基于慕课和Python123的程序设计课程分层教学研究与实践

田庆 朱俊岭

摘要：针对应用型本科院校计算机专业的程序设计课程的特点，利用慕课、程序设计辅助教学平台Python123，开展程序设计课程分层教学方法研究，并在高级语言程序设计课程中进行应用与实践。

关键词：分层教学;辅助教学平台;Python123;慕课;程序设计课程

中图分类号：G434 ;TP312      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）03-0161-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

因材施教出于《论语·先进篇》，是大到国家、小到个人都推崇的教育方式，但在实际实施过程中，鉴于多方面的因素限制，教师大部分因材施教方案都不能得到推广。以大学的教学班级和课时为例，一个教学班60人，课时从16学时到72学时不等，教师在每节课都为了完成教学任务而不停地讲解知识，没有时间区分不同的学生的具体情况而提供不同的教学内容和教学方法。

1 应用型本科院校程序设计课程特点

区别于985、211等综合性大学，笔者所在的应用型本科院校计算机专业的程序设计课程，具有以下几方面的特点：能够利用现有网络资源自学的同学占比较少。目前的网络学习资源很丰富，如MOOC、哔哩哔哩等，这些在线学习视频网站为大学生自主学习提供了非常多的学习资源，但对应用型本科院校的学生来说，自主学习能力欠缺，并不能很好地利用这些资源，还需要老师的引导;‚机器思维方式建立快慢差异大。相比其他课程，程序设计课程学习入门难度稍大，很多同学在开始的时候并不能适应该课程的思维方式，导致跟不上进度，对课程失去信心。l课程大纲规定内容较多，难度大，课时少，重修率高。程序设计课程作为计算机专业的基础课程，教学内容和教学学时一直都比较多，难度也大，学生的学习比较吃力，但近几年的教学改革还在不断压缩该类课程的课时，致使教师能够利用的时间越来越少，传统的教学手段和方法已经很难在目前可课时中开展分层教学，因材施教。

以上三方面的特点说明：一方面，应用型本科类院校程序设计类课程的学生层次差异较大，学习难度不一致，教学中应该因材施教，以帮助不同的学生解决不同的问题;但另一方面，教师课堂时间有限，需要讲解内容很多，传统的教学资源和方法，很难进行分层教学。而大规模在线开放课程 （Massive Open Online Course， MOOC）、Python123平台等互联网资源和平台的出现，为高等教育改革带来新的机遇，为程序设计类课程开展分层教学提供了技术支持[1]。

2 慕课和Python123平台介绍

慕课是大型开放式网络课程，即MOOC（massive open online courses），作为一种流行的学习方法和教学方法，它拥有丰富而开放的学习资源，特别是一些名校、优秀教师的课程资源，可以很好地解决程序设计课程课时少，教学学时不够的问题[2]。

Python123 平台是北京理工大学教学团队专为程序设计类课程开发的免费辅助教学平台，该平台目前支持C、Python、C++等相关课程的在线判题[3]，另外还支持选择、判断、填空、简答、讨论等题型，可以为程序设计类课程提供较为全面、方便的教学测评，包括随机组卷、断网考试，另外还有学情分析，及时了解学生的学习时长、学习时段等数据。以笔者为例，最近三年，笔者在该平台开设了10门课程，学生累计提交273574份作业，效率大大提升。该类平台的出现，为分层教学中的分层测评提供了快速、有效、合理的技术手段，解决教师分层教学中时间和精力不够的问题，让教师可以把时间用来进行有针对性的教学。

3 基于慕课和python123平台的分层教学模式设计

根据应用型本科院校计算机专业的程序设计课程的特点，笔者在教学中把程序设计课程分为三个层次，第一层是自学为主层，该层的学生自学能力强，主要通过教师提供的MOOC资源自学，教师通过python123平台掌握学生的学习进度，及时提供学习指导;第二层是中间层，是教师重点关注的对象，主要通过课程授课和课后学习，掌握知识;第三层是加油层，需要额外帮助层，这部分同学在程序设计思维方面存在学习困难，需要教师给予额外的帮助和补课，帮助其建立程序设计思维，跟上课程进度。

以上三个层次的划分依靠Python123平台，教师可以依靠平台的海量习题、在线测试功能和学情分析功能，分阶段，分章节，快速识别出学生的编程能力，对学生进行层次划分，解决传统教学中学生层次识别的难题。

笔者设计的分层教学模式如图1所示，在该模式中，不同的学习能力和学习层次的同学被区分出来，如10%自学层和20%的加油层。

4 分层教学模式教学实践

笔者从2018年开始利用MOOC和Python123平台开展线上线下相结合的分层教学实践[4]，所教授的课程有《C语言程序设计》《Python程序设计》，现以2020～2021学年第1学期所授的《高级语言程序设计》课程为例，介绍笔者所提教学模式的实践情况。该课程共8个班，4名教師，以课程组的形式制定教学内容和教学计划，各班的教学要求、教学内容、考核内容统一。笔者负责计算机科学与技术两个班，其中2020级计算机科学与技术1班，60人按传统的翻转课堂形式教学[5]，2020级科技2班55人开展分层教学模式的实验。

