王琦偉

【摘要】近幾年P(guān)ython語言飛速發(fā)展，逐漸成為中職計算機教學(xué)的主要課程和發(fā)展方向，而針對中職的Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的稀缺使該門專業(yè)學(xué)科的發(fā)展受到一定的影響。本文意在通過基于個性化學(xué)習(xí)的中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)實踐研究，對個人學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)進行人工智能解析，定制學(xué)生專屬的學(xué)習(xí)方案，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高其專業(yè)技術(shù)、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(guān)鍵詞】中職Python;個性化學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)平臺開發(fā)

近幾年P(guān)ython語言飛速發(fā)展，“膠水”特性使其與人工智能、深度學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)關(guān)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(xué)等特點適合學(xué)生學(xué)習(xí)，因此2018年浙江省信息技術(shù)教材將不會再使用VB語言而改為更流行的Python語言。自此，學(xué)校的編程教學(xué)正式進入Python時代。由于現(xiàn)有的教材、師資、設(shè)備等原因，Python教學(xué)在開展過程中存在許多問題。學(xué)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(luò)上平臺豐富、資源繁多，但是教師和學(xué)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(guān)于Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺有很多，如極客學(xué)院、慕課網(wǎng)、騰訊課堂、學(xué)習(xí)通、之江匯，還有一些論壇、微信小程序、公眾號等，除了極客學(xué)院這類專門為編程學(xué)習(xí)服務(wù)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(xué)習(xí)，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(shè)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(zhuǎn)為付費學(xué)習(xí)模式，特別是優(yōu)質(zhì)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)設(shè)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(quán)的緣故。由于平臺對Python學(xué)習(xí)方案的設(shè)計并不重視，導(dǎo)致學(xué)生自主學(xué)習(xí)效果不佳。

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

一、中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺的基本概念

中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺是基于個性化學(xué)習(xí)的、針對中職學(xué)校教育教學(xué)、滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，其中包括課程學(xué)習(xí)、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(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，利用解析學(xué)和AI分析個人學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)，為學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的實現(xiàn)推薦最優(yōu)學(xué)習(xí)內(nèi)容，教師則利用平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行跟蹤、指導(dǎo)、答疑，切實提升其理論和技能教學(xué)。

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

通過網(wǎng)絡(luò)搜索查找和相關(guān)文獻資料的查閱，發(fā)現(xiàn)中職Python網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的開發(fā)研究還沒有，而且關(guān)于個性化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計與開發(fā)研究也并不多，以應(yīng)用性研究為主。其中河北師范大學(xué)張玉營撰寫的碩士論文《基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的個性化學(xué)習(xí)模式設(shè)計與實踐》，主要闡述以當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間和個性化學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀作為研究起點，以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間為依托，設(shè)計出個性化學(xué)習(xí)模式，針對中職數(shù)學(xué)課程開展實踐探索，依托云班課進行實踐應(yīng)用，并對案例實施效果進行了成效分析，以此檢驗?zāi)Ｊ降膽?yīng)用效果。上海師范大學(xué)陳勁良撰寫的《智慧校園下個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)研究》，研究從上海市 L 中學(xué)入手，在實際問題分析原因的基礎(chǔ)上，對完善個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)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(xué)能力、硬件提升參與度等相關(guān)對策建議。希望通過該研究，能夠為智慧校園建設(shè)背景下的學(xué)生個性化學(xué)習(xí)支持服務(wù)內(nèi)容的完善提供參考。華東師范大學(xué)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(xué)習(xí)策略探析》，文章建議個性化適性學(xué)習(xí)的實施可從學(xué)習(xí)者畫像、能基發(fā)展、個人學(xué)習(xí)路徑、柔性學(xué)習(xí)環(huán)境四個方面切入，并詳細解讀了一種面向精準教學(xué)的個性化適性學(xué)習(xí)實施策略。希望研究可以為學(xué)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(xué)周皖婧、辛濤等撰寫的《“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的學(xué)生個性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)開發(fā)：現(xiàn)狀與啟示》，文中對個性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的自適應(yīng)引擎、內(nèi)容模塊、學(xué)習(xí)者模塊及指導(dǎo)模塊等重要組成進行了介紹，通過分析學(xué)習(xí)分析技術(shù)及教育測量模型為個性化學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展，并對我國個性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用提出了一些政策性建議。

綜上所述，基于個性化學(xué)習(xí)的中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)實踐研究依然是缺失的?，F(xiàn)有的個性化學(xué)習(xí)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(shù)功能的實現(xiàn)，兩者對于推進個性化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)都有不錯的表現(xiàn)，關(guān)鍵在于能否真正為學(xué)習(xí)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(luò)平臺開發(fā)實踐的內(nèi)容和路徑

基于個性化學(xué)習(xí)的中職Python網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)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(xué)、個性化學(xué)習(xí)的特點，整個設(shè)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(jié)構(gòu)

