Python 程序設(shè)計課程思政方法與實踐

代丹丹，唐萬梅

（重慶師范大學(xué)計算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院，重慶 401331）

0 引言

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)，要利用好課堂教學(xué)這個主渠道，落實“課程思政”教育?！罢n程思政”是指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式，將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育根本任務(wù)的一種綜合教育理念［1］?！吨泄仓醒雵鴦?wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)大學(xué)生思想政治教育的意見》也強(qiáng)調(diào)：“高等學(xué)校各門課程都具有育人功能，所有教師都負(fù)有育人職責(zé)。”要實現(xiàn)全方位育人，讓各類課程與思想政治課共同承擔(dān)育人責(zé)任，短板就在于如何在專業(yè)課程中融入思想政治教育，而關(guān)鍵就在于找到專業(yè)課程與思政教育相融合的普適性方法。

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展，青少年編程教育已經(jīng)上升至國家戰(zhàn)略層面，是我國“科教興國”戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。無論是國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》［2］，還是教育部辦公廳印發(fā)的《2019 年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》［3］，都無一不提到要推廣編程教育進(jìn)中小學(xué)課堂。人工智能作為目前最大的科技“風(fēng)口”，國內(nèi)外均在推進(jìn)新型高科技人才培養(yǎng)，搶占世界科技高峰。在國外，新加坡、芬蘭提倡以跨學(xué)科的方式進(jìn)行編程教育［4-5］，芬蘭教育科學(xué)部部長還提到，技術(shù)教育是芬蘭的國家目標(biāo)，會盡一切力量為兒童學(xué)習(xí)編程提供各種資源以為未來做準(zhǔn)備［6］。在德育方面，國外也提倡以柔性方式在不同課程中融入道德和價值觀教育［7］，如法國的法語教學(xué)中，教師會著重引導(dǎo)學(xué)生熱愛民族語言、感受民族文化，美國高校在專業(yè)教學(xué)中也會注重引導(dǎo)學(xué)生思考相關(guān)社會倫理道德問題［8］。這與我國所有課程都應(yīng)當(dāng)承擔(dān)育人功能的“課程思政”理念有共通之處。

國內(nèi)關(guān)于編程教育與課程思政的融合研究主要集中在課程思政元素挖掘、教學(xué)設(shè)計或?qū)嵺`路徑探索上。如文獻(xiàn)［9］中提到從理論課、案例教學(xué)、實踐課中挖掘思政資源；文獻(xiàn)［10］中以IT 行業(yè)的崗位素質(zhì)要求為依據(jù)確定課程思政目標(biāo)，根據(jù)C 語言教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課程思政教學(xué)設(shè)計；文獻(xiàn)［11］中設(shè)計了融入思政要素的課前、課堂的理論教學(xué)環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)性、開發(fā)性、探索性實驗的多層次實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，并取得了較好實踐效果。也有對程序設(shè)計類課程思政案例進(jìn)行研究的學(xué)者，設(shè)計了融入思政元素的主題教學(xué)案例并開展教學(xué)［12-13］。分析文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)程序設(shè)計類課程思政的研究內(nèi)容不夠深入，以Python 語言為研究對象的較少，并且缺乏程序設(shè)計類課程思政案例建設(shè)研究，案例學(xué)習(xí)資源匱乏，在教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容上也較為單一。

青少年編程教育是培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才的基礎(chǔ)，在國家實現(xiàn)第一個百年奮斗目標(biāo)的關(guān)鍵時期，在全球信息化發(fā)展大勢下，培養(yǎng)有擔(dān)當(dāng)、有理想、有愛國情懷的新時代“后浪”，是迫在眉睫的任務(wù)?，F(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)碩士研究生作為未來中小學(xué)信息技術(shù)教師，如何在培養(yǎng)其編程能力的同時，幫助他們樹立正確的人生價值觀，促使他們成為具備核心素養(yǎng)的中小學(xué)教師，是Python 程序設(shè)計課程應(yīng)該探索的問題?；赥PACK 理論框架，要在專業(yè)課程中開展課程思政，需要從教師本身入手，從教師自身具備的知識素養(yǎng)中尋找專業(yè)課程思政方法。

