王琦偉

【摘要】近幾年Python語言飛速發(fā)展，逐漸成為中職計算機教學的主要課程和發(fā)展方向，而針對中職的Python網(wǎng)絡學習平臺的稀缺使該門專業(yè)學科的發(fā)展受到一定的影響。本文意在通過基于個性化學習的中職Python網(wǎng)絡平臺開發(fā)實踐研究，對個人學習情況和學習目標進行人工智能解析，定制學生專屬的學習方案，培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的學習習慣，提高其專業(yè)技術、自主探究、團隊協(xié)作等能力，最終為教育變革和發(fā)展做出貢獻。

【關鍵詞】中職Python;個性化學習;學習平臺開發(fā)

近幾年Python語言飛速發(fā)展，“膠水”特性使其與人工智能、深度學習等前沿技術關系密切，深受市場和行業(yè)的青睞。與此同時，它語法簡潔清晰、資源豐富、簡單易學等特點適合學生學習，因此2018年浙江省信息技術教材將不會再使用VB語言而改為更流行的Python語言。自此，學校的編程教學正式進入Python時代。由于現(xiàn)有的教材、師資、設備等原因，Python教學在開展過程中存在許多問題。學校往往需要借助網(wǎng)上的資源和平臺來彌補自身的不足。雖然網(wǎng)絡上平臺豐富、資源繁多，但是教師和學生在使用過程中，發(fā)現(xiàn)以下一些普遍問題：

（1）平臺多、資源雜現(xiàn)有關于Python網(wǎng)絡學習平臺有很多，如極客學院、慕課網(wǎng)、騰訊課堂、學習通、之江匯，還有一些論壇、微信小程序、公眾號等，除了極客學院這類專門為編程學習服務的，絕大多數(shù)都是種類多、科目全、資源雜的平臺，除了編程學習，還有其他欄目。

（2）收費高、廣告多前幾年，多數(shù)平臺為了吸引用戶，開設了大量的免費Python課程，可隨著用戶的積累，絕大多數(shù)平臺逐步轉為付費學習模式，特別是優(yōu)質課程。課程收費從幾百到幾萬不等，百元以下的很少。偶遇免費課程，也會受到大量廣告的騷擾，抑或章節(jié)不完整，嚴重影響學習心情。

（3）功能少、個性缺平臺間的功能模塊大同小異，但也有些許個性化學習設置，如在線編譯、協(xié)作開發(fā)、書寫云筆記等，只是功能不全，可能是平臺版權的緣故。由于平臺對Python學習方案的設計并不重視，導致學生自主學習效果不佳。

對于中職Python教學而言，還存在著針對性不強等問題，極少有中職課堂教學、技能考證、項目化教學的內(nèi)容。為了更好地促進中職Python教學的發(fā)展，滿足學生的個性差異，有助于學科教學和學生的自主學習，迫切需要開發(fā)一個基于個性化學習的專屬網(wǎng)絡平臺，為學生定制專屬學習方案。

一、中職Python網(wǎng)絡平臺的基本概念

中職Python網(wǎng)絡平臺是基于個性化學習的、針對中職學校教育教學、滿足學生自主學習的Python網(wǎng)絡學習平臺，其中包括課程學習、自我檢測、在線編譯和個人云筆記等模塊。平臺利用互聯(lián)網(wǎng)為傳播媒介，采集學生的學習數(shù)據(jù)，利用解析學和AI分析個人學習情況和學習目標，為學生學習目標的實現(xiàn)推薦最優(yōu)學習內(nèi)容，教師則利用平臺對學生的學習進行跟蹤、指導、答疑，切實提升其理論和技能教學。

