《Python程序設計》任務驅動課程思政設計及實施研究

劉鵬 王建麗

摘要：針對即將進入社會的本科高年級學生，以強化工程倫理教育、激發(fā)科技報國的家國情懷和使命擔當為指導思想，以學生為主體，對《Python程序設計》進行了任務驅動課程思政設計及具體實施研究。形成了八個成熟的《Python程序設計》任務驅動法課程思政案例，并通過一個實踐過的具體教學案例展現了設計的有效性，以期給Python程序設計課程思政教學探索提供改革新思路。

關鍵詞：Python；程序設計；課程思政；任務驅動；案例教學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）27-0128-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，高校要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。課程育人功能發(fā)揮的關鍵在于與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應[2]。課程思政是對傳統(tǒng)課堂教學理念及要求的有益補充，也是未來協(xié)同育人的大勢所趨[3-5]。

任務驅動法指在學習的過程中，以學生為主體，圍繞一個共同的任務活動中心，以問題為驅動，通過自主探索和互助協(xié)作，進行學習實踐的活動。它是使學生通過主動探究、實踐、思考，運用知識解決問題的學習體系。

任務驅動課程思政設計是在《Python程序設計》課程中融入思政元素并以學生主觀能動性為指引，通過任務驅動將思政元素貫穿到教學內容并融入教學過程，以此來創(chuàng)新課堂教學模式、提升學生自我思政意識，從而實現多角度、多維度的全程育人模式，在專業(yè)知識教授的同時潤物細無聲地完成對學生人生觀、價值觀的塑造[6]。

2? 任務驅動課程思政設計思路

2.1? 教學目標

本課程圍繞筆者所在學?！靶畔a業(yè)商學院”辦學定位，秉承“四位一體雙院制”辦學理念，結合應用型本科院校培養(yǎng)人才的特點，建立知識、能力、和思政目標，采用“任務引導+學習指導”的模式，講授Python語言的基本語法、常用程序設計算法及Python多領域應用實例。促使學生養(yǎng)成編程思維、合作溝通、應用所學知識解決實際工程問題的能力，從而培養(yǎng)信息產業(yè)企業(yè)所需合格人才。通過本課程學習，使學生掌握Python語言的基本語法、常用的程序設計算法，拓展Python語言在多領域的應用實踐。一方面為后續(xù)自學人工智能類課程打下堅實的基礎，另一方面還將樹立學生熱愛祖國，積極投身祖國建設的強大理想信念[7-8]。

2.2? 學情分析

學習本課程的學生是大四專升本計算機類的學生，他們都至少已經學習過一門編程語言。但許多程序設計的基礎知識學生們掌握得卻并不是很扎實；老師教學通常采取直接敲代碼的方式，分析問題及解決問題的思路講解不多，課程思政元素融入也較少。而對于即將進入社會的他們，強化學生的工程倫理教育、培養(yǎng)學生精益求精的大國精神、激發(fā)他們科技報國的家國情懷和使命擔當迫在眉睫。

3 任務驅動課程思政實施途徑

3.1? 落實課程目標、修訂教學大綱

落實課程目標，以知識目標、能力目標、思政目標為著力點，修訂原有教學大綱，明確將思政元素寫入大綱。

3.2? 推進專題教研、逐步豐富案例庫

每2周開展1次《Python程序設計》課程思政建設小組教研活動，與思想政治理論教研部專業(yè)教師一起研討，深挖課程知識中的思政元素，逐步豐富富含思政元素的案例庫。

3.3? 優(yōu)化教學設計、完善教學方法

依據教學大綱，對現有的教學設計不斷迭代優(yōu)化，在每節(jié)課的教學設計中將思政元素潤物細無聲地融入其中。利用現代信息技術，使用“線上+線下”混合式教學模式，通過學習通等網絡學習平臺，將思政元素所需的閱讀資料、討論和作業(yè)設計為任務驅動，通過“任務引導+學法指導”的方法進行教學。

3.4? 優(yōu)化評價機制、第一和第二課堂并舉

優(yōu)化課程的教學考核與學生的學習效果，改變知識能力單一考核模式，注重“德”“智”的雙重考核。延伸課堂寬度，第一和第二課堂并舉，每學期開展一次與課程相結合的課程思政講座。

