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第 39 卷 第 8 期 福 建 电 脑 Vol.39 No.8 2023 年 8 月 Journal of Fujian Computer Aug.2023 本文得到惠州学院2021年度教学质量与教学改革建设项目（No.X-YLKC2021002）、网络教学改革项目（No.WLJG006）资助。胡辉(通信作者)，女，1979年生，主要研究领域为模式识别、数据挖掘。E-mail:。马驰，男，1977年生，主要研究领域为模式识别、数据挖掘。E-mail:。项目驱动的 Python 程序设计课程教学模式 胡辉 马驰 (惠州学院计算机科学与工程学院 广东 惠州 516007)摘 要 为了培养学生利用 Python 进行工程技术项目开发的动手能力，构建基于项目式学习的 Python 程序设计课程教学模式是十分必要的。本文从建构主义学习理论出发，构建基于项目式学习的 Python 程序设计课程教学模式，并从教学分析、教学活动设计、教学评价三个方面进行课程教学模式的探索。实践的结果表明，采用该教学模式的实验班动手能力更强，综合优良率更高。关键词 项目式学习；python 程序设计；教学改革 中图法分类号 TP311 DOI:10.16707/ki.fjpc.2023.08.024 The Teaching Mode of Python Programming Course Based on Project-Driven HU Hui,MA Chi(Department of Computer Science and Engineering,Huizhou University,Huizhou,China,516007)Abstract In order to cultivate students hands-on ability to use Python to develop engineering technology projects,it is necessary to build a teaching model of Python programming course based on project-based learning.Based on the constructivist learning theory,this paper constructs a teaching model of Python programming course based on project-based learning.The course teaching mode is explored from three aspects:teaching analysis,teaching activity design and teaching evaluation.The result of practice shows that the experimental class adopting this teaching mode has stronger hands-on ability and higher comprehensive excellence rate.Keywords Project-Based Learning;Python Program Design;Teaching Reform 1 引言 Python 程序设计是计算机类相关专业的重要课程之一，是网络工程、计算机科学与技术、软件工程、网络空间安全等专业的重要选修课程。通过本课程的学习，学生能够掌握 Python 语法基础、异常处理、图形用户界面设计、数据获取与处理等基础知识，同时提高利用 Python 进行工程技术项目开发的动手能力、自主学习能力和创新能力1。但在教学过程中，发现部分学生在中学阶段就接触计算机编程知识，基础较好；部分学生则对计算机编程知识的了解较为浅薄。这使得教师无法在课程讲授中兼顾不同水平的学生需求。因此探索行之有效的 Python 程序设计课程教学模式势在必行。本文从建构主义学习理论出发，构建项目驱动下的Python 程序设计课程教学模式，并从教学分析、教学活动设计、教学评价进行了探索，提高学生在工程技术项目开发中的动手能力、编程思维能力，以及自主学习能力、创新能力、协作能力。2 课程改革理念 2.1 建构主义和项目式学习 建构主义认为知识是学习者基于物理和社会的环境，通过意义建构主动获得。研究表明，学生110 胡辉等：项目驱动的 Python 程序设计课程教学模式 第 8 期 是学习的主体，不仅能对教授的知识做出回应，还能够主动运用已有的知识进行探索、沟通、解释和创造，因此应该更关注学习主体和学习过程2。