唐嬌，汪可薇琪，緱夢珂，盧堯

1.貴州師范大學 機械與電氣工程學院，貴州 貴陽 550000； 2.中國聯(lián)合網絡通信有限公司貴陽市分公司，貴州 貴陽 550000

0 引言

Python是一門通用的計算機編程語言，應用廣泛，易于上手但難于精通。職業(yè)院校傳統(tǒng)的教學方式以及中職學生自身的特點，讓Python程序設計課程陷入了“教師難教、學生難學”的困境和無奈之中。與此同時，微課因其短小精悍、主題突出、交互性強等優(yōu)于傳統(tǒng)教學的特點，在教育教學過程中得到了廣泛應用，微課教學已被證明是課堂教學的一種有效補充形式。目前，微課或Python程序設計課程領域的研究成果較為豐富，而中職學校Python程序設計微課領域還有較大的研究潛力。本研究欲從微課視域出發(fā)，探索符合中職學生發(fā)展特點的Python程序設計課程的開發(fā)與建設，加快推進職業(yè)教育數(shù)字化建設進程。

1 研究背景

1.1 Python程序設計課程

Python語言是由Guido van Rossum在二十世紀九十年代設計出來的，它是一種結合了解釋性、編譯性、互動性和面向對象的腳本語言，具有簡單易學、可移植、可擴展、可嵌入等獨特優(yōu)勢[1]。由于Python語言運用廣泛且容易上手，中職院校緊跟潮流，開始在軟件技術、人工智能技術應用、智能機器人技術等專業(yè)開設Python程序設計課程。

1.2 微課

微課程最早起源于可汗學院翻轉課堂的教學模式，是一種運用信息技術并按照認知規(guī)律呈現(xiàn)的結構化數(shù)字資源，通?？刂圃?0min內，課堂的教學視頻是主要內容，同時還包含與教學主體相關的練習反饋、教學反思等內容[2]。近年來，微課因其短小精悍、主題突出、交互性強等優(yōu)于傳統(tǒng)教學 的特點被廣泛應用在教育教學過程中。

1.3 中職學校Python程序設計課程研究現(xiàn)狀

在中國知網（CNKI）高級檢索中搜索主題詞或關鍵詞含有“中職”和“Python”后發(fā)現(xiàn)，有效文獻共37篇，其中僅有兩篇大致提到開發(fā)中職Python程序設計微課。同時，張國鵬等人在對我國中職微課進行可視化分析后發(fā)現(xiàn)，由于中職微課起步較晚，大多借鑒普通高中的微課教學模式，忽略了中職教育偏重專業(yè)知識和技能的特點，且中職課程類微課研究也比較單一，研究熱度過早飽和[3]。

2 中職學生Python程序設計課程的學習情況調查

在疫情防控常態(tài)化工作背景下，為了充分了解中職學生Python程序設計課程的學習情況，本研究通過線上調查的方式發(fā)放問卷96份，共回收有效數(shù)據80份，有效率為83.3%。其中男生38人、女生42人，主要包括南京職業(yè)技術學院、平頂山職業(yè)學院等職業(yè)院校，涉及計算機科學與技術、大數(shù)據技術等專業(yè)，最終采用IBM SPSS Statistics26.0中文版軟件對收集的數(shù)據進行處理分析。在調查到學生對于Python課程教學進度的適應情況時，超過一半的學生普遍認為難以適應教學進度，其中63.75%的同學認為老師的教學進度偏快，個別同學認為教學進度偏慢，如表1所示。

表1 中職學生對當前Python課程教學進度的適應性

同時，中職學生一般文化課基礎較弱，在學習Python程序設計時面臨著眾多問題。根據調查情況看，不適應老師的教學方式、遇到編程問題無法及時解決以及在課堂中無法長時間集中注意力是中職學生學習Python編程面臨的主要困難，如表2所示。

