徐紅云，劉欣欣

（華南理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

引言

Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英課程是面向大學(xué)一年級(jí)非計(jì)算機(jī)專業(yè)全英創(chuàng)新班學(xué)生開設(shè)的一門計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)課，該課程通過Python語(yǔ)言介紹程序設(shè)計(jì)的基本思想，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，以及利用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)方法解決實(shí)際問題的能力，為今后從事各個(gè)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐工作提供方法和工具。

2020年隨著新冠疫情在全球肆虐，導(dǎo)致部分留學(xué)生不能按時(shí)返校參加學(xué)校正常的教學(xué)活動(dòng)，本文通過為留學(xué)生開設(shè)Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的全英線上教學(xué)，探索了該課程全英教學(xué)方案、線上教學(xué)實(shí)施方法和課堂組織方式。通過借鑒Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的線下教學(xué)、一般課程的全英教學(xué)和線上教學(xué)等幾方面經(jīng)驗(yàn)，提出結(jié)合美國(guó)麻省理工學(xué)院的MIT OpenCourseWare平臺(tái)上的開放課程資源、騰訊會(huì)議課堂直播以及自行研發(fā)的輔助教學(xué)平臺(tái)的在線多元混合教學(xué)模式。

全英教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)人才，因此在教學(xué)理念和教學(xué)方法上應(yīng)和國(guó)際一流大學(xué)接軌。關(guān)于Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的全英教學(xué)，從目前公開發(fā)表的文獻(xiàn)資料看，尚沒有這方面可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。教材方面，目前國(guó)內(nèi)沒有開展Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英教學(xué)的合適的引進(jìn)版英文教材，如果采用英文原版書作為教材，如比較經(jīng)典的美國(guó)麻省理工學(xué)院出版社出版的，或者美國(guó)No Starch出版公司出版的，價(jià)格都比較昂貴，大大增加了學(xué)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，不符合我國(guó)國(guó)情，不是主流的選擇。

教學(xué)資源方面，為滿足學(xué)生線上學(xué)習(xí)的需求，應(yīng)盡可能為他們提供電子版的學(xué)習(xí)資源。國(guó)外著名高校開設(shè)的MOOC課程是開展全英教學(xué)一個(gè)良好的參考和借鑒，但這些課程不能作為全英教學(xué)使用。國(guó)外主流的MOOC平臺(tái)，如EdX、Coursera、Udacity等，從2017年開始陸續(xù)從免費(fèi)轉(zhuǎn)為付費(fèi)模式，即使平臺(tái)提供了“旁聽者免費(fèi)”的服務(wù)，但旁聽一般都有時(shí)間限制，例如Coursera平臺(tái)只提供7天的免費(fèi)體驗(yàn)，EdX平臺(tái)不同課程的旁聽期限不同，從2個(gè)星期到3個(gè)月不等。所以，直接基于國(guó)外的MOOC平臺(tái)上的課程資源開設(shè)Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英課程，不具備可行性。

國(guó)內(nèi)清華大學(xué)學(xué)堂在線平臺(tái)引進(jìn)了麻省理工學(xué)院開設(shè)的“Introduction to Computer Science and Programming Using Python”課程（簡(jiǎn)稱“MIT Python課程”），供學(xué)習(xí)者自主、免費(fèi)學(xué)習(xí)。該課程可以引入供校內(nèi)教學(xué)使用，但該課程使用的授課語(yǔ)言是Python的 2.7版本，而目前Python的主流是3.0以上版本，Python 3系列版本比Python 2系列版本有較大的改進(jìn)，而且并不兼容Python 2系列版本，為了讓學(xué)生學(xué)以致用，應(yīng)選擇使用更廣泛，更符合發(fā)展趨勢(shì)的Python 3系列版本。

經(jīng)廣泛調(diào)研，本文擬采用MIT OpenCourseWare 平臺(tái)上提供的相關(guān)課程開展Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的全英教學(xué)。平臺(tái)上的“Introduction to Computer Science and Programming in Python”課程使用了Python 3.5版本，免費(fèi)提供了美國(guó)麻省理工學(xué)院在2016年開設(shè)該門課程的全部教學(xué)資源。采用該課程開展全英教學(xué)，能借鑒美國(guó)頂尖學(xué)府之一的麻省理工學(xué)院在Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程上的教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)手段，很好地使國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)與國(guó)際接軌，利于培養(yǎng)具有國(guó)際視野的創(chuàng)新人才。

