摘"要：傳統(tǒng)的程序開發(fā)課程教學(xué)模式已相對固定，如何將學(xué)習(xí)環(huán)境中的各種智能化服務(wù)在智能與知識層面無縫協(xié)同，構(gòu)建一個開放互聯(lián)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，已成為智慧教育的重要研究議題。在全國職業(yè)院校教學(xué)能力大賽的推動下，以16課時(shí)的Python程序設(shè)計(jì)進(jìn)階部分來進(jìn)行教學(xué)探究，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目教學(xué)“游戲沉浸式趣學(xué)Python進(jìn)階”。教學(xué)實(shí)施以課前導(dǎo)學(xué)、課中研學(xué)和課后拓學(xué)為基本框架，結(jié)合多種軟硬件資源，包括云班課、智慧職教等在線資源平臺，平板電腦、Tello無人機(jī)和mBot智能小車等智能硬件設(shè)備進(jìn)行開展，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提升智慧課堂的教學(xué)效能，從而達(dá)成精準(zhǔn)的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習(xí)環(huán)境；游戲沉浸式；智能硬件設(shè)備；“Python程序設(shè)計(jì)”

中圖分類號：TB"""""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.05.087

0"引言

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代教育變革的重要依托，是利用云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)手段，結(jié)合在線學(xué)習(xí)的普及和開放資源的共享而構(gòu)成的學(xué)習(xí)環(huán)境。黃榮懷教授也指出智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是智慧教育的三重境界之一，是智慧教育的有效傳遞手段。根據(jù)教育部印發(fā)的開展智慧教育創(chuàng)新示范，構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境的《教育信息化2.0行動計(jì)劃》，面對出生于信息時(shí)代，時(shí)刻接觸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字產(chǎn)品等的零零后大學(xué)生，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已不再適用，如何設(shè)計(jì)基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)模式已迫在眉睫。Python語言作為一種高級的、面向?qū)ο蟮?、解釋型的、通用的和開源的語言，深受“碼農(nóng)”的歡迎，根據(jù)最新的世界編程語言排行榜TIOBE顯示，Python編程語言排名第一（市場占比14.83%），并且隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，該編程語言的市場占比份額也在不斷加大。Python程序設(shè)計(jì)是學(xué)校大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用、人工智能技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是一門操作性強(qiáng)、應(yīng)用性廣的課程，在計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)體系中起著重要作用。通過這門課的學(xué)習(xí)，可以熟練掌握列表與字典、函數(shù)與模塊，從而培養(yǎng)分析問題、設(shè)計(jì)算法、通過編程解決實(shí)際問題的能力，為大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)爬蟲與分析、人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)以及云計(jì)算的海量數(shù)據(jù)存儲打下良好的基礎(chǔ)。

在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的背景下，輔助教學(xué)的Tello無人機(jī)、mBot智能小車等智能硬件設(shè)備也漸漸出現(xiàn)在市場上，游戲沉浸式趣學(xué)Python程序設(shè)計(jì)課程成為可能。據(jù)調(diào)查，遵循“四適”原則將游戲引入教學(xué)能給師生更好的課堂體驗(yàn)感，提高師生的互動頻率，增強(qiáng)學(xué)生的課堂參與度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，真正做到寓教于樂。

通過對大量有關(guān)學(xué)習(xí)環(huán)境、游戲化教學(xué)和Python程序開發(fā)的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，無論是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，還是游戲化教學(xué)的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用，都取得較為豐富的研究成果，但將智能硬件應(yīng)用在Python編程上進(jìn)行游戲化教學(xué)的研究較少。因此，本文在智慧學(xué)習(xí)的大環(huán)境下，利用智能硬件，設(shè)計(jì)游戲沉浸式趣學(xué)Python程序設(shè)計(jì)進(jìn)階。通過情境化教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在游戲中掌握Python編程的相關(guān)知識，有效提升教學(xué)質(zhì)量。

1"Python程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

Python程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)，并具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和一定的創(chuàng)新能力，同時(shí)也需要具備團(tuán)隊(duì)合作能力。

