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成果精粹|Python課程考核試題庫建設的研究

來源:常州工學院作者:蔡曉麗、丁志云發布:2022-11-17 14:09分享:

常州工學院蔡曉麗、丁志云共同主持完成了江蘇省高等教育學會2020年江蘇高?!按髮W素質教育與數字化課程建設”專項課題“Python課程考核試題庫建設的研究”(課題編號:2020JDKT045),課題組主要成員: 劉芝怡、李慧、王荇。

        Python是人工智能領域的主流語言,目前已經應用到很多領域,被諸多高校選定為學生的程序設計入門語言。目前Python課程的教學中普遍存在以下問題:

        (1)Python課程的經典教材較少,很多教材存在案例不足、專業結合程度低等問題,因此開發或精選適合新形勢下的Python教材的需求尤為緊迫。

        (2)Python課程由于是高校近幾年新開設的課程,多數學校還采用傳統的“考教合一”方式進行考試,命題科學性較差、質量難以保證;成績評定的隨意性影響教風、學風、考風和校風,由于是公共課,學生人數多,任課老師工作負擔較重;從出卷到試卷的印制、管理等工作量大,試題保密性難以保證。

        (3)以教師為中心的傳統被動接受式學習模式在教學方式上更注重語法的教學,忽視問題導向,導致教師教學完成后,學生感覺不到太多收獲。忽略了學生的獨立主動的思考性和能動性,沒有突出學生創新能力的培養,教學與實際需求脫節。

        針對以上情況,我們從三個方面進行了研究和教學實踐探索。

一、首先進行相關調研,設計開發Python試題庫軟件

        包括確定Python課程試題庫軟件結構、選擇合適的程序設計開發語言、精選試題并分類、組卷算法的設計、編寫代碼等過程。開發出了適合多個專業使用的Python試題庫軟件系統,并獲批發明專利1項:“一種智能閱卷方法及系統”。開發Python教材以及試題庫系統,從標準的試題庫中篩選、組合出符合要求的試卷進行考試,可以克服在考試命題中人為的主觀性和隨意性,可以更科學、合理、客觀地對教與學雙方的成績進行評估,提高教師的責任心及使命感,使教師必須反復鉆研大綱,熟透教材,規范教學過程,端正教風和學風,調動教與學兩個積極性,對提高教學質量有積極意義。試題庫作為重要的教育教學資源,它的作用越來越重要?,F代高等教育要求建立具有很高查詢效率的試題庫,能夠高效、方便、快捷地出題,自動生成試卷,逐步形成豐富完善的試題庫,使試卷管理工作更科學有效。高校教師應當積極利用先進的計算機互聯網技術,建設完善標準的試題庫,以推動教學的發展。該Python試題庫軟件功能很多。教師可以利用網絡教學平臺發布通知、布置作業、在線考試等。網絡教學平臺還可以對選擇題、判斷題、編程題判分。這些都大大減輕了教師批改作業的工作量,也大大提高了教師的工作效率。

二、Python課程教學模式的改革與探索

        (1)問題驅動混合線上線下教學。由于本課程的教學計劃為48學時,對于學習編程語言基礎知識與計算思維的培養有些不足,加上疫情原因。本研究采用問題驅動混合教學的方式。在課程的第一階段即入門階段,教師需要考慮翻轉課堂、MOOC等新的教學模式或方法來彌補課時的不足,利用雨課堂、超星學習通等方式,搭建課程的教學平臺和授課方式,使學生能夠利用線下的方式學習。課堂上可適當縮減部分編程語言基礎知識的教學,以翻轉課堂、答疑和討論為主,基礎理論學習學生可自行通過課后在線教學平臺由教師上傳教學視頻以及適量的練習來完成。線上教學前應做好一系列準備工作。正式上課前,教師和學生都應該調試好自己的線上教學軟硬件。與教室課堂一樣,網上課堂應有秩序。教師在備課時,常錄制教學視頻、課件等,在網絡教學平臺上建設網絡課程資源。在利用直播工具教學時,有時會因網絡故障導致授課卡頓。這時,學生可在網絡教學平臺觀看相應章節的課件和教學視頻。另外,部分直播工具( 比如騰訊課堂) 有課程回看功能,學生可通過回看來復習。學生也可用利用錄屏軟件,錄制在線教學內容。