一、Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英教學(xué)方案

Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程通過Python語(yǔ)言介紹程序設(shè)計(jì)的基本思想，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力和用程序設(shè)計(jì)方法解決本專業(yè)問題的能力。具體教學(xué)內(nèi)容包括：程序設(shè)計(jì)基本方法，基本數(shù)據(jù)類型，程序的控制結(jié)構(gòu)，函數(shù)和代碼復(fù)用，組合數(shù)據(jù)類型，文件和數(shù)據(jù)格式化、程序設(shè)計(jì)方法論和Python第三方庫(kù)等方面的內(nèi)容。課程2學(xué)分，總學(xué)時(shí)40 學(xué)時(shí)，其中課堂教學(xué)32 學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。

MIT OpenCourseWare平臺(tái)上的開放課程被視為一項(xiàng)龐大的、網(wǎng)絡(luò)出版的麻省理工學(xué)院教材。本文從該平臺(tái)上選用的“Introduction to Computer Science and Programming in Python”課程，免費(fèi)提供課堂教學(xué)視頻、講義，和講義配套的程序演示代碼，課堂練習(xí)，課堂練習(xí)講解視頻，作業(yè)等內(nèi)容。這些教學(xué)材料與教材內(nèi)容完全一致。采用該課程組織教學(xué)，任課教師針對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和擴(kuò)展，即能滿足本校全英教學(xué)的需求，解決國(guó)內(nèi)目前沒有合適的英文版引進(jìn)教材、沒有合適的教學(xué)資源等問題。

MIT OpenCourseWare 平臺(tái)上 的Python 課程教學(xué)大綱和本文所述課程的教學(xué)大綱基本一致，表1給出了兩門課程教學(xué)大綱內(nèi)容模塊的對(duì)比情況。由表1可知，關(guān)于程序設(shè)計(jì)的基本方法和Python語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)（含基本數(shù)據(jù)類型、程序的控制結(jié)構(gòu)、函數(shù)和代碼復(fù)用、組合數(shù)據(jù)類型、文件和數(shù)據(jù)格式化、程序設(shè)計(jì)方法論）部分，兩門課程的教學(xué)大綱基本一致。不同點(diǎn)主要在于表格第8行所列的4個(gè)學(xué)時(shí)，本文所述課程的教學(xué)大綱內(nèi)容是Python第三方庫(kù)，要求通過介紹Python第三方庫(kù)的應(yīng)用，幫助學(xué)生理解與掌握計(jì)算生態(tài)；而MIT OpenCourseWare平臺(tái)上的對(duì)應(yīng)課程欄目的內(nèi)容是面向?qū)ο缶幊獭㈩惡屠^承，而系統(tǒng)介紹第三方庫(kù)的使用方面的內(nèi)容缺失，所以這部分內(nèi)容需要任課教師補(bǔ)充。對(duì)于該不同點(diǎn)，為滿足本文所述課程教學(xué)大綱的要求，任課老師可在Python第三方庫(kù)的網(wǎng)站上，找到豐富的關(guān)于第三方庫(kù)功能的介紹和使用示例，作為課程的補(bǔ)充資料，對(duì)課程進(jìn)行擴(kuò)展。

表1 教學(xué)大綱對(duì)比

另外，MIT OpenCourseWare平臺(tái)上的“Introduction to Computer Science and Programming in Python”中關(guān)于面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)的介紹，有利于學(xué)生更好地理解字符串的操作函數(shù)，組合數(shù)據(jù)類型的操作函數(shù)，以及庫(kù)函數(shù)的使用，因?yàn)檫@些都是面向?qū)ο缶幊讨袑?duì)類的方法的調(diào)用，所以可以借鑒該課程這部分內(nèi)容，對(duì)本文所述課程的教學(xué)方案進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，用2學(xué)時(shí)介紹Python第三方庫(kù)，2學(xué)時(shí)介紹面向?qū)ο缶幊痰幕舅枷搿?/p>