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，受教學(xué)條件的限制，難以有廣泛的教學(xué)資料，學(xué)生的學(xué)習(xí)條件相對有限，且課程本身相對枯燥，其很多案例結(jié)果都在控制臺呈現(xiàn)，無法形成良好的視覺沖擊效果，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大降低，甚至出現(xiàn)一定程度的厭學(xué)情形。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展、教學(xué)平臺的日益完善，很多老師開始實(shí)施混合式教學(xué)，利用智慧職教、云班課、e會學(xué)、Spoc等學(xué)習(xí)平臺，將課程資源教學(xué)視頻、習(xí)題測試等部署到平臺上，通過線上的檢驗(yàn)結(jié)果，在課堂上進(jìn)行針對性的重難點(diǎn)講解。雖然一定程度上提高了教學(xué)效能，但學(xué)生的學(xué)習(xí)成績并沒有顯著提高，班級整體學(xué)習(xí)氛圍也沒有得到有效改善。具體如圖1所示，是高職院校某學(xué)院的2022級Python程序設(shè)計(jì)考試成績分布圖。

從圖中可以發(fā)現(xiàn)各個班級的Python程序設(shè)計(jì)成績大多分布在中等、良好的階段，優(yōu)秀的成績相對較少，且分類招生班的成績要弱于普通招生班的成績。成績的分布表明，混合式教學(xué)還有待進(jìn)一步完善。此外，對同一個班級的兩門課程進(jìn)行分析比較，具體如圖2所示。

從圖中可以看出，智能硬件編程這門課的整體成績要優(yōu)于Python程序設(shè)計(jì)，其大部分同學(xué)的成績都分布在優(yōu)秀、良好的范圍內(nèi)。在課程難易程度相當(dāng)?shù)臈l件下，表明這門課更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)習(xí)氛圍良好。

基于上述成績分布情況，對班級學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，結(jié)合老師的實(shí)際教學(xué)情況，主要得出以下三個方面原因。

（1）學(xué)習(xí)自控性較低。

專業(yè)學(xué)生的高考成績普遍在400分左右，學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)思維相對較弱，玩心較重，根據(jù)問卷調(diào)查的結(jié)果，班級833%的同學(xué)打游戲，只有167%的同學(xué)不打游戲。同時(shí)對編程學(xué)情做了問卷調(diào)查，具體如圖3所示。

從圖中，可以得出，958%的同學(xué)不會編程或基本不了解編程，只有42%的同學(xué)學(xué)習(xí)過Python。此外，Python程序設(shè)計(jì)開設(shè)于大一上學(xué)期，98%的同學(xué)都沒有電腦，對老師采用的課前導(dǎo)學(xué)，很多同學(xué)都沒辦法獨(dú)立完成，更多地利用手機(jī)去學(xué)習(xí)課程視頻，學(xué)習(xí)效果相對較差。

（2）教學(xué)模式單一。

課堂上主要還是采用“理論講解+案例講解+例題強(qiáng)化”的教學(xué)模式，學(xué)生并不能全身心地去思考解決問題，也無法培養(yǎng)學(xué)生的組織能力。同時(shí)，給出的案例和例題相對簡單，知識點(diǎn)也較為獨(dú)立，缺少實(shí)際綜合性案例或項(xiàng)目。課程學(xué)完后，學(xué)生能夠“建”開發(fā)環(huán)境，“讀”簡單程序，“改”簡單程序，但卻不會“寫”應(yīng)用程序。

（3）課程內(nèi)容單調(diào)無趣。

課程的核心會編寫代碼，但代碼的運(yùn)行結(jié)果基本都是在編譯器的控制臺輸出，結(jié)果單調(diào)乏味，學(xué)生獲得感不強(qiáng)。結(jié)合高職學(xué)生的學(xué)情分析，為讓編程結(jié)果變得生動和立體，設(shè)計(jì)了游戲沉浸式趣學(xué)Python進(jìn)階，來有效提高教學(xué)質(zhì)量。

2"游戲沉浸式趣學(xué)Python進(jìn)階

2.1"Python進(jìn)階總體結(jié)構(gòu)

Python程序設(shè)計(jì)課程分為Python入門、Python進(jìn)階和Python高級三個階段，共計(jì)8個教學(xué)單元?；谌珖殬I(yè)院校教學(xué)能力大賽，選取了Python進(jìn)階部分，包括單元5"函數(shù)、單元6"類與面向?qū)ο蠛蛦卧?"模塊共計(jì)16課時(shí)的教學(xué)任務(wù)。課程主要采用高職高專教材作為主教材、自編活頁式電子講義為輔助教材，自錄視頻上傳至云班課平臺、智慧職教平臺作為信息資源，借助平板電腦、Tello無人機(jī)和mBot智能小車等硬件資源，結(jié)合豐富的教學(xué)手段來促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

課程設(shè)計(jì)本著以學(xué)生職業(yè)發(fā)展為根本、教學(xué)策略與學(xué)生認(rèn)知相互統(tǒng)一、理論知識與實(shí)踐操作相互運(yùn)用、教學(xué)手段與學(xué)情分析相互協(xié)調(diào)、專業(yè)教學(xué)與思政教育相互融合，逐步提升學(xué)生的理論知識、專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。其Python進(jìn)階的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