1 Python 程序設(shè)計開展課程思政的必要性

1.1 師范生特點

在2018 年召開的全國教育大會上，習(xí)近平總書記明確指出：“教師是人類靈魂的工程師，是人類文明的傳承者，承載著傳播知識、傳播思想、傳播真理，塑造靈魂、塑造生命、塑造新人的時代重任?！爆F(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)碩士研究生作為未來的中小學(xué)教師，要教書育人、為人師表，也要潛心專研、勇于創(chuàng)新。作為學(xué)生，學(xué)術(shù)道德是底線，而作為教師，職業(yè)道德是基本。他們正處在學(xué)生向教師的過渡階段，是知識、能力水平，以及教師職業(yè)道德養(yǎng)成的關(guān)鍵時期，而教師的思想政治素質(zhì)和職業(yè)道德水平直接關(guān)系到中小學(xué)德育工作狀況和億萬青少年的健康成長，關(guān)系到國家的前途命運和民族的未來［14］。因此，對師范生進(jìn)行思政教育是每一門課程都不可推卸的責(zé)任。

1.2 Python 程序設(shè)計課程特點

2017 年，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃中指出支持開展形式多樣的人工智能科普活動，在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程［2］，而Python 是人工智能與大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)工具，各地、市教育局不僅將Python 列入小學(xué)、中學(xué)課程體系中，還有一些省份如北京、山東、浙江已將Python 列入高考科目，從而在中小學(xué)推廣編程教育。Py?thon 程序設(shè)計作為當(dāng)下培養(yǎng)青少年科學(xué)素養(yǎng)、計算思維最為流行的程序設(shè)計課程，是現(xiàn)代教育技術(shù)碩士研究生的專業(yè)必修課，也是該專業(yè)研究生畢業(yè)論文的研究熱點。與其他編程語言課程相比，它有兩大特點：①語法簡單、易于閱讀，零基礎(chǔ)的學(xué)生也能快速入門；②功能強(qiáng)大、兼容性強(qiáng)，有大量三方庫支撐，可以輕松完成數(shù)據(jù)管理、圖形用戶界面等各種任務(wù)。

青少年編程教育并非只是學(xué)習(xí)程序的編寫，以編程教育為支撐，能夠融合科技、人文等多領(lǐng)域知識用于解決實際問題，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和計算思維，還能通過與其他學(xué)科知識的融合增加學(xué)生的學(xué)習(xí)獲得感，促進(jìn)青少年德智體美勞全面發(fā)展，這也與“課程思政”的教育理念相契合。因此，在Python 程序設(shè)計中開展課程思政是大勢所趨。

2 Python 程序設(shè)計課程德育目標(biāo)

《中小學(xué)教師職業(yè)道德規(guī)范（2008 年修訂）》對中小學(xué)教師提出了“愛國守法、愛崗敬業(yè)、關(guān)愛學(xué)生、教書育人、為人師表、終身學(xué)習(xí)”6 方面的要求［14］。在2018 年召開的全國教育大會上，習(xí)近平總書記對學(xué)校教育也提出了6 個方面的要求：“要在堅定理想信念上下功夫，要在厚植愛國主義情懷上下功夫，要在加強(qiáng)品德修養(yǎng)上下功夫，要在增長知識見識上下功夫，要在培養(yǎng)奮斗精神上下功夫，要在增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫”［15］。結(jié)合Python 程序設(shè)計課程特點，以及師范生未來應(yīng)達(dá)到的職業(yè)素養(yǎng)，將該課程德育目標(biāo)確定為：引導(dǎo)學(xué)生堅持中國道路、弘揚中國精神，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷；樹立法治意識，堅守法律法規(guī)底線；有甘為人梯的犧牲奉獻(xiàn)精神，樹立正確的人生價值觀。同時，提升準(zhǔn)教師的“課程思政”意識和能力，為學(xué)生在今后的專業(yè)課程思政教學(xué)中打下基礎(chǔ)。