二、線上教學(xué)的實(shí)施方法

Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英課程線上教學(xué)在開課前，創(chuàng)建班級(jí)QQ群，方便教師和學(xué)生的線上溝通。直播平臺(tái)方面，主要考慮騰訊公司的騰訊會(huì)議和騰訊課堂，通過對(duì)二者的調(diào)研和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者都能滿足線上教學(xué)的基本需求，但各有優(yōu)勢(shì)和側(cè)重點(diǎn)。

在騰訊課堂中，要實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)，需要老師先發(fā)起舉手功能，然后學(xué)生申請(qǐng)語(yǔ)音，主要適用于老師對(duì)學(xué)生的提問，是一種學(xué)生較為被動(dòng)的互動(dòng)。全英教學(xué)提倡采用國(guó)際先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，在教學(xué)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生隨時(shí)對(duì)老師講解不明白的地方發(fā)問。在騰訊會(huì)議中，學(xué)生可以隨時(shí)發(fā)言，能營(yíng)造一種主動(dòng)互動(dòng)和討論交流的學(xué)習(xí)氛圍。全英教學(xué)主要面向全英創(chuàng)新班學(xué)生和留學(xué)生開設(shè)，這些班級(jí)通常都是小班教學(xué)，班級(jí)人數(shù)在50人以內(nèi)，學(xué)生素質(zhì)也比較高，不會(huì)因?yàn)閷W(xué)生可以隨時(shí)發(fā)言而造成課堂秩序的混亂。另外，在騰訊課堂中，只能老師一人共享屏幕，而在騰訊會(huì)議中，所有參會(huì)成員都可以共享屏幕，該功能對(duì)于程序設(shè)計(jì)類課程的線上教學(xué)較為重要。程序設(shè)計(jì)類課程是一門實(shí)踐性較高的課程，學(xué)生要通過編程，動(dòng)手實(shí)踐才能掌握程序設(shè)計(jì)方法。初學(xué)者在開始編程時(shí)，難免遇到各種編程問題，通過屏幕共享，老師能更容易地幫學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題，達(dá)到線下在實(shí)驗(yàn)室機(jī)房上機(jī)的效果。屏幕共享功能也方便學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目展示。

綜上，根據(jù)本課程的特點(diǎn)，騰訊會(huì)議比騰訊課堂更便于開展課堂互動(dòng)，更適合程序設(shè)計(jì)類課程的線上教學(xué)使用，所以本文所述課程決定采用騰訊會(huì)議作為課堂直播教學(xué)平臺(tái)。在線上教學(xué)的實(shí)施中，還借助了自主開發(fā)的Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)具有課前預(yù)習(xí)、課堂小測(cè)、課后作業(yè)、作業(yè)互評(píng)、期末考試等功能，可以對(duì)學(xué)生課前、課中和課后整個(gè)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行記錄和評(píng)價(jià)，并形成良好的教學(xué)反饋。另外，Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)輔助教學(xué)平臺(tái)的考試系統(tǒng)，具有身份認(rèn)證、考試期間限制瀏覽網(wǎng)頁(yè)、作答客觀題時(shí)限制打開Python集成開發(fā)環(huán)境等功能，能較好地滿足線上機(jī)考的各項(xiàng)要求。

三、線上教學(xué)的組織方式

在Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英課程線上教學(xué)的組織上，借助MIT OpenCourseWare平臺(tái)上“Introduction to Computer Science and Programming in Python”課程提供的免費(fèi)教學(xué)資源，使用了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法。每周課前任課老師通過QQ 群向?qū)W生發(fā)布本周的教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生在平臺(tái)上觀看規(guī)定的教學(xué)視頻，完成課程預(yù)習(xí)。在課堂上，主要開展小測(cè)、重點(diǎn)難點(diǎn)解析、課堂練習(xí)、擴(kuò)展討論等環(huán)節(jié)的教學(xué)，下面以兩學(xué)時(shí)（90 分鐘）的課堂教學(xué)為例，說明線上課堂教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的組織情況。