        (2)將本課程教學的組成劃分成3個階段,即入門階段、培育階段和拓展階段。入門主要培養簡單編程能力,因此介紹基本的語法、函數和程序控制結構;培育階段培養學生面向對象的思想,學習序列、集合字典等結構;拓展階段主要介紹Python的第三方庫應用如數據分析及可視化,深化計算思維能力培養為目標。

        (3)分專業合理制定教學方案。根據學生的差別合理制定教學目標,因為我校各個專業內容不一樣,生源不同導致學習能力也存在差異。因此,教師會根據自己所帶專業班級的情況不同進行一些摸底的了解,然后按照學生之間的差異性擬定教學計劃。合理制定教學方案,緊密聯系學生所學專業的優缺點及其將來就業領域。在Python教學中注重根據學生的專業特色及專業背景設置符合學生的教學計劃和練習的實踐項目,側重點不同,不同專業的案例結合點不同,題目的設計難易點不同,通過模塊設定引導學生參與相關課題,從而推動實踐學習的效率與質量。

        (4)興趣驅動課程教學。通過Python學習語言,學生可以學會程序設計基礎知識,掌握編寫語言程序的基本方法,具備使用計算機編程解決本專業實際問題的能力。還可以讓學生學會用計算思維去解決工作中遇到的問題。這些都是程序設計的教學目的。為了達到這些教學目的,教師首先要幫助非計算機專業學生樹立對編程的自信心。教師可以在課程教學中舉一些生活里的程序例子,比如手機、著名網站中的常用軟件等,也可以演示一些簡單的程序例子,比如用庫作圖、猜數、進制轉換、做詞云、排序等。培養興趣對于本科生的各門課程學習都是非常有用的,對于Python程序設計課程的學習也不例外。為了激發學生的學習的興趣,還可以讓學生課后上網了解軟件公司對程序員的迫切需求。

三、編撰或精選Python教材,構建適合Python課程的教學模式

        教材是學生學習的重要參考,Python教材應體現應用性和完備的知識結構,我們選擇了符合大綱和學生基礎的省級優秀教材進行了教學,該教材給出了大量優秀的案例,并提供了配套的MOOC學習資源,在課題研究過程中我們也出版了一本相關教材。除此以外,項目組教師以科研促教學,在研究期間取得了以下改革與實踐成果。

        教材:出版《大學計算機應用基礎》,參與人:蔡曉麗、丁志云、劉芝怡、李慧

        參編十三五江蘇省高等學校重點教材《電類專業大學生創新實踐培訓教程》

        發明專利1項:
        “一種智能閱卷方法及系統”(丁志云,授權年月:2020.12)

        發表論文4篇: 
        Python課程教學模式與方法的探索與研究(蔡曉麗,電腦知識與技術,已收到錄用通知,將于2022年12月發表)
        基于翻轉課堂的高校留學生全英文教學實踐與探索(蔡曉麗,電腦知識與技術,2020)
        在《教育現代化》期刊上發表一篇教改論文“STEAM理念下的社區少兒機器人課程設計”(劉芝怡,2021)
        飛行學員心理品質管理探究(王荇,常州工學院學報,2021)

        完成課題:
        常州市哲學社會科界聯合會項目“區域產業發展視角下的地方應用型高校專業設置和建設研究”結題(劉芝怡,2020)
        校級教學建設項目“辦公自動化高級應用 課程建設(網絡課程)”結題。(2021)
        教育部產學合作協同育人實踐類項目“高校實驗室安全教育體系研究”結題。(2021)
        “社區青少年機器人教育教學資源的設計與應用研究”結題(2022)
        江蘇省科技廳項目結題一項(王荇,2021)

        獲得獎項:
        微課“窮舉算法”獲2020年江蘇省微課比賽三等獎(劉芝怡,2020)
        “PYTHON繪圖——Turtle庫”獲2021年常州工學院微課比賽三等獎(劉芝怡,2021)
        “PYTHON繪圖——Turtle庫”獲2021年常州工學院微課比賽三等獎(劉芝怡,2021)

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