生成式人工智能在Python程序设计课程中的教学实践研究

摘要：ChatGPT系统作为生成式人工智能的典型代表，本文探讨了其在Python程序设计课程中的教学实践。通过从学生端和教师端两个角度进行分析，本文旨在揭示ChatGPT系统如何促进教学方法的创新、提升学生的学习体验以及增强教师的教学效果，为Python程序设计课程的教学改革提供参考。

关键词：生成式人工智能；ChatGPT系统；Python程序设计；教学实践

当前计算机程序设计课程教学常面临教学内容固定单一、理论与实践脱节、缺乏实践创新等问题。生成式人工智能（Generative Artificial Intelligence， GAI）技术的出现为程序设计类课程教学创新带来了新的机遇和变革潜能[1]。有学者认为生成式人工智能具有赋能教学创新的潜能，可以提升教学成果的完成度与创意感、支持教学反馈与评价的生成性与个性化[2]。ChatGPT系统作为生成式人工智能的典型代表，具有强大的语言处理和生成能力，能够为用户提供自然、流畅的对话体验。将ChatGPT应用于Python程序设计课程的教学中，对培养富有创新精神和综合能力的复合应用型人才具有深远影响[3]。因此，本文旨在通过实际教学实践，探讨ChatGPT系统如何助力Python程序设计课程的学习与教学。

（一）学生视角：ChatGPT系统在Python程序设计学习中的应用

个性化学习资源的获取：ChatGPT系统能够根据学生的兴趣、学习进度和能力水平，提供个性化的学习资源。学生可以通过与ChatGPT的交互，获取符合自己需求的Python教程、代码示例和练习题，从而更有效地掌握编程知识和技能[4]。

实时答疑与问题解决：在Python程序设计学习过程中，学生难免会遇到各种问题和困惑。ChatGPT系统能够为学生提供即时的答疑服务，解答学生的疑问，帮助他们快速解决问题。

编程实践与代码优化：ChatGPT系统不仅可以解答学生的理论问题，还能在编程实践中提供有力的支持。学生可以将自己的代码片段提交给ChatGPT，系统会根据代码的质量和效率给出优化建议，帮助学生提升编程能力。

（二）教师视角：ChatGPT系统在Python程序设计教学中的应用

教学内容的丰富与创新：ChatGPT系统为教师提供了丰富的教学资源，如课程大纲、教案、教学PPT等。教师可以利用这些资源，结合学生的实际情况，设计出更具创新性和针对性的教学内容，提高教学效果。

学生学习情况的实时监控与反馈：通过ChatGPT系统，教师可以实时了解学生的学习进度、掌握情况和遇到的问题。这种实时的监控和反馈机制有助于教师及时调整教学策略，针对学生的薄弱环节进行重点讲解和辅导，从而提高教学质量。

智能化批改与作业评估：ChatGPT系统还具备智能化批改作业的功能。教师可以将学生的作业提交给系统，系统会自动进行批改和评估，给出详细的评分和反馈意见。

（三）ChatGPT系统在Python程序设计课程中的教学实践

细分到课前准备、课堂教学、课后练习、教学评估四个环节，可以采用以下策略来充分发挥ChatGPT系统在Python程序设计课程中的教学实践作用：

（1）课前准备

①个性化预习材料生成：利用ChatGPT分析学生的学习背景和能力，生成个性化的预习材料，如概念解释、代码示例等，帮助学生提前了解课程内容，为课堂学习做好准备。②教学设计优化：教师可以通过与ChatGPT对话，明确教学目标、重点和难点，生成更加符合学生需求的教学设计，确保教学内容既全面又易于理解。③教学资源整合：ChatGPT可以辅助教师收集、筛选和整理与Python程序设计相关的优质教学资源，如视频教程、在线课程、编程挑战等，为学生提供丰富的学习材料。

（2）课堂教学

①实时互动与答疑：在课堂上，ChatGPT可以作为教师的助手，实时回答学生的问题，提供编程相关的即时帮助，增强课堂的互动性和学生的参与度。②代码示例展示与解析：教师可以通过ChatGPT生成与课程内容相关的代码示例，并引导学生分析代码逻辑、调试错误，加深对Python编程的理解。

（3）课后练习

①个性化作业：ChatGPT可以根据学生的学习情况，生成个性化的课后作业，确保作业既有挑战性又符合学生的能力水平。 ②自动批改与反馈：学生提交作业后，ChatGPT可以自动批改并给出详细的反馈意见，包括错误分析、正确解法提示等，减轻教师负担，提高反馈效率。③拓展学习资源：ChatGPT可以根据学生的学习兴趣和进度，推荐相关的拓展学习资源，如在线课程、编程挑战等，帮助学生深化学习。

（4）教学评估环节

①学习成效评估：利用ChatGPT收集学生的学习数据，包括作业完成情况、课堂参与度等，对学生的学习成效进行评估，了解学生对Python程序设计知识的掌握情况。 ②教学反馈收集：通过ChatGPT收集学生对课程内容和教学方法的反馈意见，以便教师及时调整教学策略，优化教学效果。③教学效果分析与改进：根据学习成效评估和教学反馈收集的结果，ChatGPT可以辅助教师识别教学中的问题和不足，提出改进建议，为下一轮教学提供指导。

参考文献

[1]张红卓， 周小宝， 许玉焕， 等. 生成式人工智能赋能计算机程序设计类课程教学创新[J]. 计算机教育， 2024， （07）： 44-48.

[2]王佑镁， 王旦， 梁炜怡， 等. “阿拉丁神灯”还是“潘多拉魔盒” ： ChatGPT教育应用的潜能与风险[J]. 现代远程教育研究， 2023， 35（2）： 48-56.

[3]李晓雅. 以ChatGPT为代表的生成式人工智能对课程形态的影响[J]. 终身教育研究， 2023， 34（03）： 16-20.

[4]滕雯迪， 曹锦轩， 王金鹏， 等. 生成式人工智能为食品营养学课程教学带来的机遇与挑战——以ChatGPT为例[J]. 中国食品， 2024， （02）： 23-25.

作者简介：徐洪雪（1995-），女，山东济南人，博士，济南大学管理科学与工程学院讲师，研究方向：管理科学。