2.2"Python進(jìn)階教學(xué)實(shí)施過程

Python"進(jìn)階的16課時(shí)教學(xué)任務(wù)分為三部分展開，包括函數(shù)—智闖關(guān)、類與面向?qū)ο蟆{小車、模塊—控飛機(jī)。具體實(shí)施過程依照學(xué)校上課的時(shí)間部署，每次課2課時(shí)，共計(jì)8次課的課程分配，其中每2課時(shí)的教學(xué)實(shí)施過程依次按照課前自學(xué)、課中研學(xué)和課后拓學(xué)三個階段進(jìn)行，具體如圖5所示的函數(shù)2課時(shí)實(shí)施過程（其他14課時(shí)教學(xué)流程類似）。

2.2.1"課前自學(xué)

（1）上傳資源：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，信息化技術(shù)正逐漸地改變著人們的認(rèn)知途徑、思維方式以及學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此，慕課、微課、直播等各類在線教學(xué)在不同層次的教育領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了豐碩的成果。為有效提高教學(xué)效果，將課程相關(guān)知識點(diǎn)的自編活頁式電子講義、多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的自錄課程視頻上傳到云班課平臺，讓學(xué)生在課前登錄學(xué)習(xí)，提前掌握基礎(chǔ)知識；

（2）布置任務(wù)：教師在云班課平臺發(fā)布課前測試題目，學(xué)生登錄學(xué)完相關(guān)知識后進(jìn)行作答，老師查看完成進(jìn)度并進(jìn)行評分，為課中研學(xué)奠定基礎(chǔ)，具體如圖6所示。

2.2.2"課中研學(xué)

（1）第1課時(shí)：對知識點(diǎn)的理解與掌握。首先，對課前自學(xué)的完成情況進(jìn)行點(diǎn)評，并通過分析引入本節(jié)課內(nèi)容；接著，講解知識點(diǎn)中的重難點(diǎn)，并結(jié)合學(xué)生預(yù)習(xí)情況進(jìn)行適當(dāng)提問；最后，通過在線平臺發(fā)布課中任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生完成代碼的編寫并點(diǎn)評；

（2）第2課時(shí)：對知識點(diǎn)的應(yīng)用與實(shí)踐。首先，將班級學(xué)生進(jìn)行合理分組，每組討論并合作完成發(fā)布的任務(wù)；接著，每組組長選擇代表進(jìn)行上臺演示，結(jié)合Tello無人機(jī)和mBot智能小車等硬件，完成任務(wù)需求；最后，由老師進(jìn)行點(diǎn)評，各小組對其他組進(jìn)行評分，以及小組內(nèi)進(jìn)行互評，完成課中任務(wù)。

2.2.3"課后拓學(xué)

教師在云班課平臺發(fā)布課后任務(wù)，并督促學(xué)生按時(shí)獨(dú)立完成并提交到云班課平臺，同學(xué)可以互相查看，并對完成的任務(wù)進(jìn)行點(diǎn)評。教師對同學(xué)的課堂表現(xiàn)以及完成情況進(jìn)行診斷并反思。

16課時(shí)的Python進(jìn)階完成后，對班級學(xué)生做了問卷調(diào)查，從調(diào)查結(jié)果可以看出利用軟硬結(jié)合的方式，結(jié)合學(xué)生學(xué)情，設(shè)計(jì)游戲沉浸式學(xué)習(xí)Python更受學(xué)生歡迎，更能提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐技能。

3"結(jié)束語

高職教育是一種以就業(yè)為導(dǎo)向，側(cè)重于在一定應(yīng)用型理論知識指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)踐技能培養(yǎng)的教育類型，重在培養(yǎng)出同學(xué)們主動學(xué)習(xí)和積極探索的意識和能力。通過在Python程序設(shè)計(jì)課程中引入游戲沉浸式的教學(xué)模式，充分利用云班課平臺進(jìn)行合理組織，保障課前、課中和課后3個階段的線上線下混合教學(xué)的開展，實(shí)現(xiàn)趣學(xué)Python進(jìn)階的教學(xué)目標(biāo)；通過分組合作的教學(xué)模式，提高學(xué)生的合作協(xié)同能力；結(jié)合學(xué)生學(xué)情，利用軟硬件資源，設(shè)計(jì)游戲沉浸式的課中教學(xué)，有效拉近師生距離，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力。

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