表2 中職學生在學習Python時經常遇到的問題

而根據被調查者的選項排序值反向計分得出，中職學生在遇到Python編程問題時更愿意求助于網絡，其次是教師。綜合各方面原因分析：中職學生本身學習動力不足且處于被動狀態(tài)，特別是學習成績處于下位段的學生，他們通常不愿意花費時間和精力去請教老師，或者擔心暴露自己的問題而受到嘲笑，從而更愿意求助于網絡，所以如何強化學生的學習動機也是提升中職學生編程能力的關鍵內容見表3。

表3 中職學生在遇到編程問題時對求助對象的選擇傾向

總的來說，目前很多中職學生在學習Python課程時普遍存在無法適應教學進度、興趣缺乏、注意力難以保持等諸多問題。而從下面的圖1可以看到有相當多的同學提出了當前課程缺乏趣味性和實踐操作性、可利用教學資源不足以及無法適應老師的教學進度和方式等建議。除此之外，還有多達43.8%的被調查者沒有提出相關建議，一方面可能是線上調查帶來的局限性，另一方面則可能是部分同學學習動力和學習信心不足，對學習持消極態(tài)度。

圖1 學生對當前開設的Python課程提出的不同建議占比情況

3 在中職Python程序設計課程中進行微課教學的基本優(yōu)勢

微課教學內容短小精悍，通常選取某個學科的重難點或疑點、考點作為課程內容，相對于傳統(tǒng)課堂要完成復雜眾多的教學內容、達成多個教學目標而言,“微課”中的教學主題更為突出明確[4]。傳統(tǒng)課堂一節(jié)課的總信息量遠大于微課，學生容易受到無關信息、前攝抑制與后攝抑制的干擾，而教師將Python程序設計課程中的重難點知識做成微課視頻，在課堂中輔助教學或由學生課下自行鞏固復習則能彌補傳統(tǒng)教學的不足，改善單一教學方式的同時，提高學生的自主學習能力。

微課教學時間短，通常集中在5～8min，一般不超過10min。根據國外可汗課程的統(tǒng)計和腦科學的研究，一般人的注意力集中有效時間在10min左右[5]。顯然，微課有助于學生進行自我調節(jié)、維持持續(xù)性注意力并提高記憶[6]，增強學生學習編程語言的信心。

微課以視頻形式為載體，一般被制作成Flash、AVI、GIF、mp4等格式的視頻[7],占用的存儲設備空間較小,可以通過網絡平臺反復觀看，突破了時間和空間的限制，因此學生擁有更多的自主選擇權。既符合“以學生為本”的現(xiàn)代教育理念，又能夠有效提高其自主學習的積極性，促進分層教學目標的實現(xiàn)。

微課資源多樣且情景真實，傳統(tǒng)教學中由于缺乏對學習過程中的數(shù)據采集和分析手段,難以對學習者的最近發(fā)展區(qū)進行有效評估,難以支持精準教學[8]。微課可以針對學生的學習水平設置多層次的教學內容供學生自主練習，并全程記錄其學習情況，滿足其個性化發(fā)展。與此同時，師生還可以在真實的、具體的、典型案例中進行教與學，增加Python學習的趣味性，迅速提升課堂教學水平。

4 微課教學的設計制作流程—以遞歸函數(shù)為例

一節(jié)精致的微課，不僅要精心打磨選題和實際制作，還要考慮講解者的教學水平、后期制作等眾多因素[9]。在進行微課總體設計時，應明確教學目的、合理處理教材內容，同時考慮到新舊知識的聯(lián)系、內容設置的先后順序并及時進行評價反饋，形成一個完整的閉環(huán)結構。微課具體制作包含設計選題、制作課件、準備輔助資料、錄制并上傳音/視頻以及建立微課評價機制五大環(huán)節(jié)[9]。

4.1 設計選題

微課選題應具有趣味性、創(chuàng)新性，切實滿足學生的實際需求。盡量采納學生感興趣的內容作為案例來講解相應知識，同時增加微課界面的互動性，設置適當?shù)奶釂?。在講解遞歸函數(shù)時可以巧妙利用Python Turtle模塊，通過呈現(xiàn)簡單的分形樹、科赫雪花曲線等容易引起學生注意的圖形刺激來加強學生對遞歸函數(shù)的進一步認識，同時設置提問，引導學生思考生活中還有哪些游戲或圖形可以用遞歸思想解釋，培養(yǎng)學生的自主探究能力。如表4為繪制分形樹的子程序和編譯運行后的結果。

