OBE-TOPCARES理...下Python语言教学改革_刘兆宏.pdf

第 39 卷 第 2 期 福 建 电 脑 Vol.39 No.2 2023 年 2 月 Journal of Fujian Computer Feb.2023 本文得到教育部2021年产学合作协同育人项目程序设计基础课程混合式教学模式研究与实践资助。刘兆宏，男，1968年生，教授，主要研究方向为软件工程、教育管理。E-mail:。OBE-TOPCARES 理念下 Python 语言教学改革 刘兆宏(成都东软学院高等职业技术学院 成都 611844)摘 要 Python 语言产生于信息时代，具有简洁、强大、高效等优势，现已成为计算机相关专业的第一门编程入门课程。但目前 Python 语言课程的教学方法及体系难以适应数据智能的新学科需求。为了提高教学质量，克服教学中存在的问题与弊湍，本文基于 OBE-TOPCARES 理念，以学生学习产出为导向，从确定课程学习目标、创新混合式教学模式和科学评价学生学习效果等三方面开展了 Python 语言程序设计教学改革实验。实践结果表明，教学改革受到了学生的广泛赞誉，学生的职业素质与工程实践能力均得以整体提高。关键词 产出导向教育；程序设计；混合式教学 中图法分类号 G642 DOI:10.16707/ki.fjpc.2023.02.029 Python Language Teaching Reform under OBE-TOPCARES Concept LIU Zhaohong(Chengdu Neusoft University Higher Vocational and Technical College,Chengdu,China,611844)Abstract Python language is a product of the era of number intelligence,which has the advantages of simplicity,power,efficiency,etc.It has become the first introductory programming course for computer related majors.But the teaching method and system of Python language course are difficult to adapt to the new discipline demand of data intelligence.In order to improve the teaching quality and overcome the problems and disadvantages in teaching,this paper,based on the OBE-TOPCARES concept and guided by students learning output,has carried out the teaching reform experiment of Python language programming from three aspects:determining the course learning objectives,innovating the mixed teaching mode and scientifically evaluating students learning effects.The practice results show that the teaching reform has been widely praised by students,and students professional quality and engineering practice ability have been improved as a whole.Keywords OBE-TOPCARES;Programming;Mixed Teaching 1 引言 在“数智”时代背景下，尤其是大数据、云计算、深度学习等领域的推动，使得 Python 语言及基于 Python 的应用研究更加广泛深入。Python 语言程序设计已成为计算机相关专业的第一门编程入门课程。Python 语言因其简洁的语法规则、简单易学、编程高效等特点，对培养“数智”时代急需的大批计算机应用型人才至关重要。但如何进行教学改革来提高学生学习效果，使学生职业素养和工程实践能力整体提高是值得实践的。OBE（Outcomes-Based Education，OBE）理念又称“产出导向教育”或“成果导向教育”理念，主要关注课程结束后学生达成的能力1。通过对OBE 理念进行深入研究，建构了具有成都东软学院特 色 的 TOPCARES 能 力 指 标 体 系，提 出 了OBE-TOPCARES 一体化人才培养模式，并在全校范围内大规模实施2。OBE-TOPCARES 一体化人才培养模式重点关注学生学习成果，改变传统“听中学”的填鸭式教学模式，将学生预期能力目标达成作为教学设计的122 刘兆宏：OBE-TOPCARES 理念下 Python 语言教学改革 第 2 期 起点开展正向实施教学，实现基础知识、技能与素养一体化训练，将课程重心集中在回答学生学到了多少、怎样学、学得如何等基础问题。本文采用OBE-TOPCARES 教学思想，解决目前 Python 语言程序设计课程在教学过程中存在的问题。围绕Python 语言编程展开了教学改革实验，力求帮助学习者全面提高技术技能素质与工程实际水平。2 课程教学现状 在 Python 语言程序设计课程中，学生所学知识与市场对专业人才能力的要求产生脱节3，教学方式与考核方式较为单一3，基本采用传统的课堂讲解以及单一枯燥的实验，采用考试的方式进行最终考核3。