4.1 教学计划与分层时间点选择

高级语言程序设计的教学计划主要分编程基础、程序结构、函数、数组、指针、结构、编程进阶八个模块。根据这八个模块的进度，分别在编程基础、程序结构、数组、指针四个模块结束后设置分层测试点。具体安排如表1所示：

在编程基础和程序结构两个模块，主要用来区分第一层和其他两个层次的同学，经过多年教学实践，发现具有自主学习能力的同学在进入课程不久就能找到合适自己的学习方法和学习进度，具备独立自主学习能力，所以这部分同学的区分放在比较靠前的位置。等课程进行到40%左右，第三层的同学逐步呈现，需要找出这部分同学，并给予课后辅导和其他帮助，让其跟上课程进程。

4.2 分层教学执行过程

以上四个节点的层次教学具体步骤如下：

1）课前在慕课堂布置符合学生能力的基础MOOC视频学习内容，学生自主学习，并整理好学习过程的问题;

2）教师根据慕课堂的预习情况，在Python123平台设计课前测试题目，开展课前测试;

3）教师根据课前测试结果和慕课堂任务完成情况，区分自学层的同学和其他同学，自学层次的同学指导其自学并安排完成ACM竞赛编程题目，其他同学紧跟课堂，通过课堂学习完成知识点的掌握;

4）课堂教学结束后，教师在Python123平台布置课后练习题，学生课后完成;

5）在单元教学结束后，设计单元测试题目，发现知识掌握的薄弱点，筛选基础知识仍然没有掌握的少部分同學;

6）安排线上课后答疑辅导，重点解决部分同学的机器思维建立、基础知识薄弱、重难点知识点不能理解等问题。

5 教学效果分析

5.1 单元教学效果分析

表2是在完成“分支结构程序设计”单元后的两个班的测试结果数据。

从以上表格我们可以看出：相同题目的课后测试，分层班的成绩要好于传统翻转课堂班，说明有效的课前测试对能提高学生课堂学习效率和对知识的理解;‚通过辅导后，及格学生比例大幅增加，说明有针对地课后辅导对尾部学生效果明显;l具备完全自学能力的学生不足6%，课堂教学还是此类课程的重点，MOOC视频等只能作为辅助教学手段。

5.2 学期教学效果分析

学期结束，课程组在Python123平台设计了本学期的期末测试题，所有班级在同一时间完成相同的题目，主要目的是考核学生对基本知识点的掌握和基本的编程能力，本次考试题目难度偏大，题量较多，考试分数不够理想，但起到了很好区分教学效果和学生掌握情况的目的，具体情况如表3所示。

从以上表格我们可以看出：分层教学班的各方面数据都优于传统教学班和其他教学班，体现出分层教学的优势，特别是在头部和尾部学生方面，效果更为明显，起到了针对程序设计课程进行分层教学改革的目标。另外笔者所教授的传统翻转课堂班成绩没有达到年级的其他教学班平均水平，与其他老师也在积极探讨教学改革提高教学质量有关。

6 结语

通过以上的教学实践分析和问卷调查我们可以看出，本文所提出的基于慕课和Python123平台的分层教学模式是可行且有效的，学生的学习效果明显提高，自主学习能力、独立思考能力、程序设计能力等核心能力都有一定程度的提高，符合当前学生培养中提高学生核心素养的目标，并为其他教师的教学改革提供了切实可行的思路和平台借鉴。但在其实施的过程中我们还需要考虑以下几方面问题：如何提高学生自主学习能力，从实践中我们发现，在应用型本科院校中，具备完全自主学习能力的学生比例越来越少，而自主学习能力是大学期间需要培养和锻炼的一项重要技能;‚如何解决课时不足的问题，为了不占用本来就很紧张的课堂教学时间，在本文所提到的课后辅导，利用到了学生和老师的课后时间;l分层教学过程中如何区分学生的创新能力、团队协作能力，本文提到的平台和方法，能够在学生的编程能力、独立思考能力、自主学习能力方面起到辅助作用，但是在区分创新能力和团队协作能力上尚需进一步的研究与实践。

参考文献：

[1] 刘欣欣，徐红云.基于MOOC的大学计算机基础翻转课堂实践与探索[J].软件导刊，2019，18（3）：217-220.

[2] 黄玉兰.“互联网+教育”背景下基于慕课的编程类课程创新教学模式构建[J].黑龙江畜牧兽医，2016（9）：252-255.

[3] 翟普.“互联网+教育”背景下基于MOOC+“Python123平台”的Python教学模式探索[J].信息与电脑（理论版），2019，31（21）：236-237，240.

[4] 卢瑾，任宏亮，顾东袁，等.以学生为中心的程序设计分层式实验教学改革[J].计算机教育，2020（11）：174-178.

[5] 余恒，李永杰，张献.混合模式下的C语言程序设计课程教学实践[J].中国信息技术教育，2021（9）：96-98.

【通联编辑：张薇】