表4 分形樹子程序及運行結果

微課選題須遵循“以學生為本”的基本原則，還要考慮科學性、相關性、價值性等因素。比如，教學過程中的重難點、疑點、考點、熱點，平時需要老師反復講解和強調的內容，學生容易出錯的知識點和經常提問的內容等，都可以作為微課的選題對象[10]。

注重選題的規(guī)范性和系統(tǒng)性，一方面要以相應教材為基礎、結合實際應用進行適當?shù)耐卣寡由?；另一方面，要注意系列微課之間的銜接性、層層遞進的設計課程內容。直接“丟”給學生零碎的知識點會妨礙學生對學科知識的全面認識和整體建構，要讓學生逐步掌握Python語言的基礎語法、函數(shù)及模塊的使用、理解其中的邏輯關系并能獨立進行一定的綜合實戰(zhàn)。

4.2 制作課件內容

課前導入：課堂導入時應注意其科學性和靈活性，課程開始能成功吸引學生的注意力，對后續(xù)的課堂學習具有十分重要的作用。微課的導入時間一般不超過1min，主要進行舊知的回顧、經驗的激活，通常以情景式、故事型等方法導入，以達到預期的教學目的和效果。比如以遞歸函數(shù)作為微課主題時，可以先以數(shù)學家斐波那契提出的兔子繁殖例子導入（斐波那契數(shù)列：1、1、2、3、5、8、13、21…）引導學生根據給出的斐波那契數(shù)列求出第11列兔子的數(shù)量，從而找出其中的規(guī)律。

知識點講解：教師可對本節(jié)課的重難點部分進行適當?shù)慕虒W設計，教學方式可根據具體情況選擇學生自主探究或師生互動探究的方式，此環(huán)節(jié)需要注意把握好教學節(jié)奏、適當利用教學工具。比如，在學習遞歸函數(shù)時，教師可以結合Python開發(fā)環(huán)境講解斐波那契數(shù)列這樣的程序設計實例（表5）加深學生對于遞歸思想的認識。

表5 斐波那契數(shù)列代碼及運行結果

鞏固練習：課堂練習是教學過程的重要環(huán)節(jié)，恰到好處的習題不僅能及時鞏固新知識、而且能發(fā)散學生的程序設計思維、提高其學習能力。微課的時長有限，對于習題的設計需充分貼合相應知識點，選擇典型題目、易錯題目。經過初步學習，大多學生基本掌握怎樣用遞歸函數(shù)求出斐波那契數(shù)列的某一項，這時可以“趁熱打鐵”讓學生用Python開發(fā)環(huán)境試求斐波那契數(shù)列的第18項進行強化學習。然后逐漸增加難度，設置不同類型的題目，鍛煉學生舉一反三的能力。

拓展延伸：根據此次調查發(fā)現(xiàn)（參照表1），有多達70%的學生認為難以適應教師的教學進度。此環(huán)節(jié)可以為不同層次的學生設計有難度區(qū)分的延伸練習，學生可以根據自身需要選擇相應內容進行鞏固練習或提高訓練，充分利用最近發(fā)展區(qū)的教學效能。

4.3 準備輔助資料

微課制作不僅涉及課件內容的準備，如：教材、教具、Python程序相關案例、思政內容的融入等，還需要撰寫微課的腳本。腳本的撰寫可以使微課的制作過程更流暢，有助于及時發(fā)現(xiàn)問題并修改相關內容。腳本是微課結構和內容的體現(xiàn)，包括解說詞、字幕、音樂等關鍵要素[11]。

4.4 錄制并上傳音/視頻

微課視頻需要保證可靠的清晰度，微課制作者可以根據實際需要選擇相應軟件。其錄制過程中不僅包括文本、圖片、動畫的運用技巧，還涉及音頻、視頻等素材的加工[12]。對于錄屏類微課制作而言，一般需要導入PPT、錄制語音旁白，同時運用Photoshop CS6進行圖片處理、動態(tài)注釋功能以及選區(qū)操作的思維導圖、編輯視頻等相關技術[13]。課件PPT要做到簡潔明了、主題突出，合理使用背景，文字格式及顏色等；語音旁白要清晰洪亮、富有感情、語速適中，并與畫面同步，完成視頻錄制后及時上傳到相關學習平臺，以供學生隨時使用。

