基于雨课堂的Python程序设计混合教学模式改革与实践
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作者:郑凯梅
摘要：采用雨课堂作为核心智慧教学工具，在Python程序设计课程中进行了混合式教学模式改革和探索。从混合式教学模式、实践教学和考核评价方式方面进行了一系列的改革和探索。通过实践证明可有效改善课堂气氛，增强学生的学习主动性和参与性，提高学生的实践能力，且有利于教师掌握学生不同阶段的学习行为和数据，为更加客观地评价学生学习提供有力的支撑。
关键词：CDIO;雨课堂;混合教学模式;实践教学改革;考核评价机制
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）27-0001-03
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
随着计算机技术和网络技术的发展，给教育和学习方式也带来了革命性的突破。传统的教学模式已不适应当前的教育需求。如何利用当前流行的教学平台或工具来满足新形势下的教育和教学需求是个值得研究的课题。
本文探索如何基于CDIO育人理念中的培养工程应用型人才为导向，采用基于雨课堂的混合式教学模式，以提高学生利用Python语言解决问题和分析问题的能力及编程能力。
1 新兴教学手段简要分析
1.1 MOOC
MOOC起源于2007年，2013年起中国多个知名大学如清华大学、北京大学、上海交通大学等名校开始开设MOOC课程，随后得到了蓬勃的发展和使用。MOOC除了提供传统课程材料如视频、阅读和问题等外，还搭建了一个网络互动社区[1]。MOOC资源的优势如下：
1）资源建设水平和质量较高大部分MOOC依托高水平高校和专业建设团队制作，课程机构完整且持续更新，教学资源齐全且设计精良。
2）资源利用的便利性MOOC平台的资源免费使用，受众面广，不受时空限制。
3）活跃的交互功能学生和教师在平台可以进行互动式教学，并提供学习跟踪功能。
1.2微课
微课概念是2008年由美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师、学院在线服务经理David Penrose提出的[2]。2012在我国开始流行。该教学手段更多地被教师用来进行课堂翻转。微课资源的优势如下：
1）微课的核心内容是基于某个知识点的短视频教学，具有碎片化的特点。便于学习者利用碎片时间集中学习某个知识点。
2）制作成本低，简单到只需要一个录屏软件即可制作，有利于普通大众教师根据课程和受众来开展相关教学。
3）可以与传统的精品课程平台相融合，与平台上的教学课件、习题、测验、问答、反思等资源整合后形成一个半结构化资源应用环境。
1.3雨课堂
雨课堂是一个智慧教学工具箱，教师可以从中选择、搭配自己感兴趣的工具，来影响和促进自己的课堂教学，并实现“课前—课上一课后”三者的有机联系[3]。雨课堂的优势如下：
1）移动互联网背景下的“双通道教学”，在移动设备支持下实现同步和异步教学。“同步”教学让学生高度集中地集体完成一次教学活动，而“异步”教学则更加注重学习的效率，让学生随时随地个性化地完成学习任务删。
2）面向教学大数据的“全景式记录”，在教学过程中后台系统可以真实地记录所有教学行为数据，用于教师对整个教学过程的分析和把控。
2 基于雨课堂的Python程序设计混合教学模式实践
2.1 构建基于雨课堂的Python混合式教学模式
利用微信的便利性，雨课堂可以在课前预习、授课、测验、作业等环节与学生实现有效和充分的互动。基于雨课堂的混合教学模式进程如图1所示。把整个教学环节分为课前预习、课堂教学、课后提升、过程评价四个环节。通过雨课堂的通知公告和推送完成所有教学环节及与学生之间的互动。
2.2 基于雨课堂的Python实践教学改革
CDIO的核心是工程能力的培养，把雨课堂引入实践教学环节，使教师能有效把控学生实践环节的结果和效果.从而进一步修订实践教学方案，有效提高学生分析问题和解决问题的能力。
基于雨课堂的实践教学模式进程具体安排如下：
1）实验课前
在实验课前2天，推送实验课前PPT。包括实验要求、热身实验内容和相关视频，要求学生进行学习和实践。此处的热身实验内容是实验要求中的前面1-2道验证性实验的题目，目的在于让学生检测已学知识点的掌握情况，从而发现问题并尝试独立或团队解决。未解决的困惑在实验课中由教师答疑解惑。
2）实验课中
在实验课堂发送本次实验要求和内容，以及实验报告格式和要求。实验课以设计性的实验题目为主，从而培养学生的分析问题和解决问题的能力。为检验学生课堂实验成果，利用雨课堂制作了课堂实验考核试卷，该试卷的截至提交时间为实验课后5分钟内。要求学生在完成每道实验题目后拍照上传代码和结果，并简要描述解决思路或反思等。