4 任務驅動課程思政教學設計

根據《Python程序設計》課程思政建設小組教研活動討論結果，目前形成較為成熟的8個任務驅動的思政元素融入案例：

（1） Python程序設計基本方法

知識點：理解硬件和軟件在計算機系統(tǒng)中的作用。

融入點：挖掘“信創(chuàng)”元素，激發(fā)學生科技報國、使命擔當。以“中國芯”為例，讓學生意識核心技術國產化的重要性，激發(fā)學生學習編程的動力。

實現方式：通過線上素材，觀看《網絡中國》《大數據時代》等反映我國“信創(chuàng)”的相關影片。提出查找我國在“信創(chuàng)”方面建設進度和規(guī)劃的任務，通過完成任務增強民族自豪感、熱愛本門課程學習。

（2） Python基礎語法

知識點：掌握Python語言的基本語法，包括縮進、變量等。

融入點：讓學生理解標準和規(guī)則的重要性，養(yǎng)成尊重、遵守規(guī)則的意識，養(yǎng)成良好的工程倫理規(guī)范。

實現方式：通過線上學習工程倫理相關資料，提出Python語言的基本語法與C語言基本語法不同之處的任務，讓學生通過完成任務懂得遵守學科理論規(guī)范，并應用于實踐。

（3） Python控制語句

知識點：掌握程序循環(huán)結構。

融入點：通過垃圾分類，增進學生對環(huán)境的保護理念，培養(yǎng)學生的社會責任感，通過程序設計的迭代優(yōu)化培養(yǎng)學生的工匠精神。

實現方式：線上科普垃圾分類標準，提出如何通過控制條件，來實現不同垃圾分類的任務。通過小組合作形式來完成任務、進行分享交流，討論對工匠精神的理解和認識。

（4） Python函數

知識點：掌握函數的定義和調用方法。

融入點：培養(yǎng)學生化繁為簡的思維方式，從哲學角度融入整體和部分的辯證關系、培養(yǎng)學生正確的人生觀和價值觀。增強團隊合作意識。

實現方式：線上分享歷史上分而治之的故事，在線分組開展辯論整體與部分的辯證關系，以“學生在校作息時間管理系統(tǒng)”為任務，進行模塊化設計。

（5） Python文件和數據格式化

知識點：掌握文件的讀寫方法以及打開和關閉等基本操作。

融入點：挖掘國民使命感，體會國家財政在經濟發(fā)展和人民生活水平的重要性，培養(yǎng)學生關注家鄉(xiāng)建設及使命擔當。

實現方式：線上查詢近5年山西省及各市的GDP數據，以財政經濟數據對地方和人民生活的影響為任務，掌握文件讀寫、打開、關閉等基本操作。

（6） Python組合數據類型

知識點：運用組合數據類型進行文本詞頻統(tǒng)計及詞云。

融入點：挖掘關注國家重大事件、國計民生，熱愛家鄉(xiāng)思政元素，培養(yǎng)學生了解家鄉(xiāng)、熱愛家鄉(xiāng)的社會責任感。

實現方式：以國內熱點事件進行詞頻統(tǒng)計，以詞云方式展示關鍵詞為任務。課下完成贊美家鄉(xiāng)的詞云設計，從而掌握詞云知識點并以此了解家鄉(xiāng)，熱愛家鄉(xiāng)。

（7） Python科學計算和可視化

知識點：運用數據繪圖庫進行坐標繪制

融入點：挖掘生命至上、團結互助、尊重科學的偉大抗疫精神，培養(yǎng)學生社會責任感和團結合作意識。

實現方式：以我國抗疫成果數據繪制圖形為任務，掌握數據繪圖庫使用方法。課下布置作業(yè)為線上觀看抗議視頻等材料，完成繪制山西省各區(qū)縣的疫情確診及治愈圖表。

（8） Python網絡爬蟲和自動化

知識點：掌握網絡爬蟲的基本方法

融入點：計算機人才應具備的職業(yè)道德規(guī)范，合理使用爬蟲技術，培養(yǎng)學生信息安全意識和法制意識。

實現方式：線上觀看“盜亦有道”成語故事，完成“網上書店”數據爬取任務，理解網絡爬蟲可能導致“性能騷擾”、法律風險和隱私泄露的問題，學習國家安全法和個人信息安全法律，科普大學生如何保護個人信息安全講座。