基于项目式学习认为学生是学习的主体，主要培养学生的探究问题、协同合作以及创新能力。建构主义和项目式学习均体现了学习的探究性、过程性和主体性等现代学习特点3。基于项目式学习是一种建构主义的探究性学习模式4。Python 程序设计语言受到广大开发者的喜爱，目前已是最受开发者欢迎的程序设计语言之一。国内许多的高校增加开设该门课程，使得这门课程成为当前程序设计语言类课程教学改革的热点。2.2 教学改革的必要性 目前，该课程在课堂教学手段上虽然采用了多媒体进行教学，但是教学形式仍然是传统的模式，即教师根据教材上课，学生被动来接受知识，存在一定的缺陷5。Python 语言版本迭代很快，而教材版本的升级与软件版本的升级相对滞后，如果按照旧版本教材进行教学则可能使得学生学到的知识与现实脱节。对于程序语言类课程4，学生开始时兴趣浓厚，愿意主动学习知识点并进行简单的实验，但随着学习的深入，所使用的算法越来越复杂，知识点的联系也逐渐庞大，学生便很难再灵活地进行知识应用。有些院校在课程讲授时虽然采用项目教学法，但是由于完成一个项目需要多门课程的知识点，如果所需知识点全部详细讲授，有可能在课程推进过程中出现教学的重点不明确、课时紧张、课程知识讲授不完等问题，影响教学效果。由于学生知识应用和解决问题的能力不足，在进行项目实践时，他们通常按照实验指导书的步骤来操作，在一定程度上忽视了学生的创造力培养6。教学评价设计也不够合理。Python 程序设计课程的教学目标包含利用所学语言进行工程技术项目开发的能力以及问题抽象能力和计算思维，而这个能力需要对学习过程、项目开发过程的监控来评价，仅仅掌握各个章节核心知识点是不够的。3 教学模式构建 基于项目式学习的Python 程序设计课程教学模式如图 1 所示。图 1 课程教学模式 3.1 教学分析 教学分析主要是指在教学活动开始前，教师分析本课程教学活动的基本情况，做好准备工作1。它主要包括教学目标、教学内容、Python 语言所需软硬件平台环境和学生已有基础四个部分，如图 2所示。图 2 项目式学习的教学分析 3.1.1 教学目标 根据布鲁姆教育目标分类中对学习目标的分类，分析、评价、创造属于高阶思维能力。Python程序设计课程中的高阶思维能力体现为项目式学习中的系统分析、设计、实现与部署能力、团队协作能力和组间组内评价能力。本课程的教学目标不仅要掌握课程体系中的各章节核心知识点，还要培养利用所学语言进行工程技术项目开发的能力以及问题抽象能力和计算思维。不能将课程知识点的掌握作为唯一的教学目标，需要结合学生的编程能力、开发能力、问题抽象能力，关注学生在项目开发过程中的体验。因此，确立培养学生高阶思维能力的教学目标，就意味着学生的编程思维能力、自主学习能力、创新能力、协作能力、探究能力的培养和掌握各章节核心知识点的理论知识一样重要。3.1.2 教学内容 在教学活动开始前，理清教学内容中相互联系的知识点，确定好学习任务，明确课堂讲授的先后顺序。由于项目是一套独特而相互联系的任务，理顺项目中的每一个任务与章节知识点的联系，需要合理设计教学活动内容。Python 程序设计需要学生能够利用 Python 语言进行工程技术项目开发，因此需在教学活动开始前进行教学内容分析、项目准备、知识点重组。这是教学活动开始后学生掌握2023 年 福 建 电 脑 111 知识、技能、协作能力与探究能力的重要因素。3.1.3 软硬件平台环境 软件环境包括编程语言所需的编译运行环境的软件选择、版本选择，以及在线平台的学习内容安排、在线评价系统、分析系统和交互系统等。硬件环境包括服务器、网络带宽等。面对面的实验室环境即传统的机房和多媒体设备等。这些软硬件平台环境的部署是教学活动如期顺利开展的保障。3.1.4 学生的学习基础 对所在班级学生进行分析，结合他们已掌握的程序语言知识、计算机熟练操作的程度、对项目的理解、对课程的期待等特征，确定课程内容和需要补充的教学内容。通过对所在班级学生的特征分析，结合教学内容分析中准备的项目池，为每个班级的学生推荐适合他们的子项目池，便于教学活动开始后能够针对班级、学生特点进行精准指导。3.2 教学活动 Python 程序设计课程的教学活动分为日常学习活动和项目式学习活动，如图 3 所示。日常学习活动是传统的各个章节的核心知识点的学习。作为本课程的理论基础，通过教材里每个章节的书面作业和上机作业熟悉 Python 语言基础知识。项目式学习活动则要求学生以解决问题为导向，对软件项目开发的流程有系统的认识，对项目实施中的每一个里程碑节点进行管控，从而得到知识的升华和能力的提升。图 3 课程教学活动设计 3.2.1 项目小组成立 在教学活动开始后，教师根据分组原则对本班学生进行分组，根据教学分析中教学内容和项目安排构建项目池，供各个项目小组选择。各项目小组根据已掌握章节知识点，进行知识应用，选择感兴趣的项目内容，完成项目小组的分组和选题工作。