3 Python 程序設(shè)計課程思政方法

要在專業(yè)課程中開展課程思政，首要關(guān)鍵點在教師，無論是專業(yè)課程中思政元素挖掘，還是課程思政實施，課程思政效果評價都離不開教師，也即教師自身知識素養(yǎng)是關(guān)鍵。根據(jù)TPACK 理論，教師應(yīng)具備的知識有學(xué)科內(nèi)容知識、教學(xué)法知識和技術(shù)知識，TPACK 是整合技術(shù)的教師知識框架，包含3 個核心要素和4 個復(fù)合要素，是信息時代教師應(yīng)當(dāng)具備且必須具備的全新知識［16］。結(jié)合TPACK 理論，專業(yè)課程思政開展方法可以從教師自身具備的學(xué)科內(nèi)容知識、教學(xué)法知識、技術(shù)知識入手，如圖1 所示。

Fig.1 The framework of ideological and political methods for professional courses圖1 開展專業(yè)課程思政方法框架

3.1 學(xué)科內(nèi)容知識是關(guān)鍵

要在專業(yè)課程中開展課程思政，教師對學(xué)科內(nèi)容知識的全面掌握是關(guān)鍵，只有對本學(xué)科內(nèi)容的知識框架了然于心，同時熟知思想政治教育的基本內(nèi)容，才能根據(jù)思政課程內(nèi)容挖掘?qū)I(yè)課程中蘊含的思政元素，而教師在專業(yè)學(xué)科上的深耕本身就是對學(xué)生最好的思政教育。Python 程序設(shè)計課程的知識框架主要包括Python 基本語法、程序控制結(jié)構(gòu)、turtle 庫、基本數(shù)據(jù)類型和組合數(shù)據(jù)類型、函數(shù)、word?cloud 庫、文件等內(nèi)容，并且在教學(xué)過程中通常以大量案例結(jié)合Python 第三庫的使用來貫穿整個基礎(chǔ)知識部分內(nèi)容的講解。因此，在開展課程思政時，可以結(jié)合課程德育目標(biāo)在設(shè)計具體案例上下功夫。

3.2 教學(xué)法知識是基礎(chǔ)

教師善于運用教學(xué)法知識是課程思政順利開展的基礎(chǔ)，思政元素要在課程教學(xué)中與學(xué)科知識進(jìn)行有溫度、有深度的融合，需要教師根據(jù)不同的學(xué)科內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方法。有效的教學(xué)方法或模式不僅能提高課堂效率，帶動學(xué)生情緒，促使思政元素更好地融入專業(yè)課程教學(xué)中，并且教師較強(qiáng)的教學(xué)組織能力也能成為學(xué)生的榜樣。Py?thon 程序設(shè)計課程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，需要學(xué)生親自動手操作實踐，根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生特點，本門課程選用混合式教學(xué)模式以及任務(wù)驅(qū)動、自主探究等方法開展，其部分內(nèi)容采用PBL 教學(xué)模式，讓學(xué)生成為主體，去發(fā)現(xiàn)和解決問題。

3.3 技術(shù)知識是前提

在信息時代，多媒體教室、智慧課堂早已取代傳統(tǒng)教室成為主流，信息技術(shù)知識也成為當(dāng)代教師的必備技能。在專業(yè)課程中開展課程思政更加離不開技術(shù)知識的支撐，需要教師運用技術(shù)知識，為思政教育營造良好的教學(xué)情境，像黏合劑一樣讓思政元素和專業(yè)課程融合得更加自然。根據(jù)教學(xué)模式和教學(xué)方法，Python 程序設(shè)計課程使用了微課、課件制作、Spoc 平臺等技術(shù)知識，支撐專業(yè)課程思政開展。

基于以上方法，以Python 程序設(shè)計課程為例，根據(jù)課程德育目標(biāo)，選取Python 中常用的turtle、wordcloud、pygame 等第三方庫與愛國主義教育、法制教育等思政主題進(jìn)行融合設(shè)計，形成如表1 所示的典型案例。

Table 1 Python program design curriculum Sizheng teaching case表1 Python 程序設(shè)計課程思政教學(xué)案例

