項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在Python程序教學(xué)應(yīng)用

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摘要：隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)思維的培養(yǎng)越來(lái)越重要。程序語(yǔ)言教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維重要的途徑之一，但程序語(yǔ)言通常比較枯燥和乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。本文創(chuàng)新性地以學(xué)期為單位，以項(xiàng)目解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引入python程序設(shè)計(jì)課程。這種學(xué)習(xí)方法一方面使編程變得更有目的，變被動(dòng)學(xué)為主動(dòng)學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)工具解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)了學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維，增加了學(xué)習(xí)的獲得感。同時(shí)，本文還對(duì)使用項(xiàng)目式教學(xué)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)，為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)興趣；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；計(jì)算思維；團(tuán)隊(duì)協(xié)作

1引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)思維的培養(yǎng)越來(lái)越重要。Python語(yǔ)言以其極強(qiáng)的可讀性，簡(jiǎn)單的語(yǔ)法規(guī)則，豐富的擴(kuò)展支持，成為當(dāng)下最流行的程序語(yǔ)言之一。區(qū)別于傳統(tǒng)的C、Java等語(yǔ)言，Python的語(yǔ)法極其簡(jiǎn)單。語(yǔ)法教學(xué)不再是Python最重要的內(nèi)容。取而代之的是教會(huì)學(xué)生如何使用Python及其擴(kuò)展庫(kù)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用Python語(yǔ)言解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。此外，在實(shí)際工作中，程序員往往都是團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目式開(kāi)發(fā)，要求程序員具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力。因此在Python程序語(yǔ)言教學(xué)過(guò)程中，本文創(chuàng)新性地以學(xué)期為單位，以項(xiàng)目解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引入Python程序設(shè)計(jì)課程。

2項(xiàng)目式學(xué)習(xí)簡(jiǎn)介

不同的學(xué)者對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的定義有所差異。Solomon認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者以小組形式解決具有一定挑戰(zhàn)性跨學(xué)科的真實(shí)難題的過(guò)程[1]。Thomas認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是對(duì)有一定挑戰(zhàn)性問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決、決策或調(diào)查的活動(dòng)，并最終產(chǎn)生一定的成果的過(guò)程[2]。劉景福等認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是在真實(shí)世界中，在一定時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題的一種新型探究性學(xué)習(xí)模式[3]。章雪梅認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種強(qiáng)調(diào)主動(dòng)探究和創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)模式[4]。劉佳偉認(rèn)為基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)就是在與日常生活相關(guān)的真實(shí)情景中學(xué)習(xí)，通過(guò)知識(shí)遷移將該情境與實(shí)際生活相聯(lián)系[5]。從以上學(xué)者的理論中可以看出，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是在真實(shí)情境中，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，并形成一定成果的過(guò)程。

