标5”。每个阶段的教学内容设计如下。 （1）第一阶段，“入门阶段”，安排22学时。 初识Python语言、Python程序开发环境、程序设计基本方法；Python程序实例解析和语法元素分析；基本数据类型f数字类型、字符串类型）及应用；使用math库解决一般计算问题；使用turtle库绘制任意图形。程序控制结构（算法流程图、分支结构、循环结构）；random库的使用；程序的异常处理。 （2）第二阶段，“深入阶段”，安排20学时。 函数和代码复用，组合数据类型（序列类型、集合类型、映射类型），datetime库和jieba库的使用；文件和数据格式化；PIL库的基本使用；jSOn库的基本使用。 （3）第三阶段：“应用阶段”，安排6学时。 科学计算与可视化；numpy库的使用；matplotlib库的使用；网络爬虫与自动化；requests库的使用；beautifulsoup4库的基本使用。 2.3课程教学策略设计 教学策略是为实现教学目标而制定的、付诸于教学过程实施的整体方案，它包括合理组织教学过程，选择具体的教学方法和材料，制定教师与学生所遵守的教学行为程序。 为有效开展基于“成果导向”的教学，教学策略设计应着重考虑5个方面：（1）在教学过程中应关注学生学到了什么、学生能做什么。（2）强调个性化教学，充分考虑每个学生的个体差异，要在时间和资源上保障每个学生都有达成学习成果的机会。（3）强调以学生为中心，教师应该善用示范、诊断、评价、反馈以及建设性介人等策略，来引导、协助学生达成预期成果。（4）强调合作学习。将学生之间的竞争转变为自我竞争，即让学生持续地挑战自己，为达成顶峰成果而合作学习。（5）强调给学生布置具有挑战性的任务，让学生展示思考、质疑、研究、决定和呈现的能力。 基于上述考虑，结合Python课程的教学目标，我们确定了以基于混合式学习的案例教学为核心的教学策略。 案例教学法非常适合Python程序设计教学。采用案例法教学，可以使学生在具体案例的学习中将需要掌握的知识，以及分析问题、解决问题的能力内化为自己的知识和能力，能够很好地促进课程教学目标和学生学习成果的达成。 混合式学习方式优势明显，由于它把传统学习方式的优势和在线学习的优势结合起来，既能发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又能充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。这种以学生为中心的教学模式，能够提供多样化的学习环境和丰富的学习资源，使学生通过主动学习达到知识的建构和学习成果的获得。 基于混合式学习的案例教学，要抓住课前、课堂、课后三个教学环节，做到课前充分准备、课堂深入探究、课后评估反思。 课前环节：教师首先准备本节课相关知识点学习视频、文档等素材和在线测试题目；精选教学案例，设计相应的问题；布置学习任务；最后将根据学生的预习反馈调整教学安排。学生则是在线观看教学视频、阅读文档、做在线测试题目；阅读教学案例，小组讨论教师在案例中的提出的问题；以小组为单位回答案例问题。 课堂环节：教师首先导人案例，引起学生的学习兴趣；讲解案例，对案例进行重点难点分析，使学生明确本堂课的学习目标；然后，教师组织学生以小组为单位讨论案例问题并展示讨论结果；教师随之引导学生改造和拓展案例，学生小组则展开自主探究，再次展示探究成果，教师进行归纳总结，实现拓展案例。 课后环节：学生进行课后复习，完成作业；教师答疑解惑，批阅学生的作业，并评估学生的学习成果。学生查看自己的形成性评价结果，反思学习。 2.4教学实施 混合式学习离不开网络化的教学环境支撑，如课前课件和资料的推送、课堂的交互练习和课后的反馈等。中国大学MOOC教学平台以功能全面、方便易用、课程资源丰富等优点，受到广大师生的欢迎，而且，北京理工大学嵩天老师团队制作的“Pvthon语言程序设计”MOOC课程更是质量高、内容丰富。依托此MOOC课程平台，我们为每个知识单元都精心设计了教学案例，让学生在案例问题求解中逐渐掌握每个知识点，并最终达到所有教学目标。 基于混合式学习的案例教学，是以学生为中心，围绕案例展开的教学。教师的讲授是与学生课前自主学习、课堂上的小组合作交流紧密结合在一起的。下面结合具体实例给出在课堂讲授过程中实施案例教学的过程。 就以第一个Pvthon程序实例解析——“Python蟒蛇绘制”为例。对学生来说，什么是模块化编程？什么是面向对象编程？什么是计算生态？这些概念、知识，若照本宣科讲授，效果很差。因此，我们通过“Python蟒蛇绘制”案例，引出上述概念和编程思想。 该案例中绘制蟒蛇需要使用Python的Turtle函数库。因此该案例引出的知识点有：图形绘制、对象方法的引用、模块编程思想、for循环语句、用户函数的定义与调用。 案例拓展对于启发学生的创新思维很有帮助。本案例中，拓展讨论：若要求案例程序改变蟒蛇的颜色，该如何处理？若要求改变蟒蛇的大小尺寸如何处理？若要求一次运行就绘制多条蟒蛇，又该如何处理呢？如何把蟒蛇绘制的程序代码独立出来呢？这样，启发了学生的想象力，使学生通过案例拓展过程不断深化了对知识的理解，提升了问题求解能力。 針对拓展的案例，组织学生进行小组合作讨论、自主探究、从教材或网上查阅资料，寻求解决方案。然后以小组为单位展示解决方案，其他小组可以进行质疑、补充、修正。这样使课堂充满了一种师生之间、生生之间和谐交流的学习氛围，学生在收获知识、训练思维、增长能力的同时，领悟知识的美，激发学习的学习热情。 案例设计结合学生所学专业，是激发学生学习兴趣的关键，因为这样做会使学生对Python程序设计在课程体系中的地位、作用更清晰明了。学生学习Python时也不再迷茫，因为他们知道什么时候用、如何用Python语言来解决专业学习中遇到的数据处理（如从组数据中求中位数、平均数、方差等）问题。 2.5学习评价 学习成果评价是一种以改进教学与学习、提升高校人才培养质量为目标的系统化与科学化的评价过程，它对于教学质量的提升具有激励与导向的作用。 评价方式与评价内容相对应，描述性知识采用选择题的形式进行考核，程序性知识和编程能力采用在线编程的方式进行考核。重视形成性评价，对学生在课前、课中、课后、期中、期末等不同阶段进行连续的客观评价、分析和判断，以获得学生学习增值的证据，从而全面评价学生的学习质量和效果。评价手段主要包括Python程序自动评测（OnlineJudge）、实验报告文档、期末考试纸质卷面。课程结束后进行期末考试，得到学生的总结性评价。课程总的评价结果由平时成绩（15%）、实验考核成绩（25%）和期末考核成绩（60%）构成。 3结束语 以“成果导向”教育理念为指导、遵循“反向设计，正向实施”原则设计的“Python程序设计”课程，改变了以往程序设计类课程内容枯燥、为学而学的局面，把课程的教学内容和目标与学生的的毕业成果关联起来，采用与课程内容和目标适应的教学策略，让学生始终清楚自己要达成的目标。并通过融入到教学过程中的形成性评估，根据评估反馈的结果，学生能及时了解自己的学习状况，教师能及时发现教学中存在的问题，使得课程教学始终处于一种持续改进的状态，教学质量不断提升。随着对“成果导向”理念的深入理解，我们将不断改革“Py-thon程序设计”课程的教学，为更好地培养满足社会需求的应用型人才服务。 |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。