在線課堂教學(xué)的第一個(gè)環(huán)節(jié)是在自行研發(fā)的輔助教學(xué)平臺(tái)上進(jìn)行10分鐘的小測(cè)，測(cè)試內(nèi)容主要涵蓋上次課所講授的內(nèi)容，題型包括選擇題和程序填空題，題量為10道左右。測(cè)試結(jié)束后，輔助教學(xué)平臺(tái)能對(duì)課堂小測(cè)進(jìn)行即時(shí)批改并統(tǒng)計(jì)每道題的班級(jí)正確率，方便任課教師及時(shí)了解教學(xué)班各位同學(xué)對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。然后，任課老師針對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤率較高的題目，進(jìn)行約5分鐘的講解。

接下來進(jìn)入第二個(gè)環(huán)節(jié)，任課老師對(duì)本節(jié)新課的重點(diǎn)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行約45分鐘的講解，主要使用MIT OpenCourseWare平臺(tái)上對(duì)應(yīng)課程所提供的課程講義，以及與講義配套的程序演示代碼。借助騰訊會(huì)議的共享屏幕功能，任課老師能方便地將課程講義（即授課PPT）和在Python集成開發(fā)環(huán)境下開發(fā)程序的步驟及程序代碼分享給學(xué)生。在講解過程中，使用騰訊會(huì)議的批注功能，其中的激光筆和線下課堂教學(xué)使用的激光筆一樣，能引領(lǐng)學(xué)生視線，抓住學(xué)生的注意力。通過使用批注中的畫筆、熒光筆和圖形等標(biāo)注工具能在屏幕上進(jìn)行寫畫說明，達(dá)到與線下課堂在黑板上寫畫相同的教學(xué)效果。

任課老師對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解之后，即進(jìn)入第三個(gè)環(huán)節(jié)，開展約15分鐘的課堂練習(xí)，此處，使用MIT OpenCourseWare平臺(tái)上對(duì)應(yīng)課程對(duì)應(yīng)章節(jié)所提供的課堂練習(xí)，學(xué)生直接登錄網(wǎng)站作答提交，并能即時(shí)查看結(jié)果，該練習(xí)由學(xué)生自主完成，完成之后，學(xué)生通過騰訊會(huì)議的屏幕共享功能，向全班展示自己的答題情況并進(jìn)行講解。

最后，任課教師針對(duì)本堂課使用的程序?qū)嵗?，提出擴(kuò)展要求，即要求學(xué)生在已有代碼的基礎(chǔ)上，進(jìn)行擴(kuò)充和改進(jìn)，大約15分鐘完成。例如，在介紹程序的控制結(jié)構(gòu)時(shí)，任課老師使用一個(gè)求立方根的實(shí)例，通過該實(shí)例同時(shí)介紹了猜測(cè)檢驗(yàn)法、近似法和二分法的使用，所提供的實(shí)例代碼對(duì)大于1的正數(shù)求立方根有效，但不適用于負(fù)數(shù)和小于1的正數(shù)，在擴(kuò)展討論環(huán)節(jié)，要求學(xué)生對(duì)代碼進(jìn)行改進(jìn)，在15分鐘之內(nèi)，給出更完整的求立方根的程序，任課老師根據(jù)學(xué)生的完成情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。

結(jié)語(yǔ)

Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英課程的線上教學(xué)，目前尚沒有可以借鑒的公開發(fā)表的文獻(xiàn)資料，也缺少合適的引進(jìn)版英文教材等必要的教學(xué)資源，本文借助美國(guó)麻省理工學(xué)院MIT OpenCourseWare平臺(tái)上的開放課程“Introduction to Computer Science and Programming in Python”所提供的免費(fèi)學(xué)習(xí)資源，探索了Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)全英課程的線上教學(xué)方案、實(shí)施方法和課堂組織方式，將線上教學(xué)劃分為四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過引入國(guó)外知名高校的課程，學(xué)生能從課堂教學(xué)方式、課堂小測(cè)、課后作業(yè)等多個(gè)環(huán)節(jié)體驗(yàn)國(guó)外高校的教學(xué)過程，開闊學(xué)生的國(guó)際視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為了提升在線教學(xué)的效果，文中提出了采用騰訊會(huì)議、QQ群以及輔助教學(xué)平臺(tái)相結(jié)合的多元混合教學(xué)模式。本文的做法對(duì)類似全英課程在線教學(xué)的開展具有較好的借鑒意義。