3Python教學(xué)中運(yùn)用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的流程主要包括確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容、明確需要解決的問(wèn)題、制定解決問(wèn)題的方案、修改方案、實(shí)施方案、成果與展示、總結(jié)與評(píng)價(jià)等。其基本流程如圖1所示。圖1項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的基本流程根據(jù)學(xué)期課程的安排，在Python程序設(shè)計(jì)課程中設(shè)計(jì)一系列活動(dòng)，如表1所示。（1）確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵之一，真實(shí)的問(wèn)題通常情況下都是結(jié)構(gòu)不良問(wèn)題[6]。教師在學(xué)期初，根據(jù)Python課程的難度和學(xué)生的基礎(chǔ)，提供應(yīng)用Python解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，供學(xué)生選擇。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)過(guò)程中，部分提學(xué)生選擇的Python項(xiàng)目如表2所示。（2）組建學(xué)習(xí)共同體。促使學(xué)生從知識(shí)掌握到行動(dòng)學(xué)習(xí)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。學(xué)習(xí)共同體按照學(xué)生的興趣選題和學(xué)生的能力進(jìn)行組建，成員不超過(guò)6人，小組推選出一名責(zé)任心較強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任組長(zhǎng)。（3）明確需要解決的問(wèn)題。教師引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展頭腦風(fēng)暴，討論項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容和需要解決的核心問(wèn)題等。教師需要引導(dǎo)學(xué)生把項(xiàng)目建立在正確的方向和合適的難度水平上。（4）制定方案。教師提供Python程序設(shè)計(jì)課程的知識(shí)圖譜。小組成員討論使用Python實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的路徑，確定小組成員的分工、時(shí)間進(jìn)程表，并項(xiàng)目繪制甘特圖。（5）實(shí)施方案。按照該時(shí)間進(jìn)度和分工，小組成員自行學(xué)習(xí)或查閱資料，定期討論項(xiàng)目的情況，向教師匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)展，修改達(dá)成項(xiàng)目的方案。（6）成果與展示。學(xué)期末，項(xiàng)目成員將各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行成果展示，教師和其他小組對(duì)項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。（7）總結(jié)與評(píng)價(jià)。采用自評(píng)與他評(píng)，問(wèn)卷與訪談相結(jié)合的方式，從完成度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、編程能力、學(xué)習(xí)興趣等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4學(xué)習(xí)結(jié)果分析

為了更加客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，本文結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查、個(gè)別訪談、期末測(cè)試等方式對(duì)學(xué)習(xí)的結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。第一屆采用常規(guī)教學(xué)模式，第二屆采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)模式，其成績(jī)?nèi)绫?所示。調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)了學(xué)生認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在哪些方面對(duì)學(xué)習(xí)起到了促進(jìn)作用（多選）。其結(jié)果如圖2所示。在期末考試難度與上一屆相當(dāng)?shù)那闆r下，平均分與上一屆相比提高了8.6分，各分?jǐn)?shù)段學(xué)生占比均有一定程度提高，從一個(gè)側(cè)面反映了學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升。根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果，學(xué)生普遍認(rèn)為，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、程序編寫和學(xué)習(xí)興趣方面有一定作用。從個(gè)別訪談的結(jié)果來(lái)看，一方面學(xué)生認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供了將理論知識(shí)付諸實(shí)踐的機(jī)會(huì)，有助于提升學(xué)生的動(dòng)手能力；另一方面在開(kāi)發(fā)項(xiàng)目過(guò)程中遇到了許多困難，主要包括小組溝通、項(xiàng)目執(zhí)行、程序編寫等。學(xué)生普遍表示，在課堂中運(yùn)用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)對(duì)程序語(yǔ)言的學(xué)習(xí)有積極的促進(jìn)作用。

5討論

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，主要體現(xiàn)在學(xué)生的分工。根據(jù)學(xué)生反饋的結(jié)果，高效率完成項(xiàng)目的小組，其小組長(zhǎng)一般具有較高的執(zhí)行力：一方面能夠按時(shí)推動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)度，另一方面在項(xiàng)目遇到困難時(shí)，能夠組織組員積極探尋解決問(wèn)題的途徑和方法。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生從被動(dòng)的知識(shí)接受者，轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)的行動(dòng)者，發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，提高了學(xué)習(xí)的興趣。教師的角色從傳統(tǒng)的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目開(kāi)發(fā)的促進(jìn)者，發(fā)揮了教師在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。關(guān)注項(xiàng)目的評(píng)價(jià)。學(xué)生小組開(kāi)發(fā)出的項(xiàng)目是評(píng)價(jià)的重要方面之一，但絕不是唯一的評(píng)價(jià)手段。教師需要多元化評(píng)價(jià)和過(guò)程性評(píng)價(jià)，例如根據(jù)學(xué)生項(xiàng)目進(jìn)度的甘特圖和項(xiàng)目總結(jié)，從學(xué)生在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中扮演的角色和發(fā)揮的作用等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

作者:王丹 周維斌 單位:內(nèi)江師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院 內(nèi)江師范學(xué)院教務(wù)處