4 Python 程序設(shè)計課程思政教學(xué)案例與實踐效果

課程教學(xué)對象為研一學(xué)生，面向現(xiàn)代教育技術(shù)、職業(yè)技術(shù)教育專業(yè)研究生開設(shè)，本文主要對部分教學(xué)案例實踐情況進(jìn)行介紹。

4.1 Python 程序設(shè)計與愛國主義教育融合

教學(xué)案例：Python turtle 繪制黨徽，慶祝建黨100 周年。

德育目標(biāo)：了解黨史，學(xué)會維護(hù)黨旗黨徽的尊嚴(yán)，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷。

學(xué)科內(nèi)容：turtle（海龜）庫是Python 中重要的標(biāo)準(zhǔn)庫之一，它能夠進(jìn)行基本的圖形繪制，也是目前中小學(xué)主要教學(xué)內(nèi)容之一。教學(xué)內(nèi)容是了解繪圖坐標(biāo)系，掌握畫筆控制和運動函數(shù)，以及全局控制函數(shù)，能利用turtle 庫完成各種圖形繪制。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容可以找到融入課程思政的契合點，即利用turtle 庫完成各種圖形繪制，可從圖形素材下手，通過繪制一些有代表性的圖案、圖形并找到其背后的意義進(jìn)行課程思政教學(xué)設(shè)計。

設(shè)計要點：采用線上自主學(xué)習(xí)，線下翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式。在課前通過重慶高校在線開放課程平臺（http：//www.cqooc.net/）發(fā)布自學(xué)任務(wù)，了解中國共產(chǎn)黨黨徽的由來和意義，并觀看“中國共產(chǎn)黨黨旗黨徽制作和使用的若干規(guī)定”文件解讀微課，引導(dǎo)學(xué)生知史愛黨、知史愛國，培養(yǎng)學(xué)生對祖國文化的認(rèn)同感和自豪感。課上創(chuàng)設(shè)情境引入新課，讓學(xué)生以小組形式討論繪制黨徽需用到的函數(shù)，結(jié)合數(shù)學(xué)知識，理清繪制思路，在教師的幫助下完成黨徽繪制。最后由教師和學(xué)生共同對學(xué)生完成的作品進(jìn)行點評總結(jié)，并在課后要求學(xué)生對代碼進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，用tur?tle 庫繪制其他作品。

教學(xué)效果：在學(xué)生提交的作品中有繪制團(tuán)旗、奧運五環(huán)等作品，并制作成微課案例詳細(xì)講解了繪制過程，說明學(xué)生在掌握專業(yè)知識的同時提高了思政意識，在無形中鍛煉了他們的教學(xué)設(shè)計能力。

4.2 Python 程序設(shè)計與法制教育融合

教學(xué)案例：遠(yuǎn)離毒品小游戲——連一連。

德育目標(biāo)：了解毒品的常見偽裝和帶來的危害，增強(qiáng)識毒、防毒、拒毒能力。

學(xué)科內(nèi)容：Pygame 庫是用來開發(fā)游戲軟件的Python 程序模塊，基于SDL 庫而開發(fā)，用它制作小游戲非常合適。教學(xué)內(nèi)容是如何用Pygame 庫實現(xiàn)圖形、文字的加載、繪制，實現(xiàn)界面效果，以及如何編寫游戲事件，實現(xiàn)游戲效果。游戲是學(xué)生都感興趣的話題，親自編寫游戲并實現(xiàn)游戲效果可以給學(xué)生帶來較高的成就感，要在Pygame 庫中挖掘思政元素，可以從游戲主題入手，設(shè)計融合思政元素的游戲主題，進(jìn)行項目教學(xué)。

設(shè)計要點：課前觀看2019 年國際禁毒日的最新禁毒微電影《魔鬼》，了解常見的毒品類型及其危害。課上通過4399 上的反毒品小游戲引入新課，采用任務(wù)驅(qū)動法讓學(xué)生們設(shè)計一款遠(yuǎn)離毒品小游戲，游戲要實現(xiàn)的效果就是連接與描述相符的毒品圖片。學(xué)生設(shè)計游戲界面并依次用Pyg?ame 庫函數(shù)實現(xiàn)，然后思考討論如何實現(xiàn)連線的正誤判斷和重復(fù)連接，以及用戶操作存在的幾種情況，并實現(xiàn)游戲效果。最后測試程序效果，看誰連得又快又對。