近两年来采用走进课堂听课、查阅督导听课记录、整理学生评教评语、开展问卷调查等方式对 Python 语言程序设计课程进行跟踪调查，结果发现类似问题，主要集中在以下三个方面。（1）教学目标与需求脱节。由于课程教学目标在确定时缺乏市场需求调研，导致教学目标与社会需求脱节。课程教学目标应该充分考虑市场需求端对专业人才的实际需要，从知识、能力和素质三维度一体化进行考量，培养学生的主动探究能力、团队协作沟通能力、消化吸收并再运用知识的能力以及实践工程能力，才能提高人才供需匹配度。（2）教学模式传统。在课程教学过程中，Python语言语法知识传授主宰课堂，教师成了知识的权威，学生成了知识的“容器”，使得学生在能力和素质培养上存在欠缺；学生课前投入不足、课上参与较少、课后作业抄袭现象时有发生；师生、生生之间互动较少,偶有互动，亦是简单的我问你答；照本宣科现象基本消失，但照屏宣科、对屏讲解现象普遍。（3）考试形式单一。目前 Python 语言程序设计课程主要集中在期中和期未组织考试，考试内容中死记硬背的知识所占比重较大，考试方式大多采用标准单一的纸质试卷考试。这种考试助长了平时不努力，甚至逃课、代课的不良学风，在考核学生的实际动手技能和处理现实问题的能力上都具有较大的局限性，不利于学生的全面成长和综合能力的养成。3 课程教学改革 为了解决 Python 语言程序设计课程教学存在的 问 题 和 弊 湍，提 高 教 学 质 量，采 用OBE-TOPCARES 理念，主要对课程学习目标、教学模式及考评机制等三方面进行了有益探索。3.1 课程学习目标 在课程学习目标的设置上，从需求端入手，精准分析市场需求、国家标准、职业技能大赛、职业资格认证、典型工作岗位技术技能要求，确定Python语 言 程 序 设 计 课 程 要 培 养 的OBE-TOPCARES 能力目标，如表 1 所示。表 1 Python 程序设计课程学习目标 能力指标 预期效果 1 技术知识与推理能力 掌握 Python 语言程序设计基础知识，包括基本数据类型、序列、集合、分支、while 循环、for 循环、异常处理等；掌握内部函数、方法、面向对象编程思想；熟练开发环境安装、程序调试；文件、第三方库。2 开放式思维与创新 识别系统，能够找到系统的关键问题，找到解决问题的突破口；具备基本的分析、判断、平衡和推理的能力；学习专业新技术的能力；对新知识进行消化、吸收再创新能力。,3 个人职业能力 选择职业发展目标和议和程；能根据项目开发目标，实施计划和组织有效会议；具备软件开发工程师的职业道德和责任感，能够为信息产业的崛起而不断奋斗。,4 人际交往技能 制定、遵守团队基本规定，进行积极有效的交流，培养学生人际交往能力、沟通能力、接收和反馈信息的能力。,5 工程系统能力 将 Python 语言用于解决简单工程问题，进行初步分析、设计，编码与实现，了解相关行业技术，根据需求运用 Python 语言进行项目开发。3.2 混合式教学模式 OBE-TOPCARES 理念要求教师将能力目标达成作为教学起点，从课前、课中、课后三个阶段分别进行一体化课程设计，组织开展混合式教学，以提高学生学习效果。（1）课前在线学习。经过多年努力，Python 程序设计课程已建成省级一流在线开放课程，先后在学银在线及国家智慧教育平台上线。上课前，教师明确学生在线自主学习任务单，要求学生提前学习课程视频、完成章节测验、参加单元考试、结队研讨问题、共同生成课2023 年 福 建 电 脑 123 堂“问题清单”。教师通过平台了解学生学习进度、学习成效，适时参与学生交流讨论，汇集整理学生在学习过程中存在的共性和个性问题，逐步培养提升学生“自主学习、泛在学习、合作学习”等对新知识进行消化、吸收再创新能力。（2）课堂采用针对性教学。传统的授课方式和教学方法难以适应“数智”时代的新学科需求，尤其是 Python 语言程序设计课程因实践性、应用性非常强，在课堂上应分模块进行设计，有针对性地开展教学，做到学做结合、学以致用，才能实现教学目标。课程分为基础知识、程序优化和应用开发三个模块。关于基础知识部分，由于学生课前已经完成了在线学习，相关内容已初步掌握和理解，难以理解的知识、容易出错的语法主要遗留在“问题清单”中。因此，这部分内容主要采用问题求解法，教师将“问题清单”典型化、实用化、趣味化处理后形成案例库,课堂上以实用性、趣味性问题、学生熟悉的问题求解为导向4，提出问题，分析问题，转化程序，“编码”为主，培养学生的编码技能，教授如何用计算机程序工具解决现实问题的思维和技巧。部分案例程序见表 2。表 2 Python 语言程序设计课程部分案例程序 案例程序 知识点 程序 1：“Hello World”重要的事情说三遍 程序 2：计算器 程序 3：闰年判断 程序 4：猜数字 程序 5：倒计时 程序 6：通讯录 程序 7：工资管理 程序 8：电子宠物 程序 9：薪酬分析 程序 10：网络爬虫 基本数据类型 序列数据 集合数据 分支结构 循环结构 函数 模块 对象 类 文件 Python 第三方库 程序优化包括内置函数、方法、模块、面向对象编程等 4 个部分。因其内容抽象，学生理解起来较为困难，特别是面向对象编程。许多学生面对实际问题时更是无从下手。因此，从调用对象方法入手，先介绍面向对象的思想与方法，再训练程序设计的方法与技巧，就好像是先见森林、后见树木5。主要采用以线下教学为主、线上慕课为辅的方式进行教学。线上慕课侧重函数、方法、模块等知识的学习，线下课堂通过大量案例演练、模仿和实操帮助学生掌握面向对象编程方法。基于学情和应用开发的特点，主要采用五步教学法6。该方法通过项目展示、项目分析、任务驱动、小组协作、项目总结等多种形式，创设项目研究的情境，使得学生对真实项目进行探究，体验项目构思、设计、实现和运行全过程。其目的是激发学生的学习兴趣和培养学生的 OBE-TOPCARES 能力。课程项目的具体实施分为项目构思、分析、设计、运行四个步骤。项目构思阶段重点引导学生融入团队，聚焦用户需求，扮演产品经