二、中職Python網(wǎng)絡平臺開發(fā)實踐的研究現(xiàn)狀

通過網(wǎng)絡搜索查找和相關文獻資料的查閱，發(fā)現(xiàn)中職Python網(wǎng)絡學習平臺的開發(fā)研究還沒有，而且關于個性化學習網(wǎng)絡平臺的設計與開發(fā)研究也并不多，以應用性研究為主。其中河北師范大學張玉營撰寫的碩士論文《基于網(wǎng)絡學習空間的個性化學習模式設計與實踐》，主要闡述以當前網(wǎng)絡學習空間和個性化學習研究現(xiàn)狀作為研究起點，以網(wǎng)絡學習空間為依托，設計出個性化學習模式，針對中職數(shù)學課程開展實踐探索，依托云班課進行實踐應用，并對案例實施效果進行了成效分析，以此檢驗模式的應用效果。上海師范大學陳勁良撰寫的《智慧校園下個性化學習支持服務研究》，研究從上海市 L 中學入手，在實際問題分析原因的基礎上，對完善個性化學習支持服務內(nèi)容提出了建立首席信息官以提高管理效能、開發(fā)多樣化校本化資源、提升教師信息化教學能力、硬件提升參與度等相關對策建議。希望通過該研究，能夠為智慧校園建設背景下的學生個性化學習支持服務內(nèi)容的完善提供參考。華東師范大學彭紅超和祝智庭撰寫的《人機協(xié)同決策支持的個性化適性學習策略探析》，文章建議個性化適性學習的實施可從學習者畫像、能基發(fā)展、個人學習路徑、柔性學習環(huán)境四個方面切入，并詳細解讀了一種面向精準教學的個性化適性學習實施策略。希望研究可以為學者進行后續(xù)研究以及教育工作者探究實踐途徑提供參考。還有北京師范大學周皖婧、辛濤等撰寫的《“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的學生個性化學習系統(tǒng)開發(fā)：現(xiàn)狀與啟示》，文中對個性化學習系統(tǒng)的自適應引擎、內(nèi)容模塊、學習者模塊及指導模塊等重要組成進行了介紹，通過分析學習分析技術及教育測量模型為個性化學習系統(tǒng)理論框架的完善提供了方，同時梳理了以Knew ton 為代表的國外個性化學習系統(tǒng)的應用發(fā)展，并對我國個性化學習系統(tǒng)的開發(fā)應用提出了一些政策性建議。

綜上所述，基于個性化學習的中職Python網(wǎng)絡平臺開發(fā)實踐研究依然是缺失的?，F(xiàn)有的個性化學習平臺開發(fā)的研究主要分為兩個方向，一個是專注于理論和模式的研究，另一個是專注于技術功能的實現(xiàn)，兩者對于推進個性化網(wǎng)絡學習都有不錯的表現(xiàn)，關鍵在于能否真正為學習者提供幫助，有助于提升其知識、技能和職業(yè)素養(yǎng)。

三、中職Python網(wǎng)絡平臺開發(fā)實踐的內(nèi)容和路徑

基于個性化學習的中職Python網(wǎng)絡平臺的設計研究是一項專業(yè)的系統(tǒng)工程，既要遵循軟件平臺開發(fā)的原則，又要符合中職教育教學、個性化學習的特點，整個設計研究過程可大致為以下四個環(huán)節(jié)。如下圖1所示：

（一）需求分析、確定框架

1.確定框架結構

對于網(wǎng)絡平臺開發(fā)而言，框架設計是至關重要的，這是整個網(wǎng)絡平臺開發(fā)實踐的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)前期資料和信息的收集，考慮到科學性、可行性，初步確定由網(wǎng)絡用戶接口、管理員接口、個性化處理引擎、平臺模塊和五大數(shù)據(jù)庫組成，為智慧定制做好準備工作。如圖2所示：

上述平臺框架的設計充分考慮到學生個性差異，以促進學生個性發(fā)展為目標，利用大數(shù)據(jù)結合用戶的個性特點，通過AI智能化分析，制定專屬的學習方案。教師可以通過平臺獲得大量的資源，減輕備課壓力，提高教學效率，及時了解學生對知識點的掌握情況，而學生可以通過網(wǎng)絡開展在線學習，利用平臺生成的個性化學習方案，優(yōu)化學習策略，培養(yǎng)良好的學習習慣。