對于網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)而言，框架設(shè)計是至關(guān)重要的，這是整個網(wǎng)絡(luò)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(xué)性、可行性，初步確定由網(wǎng)絡(luò)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(shè)計充分考慮到學(xué)生個性差異，以促進學(xué)生個性發(fā)展為目標(biāo)，利用大數(shù)據(jù)結(jié)合用戶的個性特點，通過AI智能化分析，制定專屬的學(xué)習(xí)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(xué)效率，及時了解學(xué)生對知識點的掌握情況，而學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)開展在線學(xué)習(xí)，利用平臺生成的個性化學(xué)習(xí)方案，優(yōu)化學(xué)習(xí)策略，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

考慮到網(wǎng)絡(luò)平臺的穩(wěn)定性和拓展性，該網(wǎng)絡(luò)平臺搭建在阿里云的Ubuntu服務(wù)器上，通過Nginx和Gunicorn服務(wù)進行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，運用VUE和Flask作為前端框架，結(jié)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(xué)校教育教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需要，平臺會根據(jù)教師教學(xué)要求和學(xué)生個性特點，智能推薦學(xué)習(xí)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(xué)課件等，大大減輕了教師的負擔(dān)。學(xué)生則可以運用課程學(xué)習(xí)模塊中課后習(xí)題和自我檢測模塊，及時發(fā)現(xiàn)問題，鼓勵學(xué)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(xué)習(xí)，提升專業(yè)技能。平臺還會對學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)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(luò)平臺開發(fā)實踐工作組由教師、學(xué)生和校外技術(shù)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(zé)個性化學(xué)習(xí)方案策略的制定;資源（課程教學(xué)課件、課后習(xí)題、檢測試題等）的收集、篩選和制作;平臺功能模塊調(diào)試。學(xué)生主要負責(zé)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(shù)人員則負責(zé)服務(wù)器的搭建、平臺程序的開發(fā)以及數(shù)據(jù)模型的構(gòu)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(xué)習(xí)、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(biāo)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(xué)習(xí)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(quán)限設(shè)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(chǔ)，通過模型身份字段來區(qū)分管理員、教師、學(xué)生和游客，從而給予不同的權(quán)限。在這種管理模式下，師生能夠高效地完成課堂教學(xué)、在線測試、交流討論等。學(xué)生用戶的星級制度是參照“王者榮耀”的模式，通過完成學(xué)習(xí)任務(wù)、課后作業(yè)、在線測試等任務(wù)，獲得相應(yīng)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(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，滿足其表現(xiàn)的欲望，體驗到學(xué)習(xí)Python的樂趣。

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

自我檢測模塊：該模塊可以讓學(xué)生通過階段性自我檢測，及時了解自己的狀態(tài)，調(diào)整學(xué)習(xí)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(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整課堂教學(xué)的內(nèi)容、策略和方法，對于個別學(xué)生做針對性的指導(dǎo)，這樣可以有效地提升教學(xué)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(xué)生在無編譯環(huán)境的情況下，即使只有手機或平板，學(xué)生也能依照教學(xué)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(xué)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(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)習(xí)心得和體會，記錄學(xué)習(xí)歷程，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。通過分享功能，培養(yǎng)學(xué)生交流、協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。

（三）功能測試、處理問題

對于網(wǎng)絡(luò)平臺開發(fā)而言，測試是相當(dāng)重要的。在開發(fā)過程中階段性的對網(wǎng)絡(luò)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(luò)平臺開發(fā)完成后，第一時間組織參與開發(fā)的教師、學(xué)生和校外技術(shù)人員進行網(wǎng)絡(luò)平臺的測試，以確保方案的最終達成效果。教師主要負責(zé)個性化方案生成、課程教學(xué)、測試等模塊;學(xué)生主要負責(zé)自我測試、個人云筆記、留言板等模塊;而校外技術(shù)人員則針對服務(wù)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(xué)生進行公測

安排校內(nèi)計算機專業(yè)200名學(xué)生進行的公開測試，這樣能夠更好地檢測網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)。

（四）上線運行、輔助教學(xué)

1.部署服務(wù)器

按照設(shè)計方案，在阿里云上搭建4核16G服務(wù)器高性能專業(yè)云服務(wù)器，申請專屬域名進行Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。前期使用單服務(wù)器運行，但隨著資源的不斷增加，后期會將課程資源存入學(xué)校的數(shù)據(jù)存儲中心，采用業(yè)務(wù)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(xué)

教師在課堂中充分運用平臺上的教育教學(xué)資源，開展課前預(yù)習(xí)、課堂檢測、課后作業(yè)布置等，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高教學(xué)效率。同時引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的功能，生成個性化學(xué)習(xí)方案，調(diào)整學(xué)習(xí)策略，彌補課堂學(xué)習(xí)過程中的知識盲點。

3.課后在線學(xué)習(xí)

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

隨著技術(shù)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(xué)習(xí)手段將會發(fā)生巨大變化。此次基于個性化學(xué)習(xí)的中職網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺開發(fā)實踐正是一次結(jié)合自身需求的探索與嘗試，基于教學(xué)實際出發(fā)，以學(xué)生為中心，解決教育教學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，是相當(dāng)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(xué)壓力，提高教學(xué)效率;學(xué)生可以體驗到為其量身定制的個性化學(xué)習(xí)方案，培養(yǎng)其良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升學(xué)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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