教學(xué)效果：從課前信息、課堂反映、小組討論情況可以看出，課程思政起到了積極作用，學(xué)生對該類型課程表現(xiàn)出較高興趣，覺得比較新穎，增加了學(xué)習(xí)Python 的趣味性，并且在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中了解了毒品的危害，對學(xué)生起到了警醒作用。

4.3 抗擊疫情

作品名稱：戰(zhàn)疫——致敬英雄。

德育目標(biāo)：學(xué)會奉獻(xiàn)，懂得感恩，樹立正確的理想與奮斗目標(biāo)。

設(shè)計要點：為了檢驗學(xué)生的編程能力以及作為未來教師應(yīng)具備的教學(xué)設(shè)計和課程思政能力是否得到提升，采用PBL 教學(xué)模式讓學(xué)生獨立完成“戰(zhàn)疫——致敬英雄”項目。該項目以網(wǎng)頁的形式記錄下了全國各地醫(yī)護(hù)人員和人民解放軍支援湖北省的詳細(xì)數(shù)據(jù)，分為地圖模塊、醫(yī)護(hù)人員烈士模塊、軍區(qū)支援模塊3 個板塊。地圖模塊以中國地圖為載體，按照各省行政區(qū)域劃分板塊，每個板塊區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的鏈接，通過點擊跳轉(zhuǎn)至對應(yīng)地區(qū)的介紹頁面，直觀展現(xiàn)各地區(qū)支援湖北的詳細(xì)數(shù)據(jù)；醫(yī)護(hù)人員烈士模塊記錄了因本次疫情犧牲的醫(yī)護(hù)人員名單；軍區(qū)支援模塊記錄了軍人護(hù)送防疫物資、接管火神山醫(yī)院等英勇事跡。項目旨在以真實平凡的數(shù)據(jù)記錄他們偉大熱血的事跡。

教學(xué)效果：在該項目完成過程中讓學(xué)生不僅感受到了人民之團(tuán)結(jié)、國家之昌盛，為生在中國而自豪，還因能運用自己所學(xué)為社會作出貢獻(xiàn)而感到驕傲。也讓學(xué)生們知道在當(dāng)下平靜的校園生活背后有人負(fù)重前行，要學(xué)會奉獻(xiàn)，懂得感恩。該項目的圓滿完成也從側(cè)面印證了在Python 程序設(shè)計中開展課程思政的教學(xué)效果較好，初步實現(xiàn)了德育目標(biāo)，準(zhǔn)教師們的“課程思政”意識和能力也得到了提升。

5 結(jié)語

在“課程思政”大環(huán)境下，新時代的教師不僅要傳授專業(yè)知識，還有一項重要職責(zé)就是挖掘?qū)I(yè)課程中的思政元素，將社會主義核心價值觀融入課程教學(xué)和改革各環(huán)節(jié)。在專業(yè)課程中開展課程思政，重要的是方法，從教師自身具備的學(xué)科內(nèi)容知識、教學(xué)法知識、技術(shù)知識入手，可以讓課程內(nèi)容與思政元素的結(jié)合更加自然、緊密，達(dá)到“鹽溶于水”的效果。Python 與愛國主義教育、法制教育等思政主題融合的教學(xué)案例，不僅培養(yǎng)了學(xué)生愛國情懷，增加了法治意識，也培養(yǎng)了準(zhǔn)教師甘為人梯的奉獻(xiàn)精神，以及課程思政的意識和能力。下一步研究將結(jié)合中學(xué)思政課程內(nèi)容進(jìn)行Python 課程思政教學(xué)案例設(shè)計研究，開發(fā)設(shè)計一系列基于課程思政的中學(xué)Python 教學(xué)案例，旨在豐富Python 教學(xué)資源，為其他編程教師開展課程思政提供一定參考和借鑒。