考慮到網(wǎng)絡平臺的穩(wěn)定性和拓展性，該網(wǎng)絡平臺搭建在阿里云的Ubuntu服務器上，通過Nginx和Gunicorn服務進行網(wǎng)絡發(fā)布，運用VUE和Flask作為前端框架，結合Python與MySQL數(shù)據(jù)庫進行交互。如下圖3所示：

2.規(guī)劃功能模塊

為了更好地滿足中職學校教育教學和學生自主學習的需要，平臺會根據(jù)教師教學要求和學生個性特點，智能推薦學習方案和模塊，且支持用戶進行個性化調(diào)整。教師可以根據(jù)自身的特點和需求查詢課程模塊，如Python等級考、課堂微項目、教學課件等，大大減輕了教師的負擔。學生則可以運用課程學習模塊中課后習題和自我檢測模塊，及時發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學生使用在線Python編譯、個人云筆記、溝通交流等模塊開展自主學習，提升專業(yè)技能。平臺還會對學生的學習數(shù)據(jù)進行收集，教師對其進行跟蹤、記錄，及時為其答疑解惑。平臺也會智能調(diào)整學生的學習方案，同時為下階段平臺功能優(yōu)化和二次開發(fā)做準備。

3.進行分工合作

網(wǎng)絡平臺開發(fā)實踐工作組由教師、學生和校外技術人員組成。其中教師根據(jù)具體工作分為幾個小組，主要負責個性化學習方案策略的制定;資源（課程教學課件、課后習題、檢測試題等）的收集、篩選和制作;平臺功能模塊調(diào)試。學生主要負責平臺功能模塊調(diào)試，特別是自我檢測、個人云筆記等模塊。而校外技術人員則負責服務器的搭建、平臺程序的開發(fā)以及數(shù)據(jù)模型的構建等。三股力量分工合作，定期組織交流、溝通，有助于及時調(diào)整方案、解決問題。

（二）收集資料，模塊開發(fā)（難點）

1.根據(jù)平臺方案，進行資源收集。

根據(jù)前期方案，平臺主要分為以下幾個模塊：用戶管理、課程學習、自我檢測、在線Python編譯、個人云筆記、交流討論等。這些需要大量的資源和素材進行支撐。網(wǎng)上收集過來的資源基本都進行再加工、重組，甚至重新制作，才能達到標準和要求。每個小組明確具體的模塊，充分利用云辦公，為接下來的學習平臺開發(fā)做好準備。

2.運用專業(yè)技能，進行模塊開發(fā)。

用戶管理模塊：該模塊主要涉及用戶管理，如用戶注冊、登錄、權限設置、信息修改等。用戶密碼采用MD5加密算法，以確保用戶信息的安全。用戶模型是用戶管理的基礎，通過模型身份字段來區(qū)分管理員、教師、學生和游客，從而給予不同的權限。在這種管理模式下，師生能夠高效地完成課堂教學、在線測試、交流討論等。學生用戶的星級制度是參照“王者榮耀”的模式，通過完成學習任務、課后作業(yè)、在線測試等任務，獲得相應的積分。積分可以換取考試加分、作業(yè)減免等獎勵。通過這種星級制度，充分激發(fā)了學生的學習積極性，滿足其表現(xiàn)的欲望，體驗到學習Python的樂趣。

課程學習模塊：該模塊主要包括視頻、文字資料、課后習題等。通過前期智能生成的個性化學習方案會推送相應的學習資源，提高學生學習效率。與此同時，學生也可以在學習過程中隨時調(diào)整學習方案，從而滿足個性化需求。為了鼓勵學生開展分享與交流，平臺支持學生將自己的學習方案和學習心得通過云筆記推送給同學或者公共留言區(qū)，以便于開展小組協(xié)作學習或供他人參考。