3.2.2 项目研究范围界定 选定题目后，各小组组织团队成员进行讨论，确定要完成的项目范围。定好项目的边界后，与教师进行讨论，最终提交项目说明书。3.2.3 项目计划 项目范围确定后制定项目计划提交给教师审核。项目计划包含一个个需要实现的里程碑节点，通过项目讨论和教师的反馈进行项目计划的完善。项目计划除了包含项目里程碑节点外，还包括每个里程碑的节点时间以及组员分工等。项目计划是项目实施的依据。3.2.4 里程碑活动 项目计划确定后进入项目实施阶段。项目实施是完成项目计划中的一个个里程碑节点。这需要项目团队成员进行分工协作，充分发挥学习者的主体地位，运用已有知识甚至需要获取交叉学科知识解决问题。这个过程学生是主体，教师则在学生需要时给出一些建议和必要的辅导。3.2.5 里程碑成果 在每一个里程碑节点完成后，经项目小组讨论，形成进展报告。教师对已完成的每一个里程碑成果进行审核和帮助。3.2.6 成果点评 对于最终完成的项目，学生需要进行作品演示和答辩，可以采用组内点评、组间点评、自我评价和教师点评等评价方式，最终进行总结反思。基于项目式学习的Python 程序设计课程教学活动通过一个完整的项目开发来使学生获得相对完整的项目开发体验。项目开发完成后，指引学生将程序语言的学习与工程技术项目的开发进行联系与思考，培养学生高阶思维能力、编程思维能力、自主学习能力、创新能力、协作能力、探究能力。3.3 教学评价设计 112 胡辉等：项目驱动的 Python 程序设计课程教学模式 第 8 期 图 4 课程教学评价设计 传统教学模式一般采用期末考试成绩作为课程教学和学生学习情况的评价。但是对于Python程序设计课程来说，培养学生利用所学语言进行工程技术项目开发的能力是课程教学目标之一，而期末考试成绩无法衡量开发项目所需要的自主创新能力、协作开发能力，因此经常出现学生期末考试成绩很高、课程知识点掌握得很牢固但课程实践能力明显不足的情况。因此，仅采用期末考试成绩作为评价是不够的，需要结合学习过程、项目开发过程进行评价。通过对学习过程的监控评价，不仅能了解学生课程知识点是否掌握牢固，而且可以评估学生是否具备高阶逻辑思维能力。因此，教学评价分为项目过程评价和最终成果评价。图 4 是课程教学评价的内容。其中，项目过程评价分为个人展现，协作能力和项目推进评价三个方面。个人表现可以采用平时出勤率、课堂表现和课程线上学习时长来体现，协作能力通过开展项目组讨论、小组内部任务分工以及团队成员之间互评来体现，项目推进评价可以由项目里程碑展示、项目里程碑进展报告以及项目组之间的互评来体现。最终成果评价分为项目作品的答辩和期末考试成绩。通过将项目过程评价与最终成果评价相结合来监控学生学习的全过程。4 实施效果分析 对同年度同学期同专业选修Python 程序设计课程的 4 个班级进行了分组，其中 A、B 班级作为实验班，采用基于项目式学习的课程教学模式；C、D 班级采用常规教学。实验班和常规班的课程总评成绩对比见表 1。从表 1 可见，实验班的优良率明显高于常规班，标准差表现出来的偏离程度也说明实验班的整体实力高过常规班。表 1 平行班级总评成绩占比率的对比 5 结语 Python 程序设计作为一门程序设计语言类课程，需要培养学生利用 Python 进行工程技术项目开发的动手能力、编程思维能力、自主学习能力、创新能力和协作能力。结合建构主义学习理论来构建基于项目式学习的课程教学模式目前还处于探索阶段，今后将在课堂教学与项目实践中进一步梳理和挖掘，通过增加不同专业的对照班，继续探究该模式中的各种因素对教学实践的影响程度，并以此对模式作进一步的调整和完善。参 考 文 献 1 杨凡.C 语言程序设计教学改革模式的探索与实践.福建电脑,2029(38):59-62 2 巴克教育研究所.项目学习教师指南21 世纪的中学教学法.第 2版.北京:教育科学出版社,2008 3 胡红杏.项目式学习:培养学生核心素养的课堂教学活动.兰州大学学报（社会科学版）,2017(6):165-172 4 刘景福,钟志贤.基于项目的学习(PBL)模式研究.外国教育研究,2002(11):18-22 5 宁显斌.基于项目的混合式学习在编程类课程中的设计与应用研究硕士学位论文.云南大学,昆明,2019 6 胡辉,蔡昭权.基于团队角色理论的研究生导师团队构建模式的研究.惠州学院学报社会科学版,2014(4):102-105 班级 教学模式 总评成绩占比 平均分 标准差=90 率=80 率=70 率=60 率 60 率 A 实验班 6%17%13%5%0%83.17 7.8 B 实验班 3%13%19%2%1%82.68 8.26 C 常规班 0%8%21%10%7%75.89 10.31 D 常规班 2%10%21%7%5%79.63 11.01