表6 微課質量評價指標

4.5 建立完善的微課評價體系

微課評價體系一般指對于微課質量進行總體評價的制度模式，及時準確、積極有效的評價可以對課堂教學產生重要的指導和激勵作用，促進中職學生學習Python編程語言的可持續(xù)發(fā)展。為了保證中職院校的微課教學質量、提升教學效果，建立完善的微課教學評價體系是非常關鍵的一步。本研究根據中職院校教學特點，借鑒溫彤和Sun Y等人的微課質量評價指標初步構建了中職微課質量評價體系[14-15]，力圖為中職微課教學提供更多參考和標準。

5 網絡微課環(huán)境下Python課程創(chuàng)新的應用策略

5.1 提高教師信息化教學水平

教學過程中，很多抽象的內容展示和知識體系建構，都需要借助現(xiàn)代化手段進行直觀表現(xiàn)，而微課制作需要掌握一系列基礎理論、技術、流程與方法等，這對教師隊伍的信息化水平提出了更高要求。中職院校可鼓勵教師參與微課制作、多媒體技術運用等教學技能大賽，加強對教師信息化教學的培訓工作，對教師的信息化教學成果進行一定的獎勵，從而促進教師參與微課制作的積極主動性[16]，提高微課質量。

5.2 以立德樹人為基礎，充分發(fā)揮微課的輔助教學作用

在疫情常態(tài)化和經濟全球化背景下，推動中等職業(yè)教育數(shù)字化建設是大勢所趨[17]，而利用微課輔助教學來促進職業(yè)教育數(shù)字化發(fā)展的優(yōu)勢是顯而易見的，但隨之而來的是微課教學可能面臨的一系列挑戰(zhàn)：中職微課可能變得“膚淺化”和“快餐化”，數(shù)字教學資源雖多但卻是過度碎片化、不成體系的[18]；同時容易忽視教育的“育人”功能，難以踐行“立德樹人”的教育理念。如何應對這些挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮微課的輔助教學功能是不容忽視的問題。

5.3 注重實踐練習，強化學習動機

此次調查發(fā)現(xiàn)，部分中職院校的Python程序設計課程過于偏重理論教學，學生普遍缺乏實踐能力，且理論課和實踐課分離現(xiàn)象嚴重，這成為學生學習興趣低下、實踐能力較差的重要原因。根據美國著名心理學家班杜拉的自我效能感理論來看，成功經驗會增強自我效能，從而獲得學習成就感，進一步激發(fā)學生的學習動機。而且，要想學好編程就必須多寫代碼，學生也更容易在上機操作過程中獲得可視化的數(shù)據成果，在不斷Debug中培養(yǎng)編程思維，總結編程經驗。除此之外，鼓勵奇思妙想、協(xié)作與競爭，廣泛開展學科競賽等都能夠有效地強化學生的學習動機，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，激勵學生主動參與并投入到Python程序設計課程學習中。

6 結語

結合中職學生的學習調查現(xiàn)狀和微課特點，并以遞歸函數(shù)為例設計微課制作流程，可以發(fā)現(xiàn)微課作為傳統(tǒng)課堂的輔助教學手段，能夠突破時空限制，實現(xiàn)課程的靈活性與趣味性，有利于增強學生的學習自主性和內在動力、推動實現(xiàn)Python程序設計這門課程分層教學的目標。在實踐過程中，教師需提高信息化教學水平、在微課制作中適當融入思政元素、增強Python程序設計課程的實踐性，促進中職微課的進一步發(fā)展和創(chuàng)新。同時，中職院校的程序設計類微課還需要不斷優(yōu)化，建立科學完善的微課質量評價體系，引導學生自我監(jiān)控學習進程并積極調整改進，為中職微課教學提供參考和標準，推動職業(yè)教育數(shù)字化建設。