自我檢測模塊：該模塊可以讓學生通過階段性自我檢測，及時了解自己的狀態(tài)，調(diào)整學習方案，有效地鞏固系統(tǒng)性知識，提升其理論水準和專業(yè)技能。教師可以及時掌握學生的學習情況，調(diào)整課堂教學的內(nèi)容、策略和方法，對于個別學生做針對性的指導，這樣可以有效地提升教學的效率，實現(xiàn)因材施教。

在線Python編譯模塊：該模塊是充分考慮到學生在無編譯環(huán)境的情況下，即使只有手機或平板，學生也能依照教學資源中的案例，使用在線Python編譯模塊進行調(diào)試，及時鞏固所學知識，突破難點問題。

除以上幾個主要模塊外，還有個人云筆記、交流討論等實用的模塊，引導學生撰寫學習心得和體會，記錄學習歷程，養(yǎng)成良好的學習習慣。通過分享功能，培養(yǎng)學生交流、協(xié)作學習的能力。

（三）功能測試、處理問題

對于網(wǎng)絡平臺開發(fā)而言，測試是相當重要的。在開發(fā)過程中階段性的對網(wǎng)絡平臺的穩(wěn)定性、功能性等進行測試，特別是智慧定制功能方面。針對出現(xiàn)的問題進行及時記錄，為后續(xù)的調(diào)整升級做好準備。

1.組織成員進行內(nèi)測

網(wǎng)絡平臺開發(fā)完成后，第一時間組織參與開發(fā)的教師、學生和校外技術人員進行網(wǎng)絡平臺的測試，以確保方案的最終達成效果。教師主要負責個性化方案生成、課程教學、測試等模塊;學生主要負責自我測試、個人云筆記、留言板等模塊;而校外技術人員則針對服務器、代碼的完整性等進行測試。通過一個星期的系統(tǒng)測試，完成測試報告，針對發(fā)展的問題，進行調(diào)整、改進和升級。

2.安排學生進行公測

安排校內(nèi)計算機專業(yè)200名學生進行的公開測試，這樣能夠更好地檢測網(wǎng)絡平臺的穩(wěn)定性，也有助于發(fā)現(xiàn)其中一些功能性的漏洞，通過再次修正，為接下來的大面積推廣打下基礎。

（四）上線運行、輔助教學

1.部署服務器

按照設計方案，在阿里云上搭建4核16G服務器高性能專業(yè)云服務器，申請專屬域名進行Web網(wǎng)絡服務。前期使用單服務器運行，但隨著資源的不斷增加，后期會將課程資源存入學校的數(shù)據(jù)存儲中心，采用業(yè)務與數(shù)據(jù)分布的管理模式，提高存儲效率。

2.課堂輔助教學

教師在課堂中充分運用平臺上的教育教學資源，開展課前預習、課堂檢測、課后作業(yè)布置等，及時掌握學生的學習情況，提高教學效率。同時引導學生利用網(wǎng)絡學習平臺的功能，生成個性化學習方案，調(diào)整學習策略，彌補課堂學習過程中的知識盲點。

3.課后在線學習

課后，學生利用平臺資源，積極開展課外拓展學習，養(yǎng)成良好的自主學習習慣，提高其學習的主動性和積極性。學生開展探究學習，鼓勵交流、討論，積極組建學習小組，協(xié)作學習，在合作學習中逐漸提高其理論水準和實踐能力。

隨著技術的不斷進步，尤其是“互聯(lián)網(wǎng)+”內(nèi)涵與外延的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)有的教育模式、學習手段將會發(fā)生巨大變化。此次基于個性化學習的中職網(wǎng)絡學習平臺開發(fā)實踐正是一次結合自身需求的探索與嘗試，基于教學實際出發(fā)，以學生為中心，解決教育教學發(fā)展中出現(xiàn)的問題，是相當有價值的。充分發(fā)揮了科技發(fā)展帶來的便利的作用，教師可以減輕教學壓力，提高教學效率;學生可以體驗到為其量身定制的個性化學習方案，培養(yǎng)其良好的自主學習習慣，提升學生交流、團隊協(xié)作等能力，最終為教育的變革和發(fā)展做出貢獻。

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