3）实验课后
每次实验都布置一些难度更高的題目，给大家一周的时间，在实验课后独立或团队完成。之后要求学生撰写并在雨课堂提交实验报告，实验报告中包含实验课前题目、实验课中题目和实验课后题目，每个题目要求给出编程思路、源代码及注释、运行结果截图、实验总结及反思等。为了解学生实验情况，制作了实验调查雨课件，设计了相关投票题对每道题的难度、独立完成情况、所用时间等方面收集学生的反馈，通过主观题了解学生的困惑和不理解的地方，便于教师进行实验后的集中答疑解惑。
此种模式的实验教学对授课教师而言课后工作量较大，可以指定班里一些学习和动手能力较好的学生作为协作教师，负责相关收集和整理工作。
3 Python考核评价方式改革
3.1基于雨课堂的过程性考核
通过雨课堂可以记录学生的所有学习过程并以此进行量化评分。教师可在雨课堂网页版导出如下学习数据：预习、考勤、弹幕、投稿、课堂测验、课后测验、复习等相关数据，教师可以利用这些数据进行加权量化后作为学生本门课程的平时成绩。 平成成绩占总评成绩的40%，该课程的平时成绩计算如公式（1）所示：
平时成绩=课堂成绩*15%+作业*20%+实验*35%+单元测验*30%
（1）
其中课堂成绩通过考勤、预习、课堂活动（弹幕、投稿等）、课堂测验等环节数据综合后得出;作业评分包括两部分：一是通过雨课堂发送的主观题，二是纸质的客观题;实验评分也分为两部分：一是通过雨课堂提交的实验考核，二是通过雨课堂提交的实验报告;在整个授课过程中利用雨课堂进行了三次单元测验，也作为平时成绩的一部分。
通过量化评分方式，可以有效解决平时成绩评定的随意性和主观性，做到更加公平合理。
3.2 基于工程实践的期末考核
为提高学生的工程实践能力，Python程序设计的期末考试采用项目实训考核方式。根据学生人数给出一批与数据库管理系统相关的题目，要求是2-3人一组来完成。学生的工作量通过所管理的数据表来确定。要求每个学生承担项目中至少2张数据表的编程任务，以免学生工作量过小或过大。项目实训根据教学进程分为两个阶段：一是基于文件系统和DOS界面的管理系统软件，二是基于数据库技术和窗体界面的管理系统软件，这样保证实训内容与授课内容同步且覆盖到几乎所有授课内容。
实训项目穿插在整个实验教学过程中，在实验课中进行布置，利用课后时间完成。要求学生在软件工程思想的指导下，完成需求分析、概要设计、详细设计、代码编写、测试等环节，以提高学生的工程实践能力和团队合作能力。整个实践教学如表1所示。
项目实训的成绩占总评成绩的60%，项目实训成绩的评定如公式（2）所示，其中项目成绩以学生两个阶段的代码演示和质量为准，项目报告成绩以学生的报告撰写质量为准，项目汇报成绩以口头答辩为准来综合考查学生相关知识点的掌握和应用能力。
项目实训成绩=项目成绩（40%）+项目报告成绩（30%）+项目汇报成绩（30%1（2）
17级计算机科学与技术专业（88人）在本门课程结课后，学生的平时成绩、实训成绩和总评成绩分布如表2所示： 从表2中可以看出，由于采用过程性考核，平时成绩全部是客观表现量化而来，46.6%的学生的平时成绩在80-90分之间，说明学生重视了整个学习过程并认真完成每个环节的任务，从而获得较高的平时成绩。同时大部分学生也认真完成实训环节，实训环节中37.78%的学生成绩在80-90分之间。相比较该班学生在Java程序设计中卷面及格率不足70%的状况，说明这种教学模式更能充分调动学生学习的积极性和主观性，并且评分更客观，学生的收获更大。
4 结束语
基于雨课堂的混合式教学改革是一项需要在实践中不断检验和完善的系统工程。需要教师不断地迭代和更新教学内容，并持续改进课堂和实践教学模式，采用更加客观全面的考核评价机制，以适应CDIO工程教育理念。从而在学生掌握必备知识的基础上强化实践能力的培养，并提升学生的课堂参与性、自主学习能力、实践能力、团队合作能力等。
参考文献：
[1]曾明星，周清平，蔡国民，等，基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育，2015（4）：103-108.
[2]胡铁生，黄明燕，李民.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].远程教育杂志，2013，31（4）：36-42.
[3]王帅国，雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术，2017（5）：26-32.
【通联编辑：王力】
作者简介：郑凯梅（1970-），女，山西太原人，副教授，博士，主要研究方向为网络安全、機器学习等。
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