5? 任務驅動課程思政具體案例及實踐效果

5.1? “洞悉主題之利器——詞云”案例

5.1.1? 課前素材學習

在學習通上閱讀《山西省人民政府關于印發(fā)山西省“十四五”14個戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃的通知 晉政發(fā)〔2021〕17號》全文，記錄閱讀時間，并記錄關鍵字。在學習強國上欣賞冬奧原創(chuàng)英文MV：You Are The Miracle《你就是奇跡》。網站查閱學習孟晚舟回國前在加拿大機場發(fā)表的英語演講全文。

5.1.2? 任務驅動問題導入

學生反饋課前素材學習記錄的閱讀時間和3個關鍵字，將學生的反饋結果和教師的反饋結果進行對比。確定本節(jié)課的任務；如何使用“詞云”快速提取文章關鍵字。

5.1.3? 解決任務

教師通過基本概念講解，使學生明白詞云的作用。介紹詞云的Python第三方庫wordcloud及實現詞云的3個步驟。通過由易到難依次完成任務來掌握詞云的使用。

任務一：文本案例：

思政融入點：關注社會熱點問題，熱愛祖國。

按照實現詞云的三個步驟，分析2022年冬奧會原創(chuàng)歌曲歌詞You Are the Miracle 《你就是奇跡》，掌握詞云設計3個步驟。

以上案例要讓學生掌握wordcloud庫的導入，WordCloud（）對象的生成，generate（）分詞統(tǒng)計方法，to_file（）方法生成詞云圖片。

任務二：文件案例：

思政融入點：家國情懷，愛國精神，責任擔當。

通過孟晚舟回國前的演講作為分析文本，在上一個案例基礎上進行修改。增加長文本需要通過文件打開的知識點。

思政融入點：對問題的不斷求解的執(zhí)著精神，大國工匠精神。

問題1：讓學生觀察發(fā)現詞云中方框出現，從而引出中文路徑如何正確顯示的問題。通過討論、試錯、探究得出解決方案：在WordCloud（）方法設置：font_path路徑來解決該問題。

問題2：讓學生觀察、發(fā)現和提出詞云中中文沒有完全統(tǒng)計分詞的問題，引出jieba庫知識點來配合處理中文文本分詞。

問題3：提問學生詞云如何按照多種形狀來呈現，從而引入第三方庫imageio。引導學生思考后給出imageio.imread（）方法讀入圖片，在WordCloud方法設置：mask=mk的解決方案。

以上3個問題環(huán)環(huán)相扣，按照程序設計螺旋上升設計方法，層層掌握WordCloud（）方法中主要參數。更多參數學習提示課下有興趣的學生可以繼續(xù)參照https：//pypi.org/project/wordcloud/網址來學習，給學生進一步學習空間。

思政融入點：事物發(fā)展是受主客觀因素限制的。

通過學生提問：問題不能一次性解決，教師講解事物發(fā)展是受主客觀因素限制的，讓學生正確看待問題的出現和增強解決問題的信心。

任務三：實踐案例

通過學生實踐山西“信創(chuàng)”的案例，展現山西“信創(chuàng)”不同形狀的詞云。

將問題再次升華，將詞云設計方法通用化，起到舉一反三的作用。

5.1.4? 總結回顧

（1）詞云設計的3個步驟、3個主要參數、2個方法。

（2）再次回扣課前“信創(chuàng)”主題，增強學生投身山西“信創(chuàng)”建設大軍的信念，鼓勵他們肩負科技報國之責任。

5.1.5? 作業(yè)及預習

（1）作業(yè)

思政融入點：對家鄉(xiāng)的熱愛，祖國新貌和建設成就。

搜集贊美山西的歌曲，將歌詞匯集后，生成詞云。增強學生對家鄉(xiāng)的熱愛，同時再次鞏固詞云的制作方法。

（2）預習

思政融入點：疫情期間全國人民團結一心，民族自強的精神感召。預習科學計算及可視化相關內容。

5.2? 任務驅動課程思政教學效果

目前已在2000級計算機科學與技術專業(yè)專升本學生118名學生中嘗試部分案例的課堂實踐，通過學習通和課堂教學效果來看，學生比之前在?？破陂g只是代碼編寫，實現結果的授課方式，更加喜歡問題提出——分析問題——解決問題——技能遷移這種教學方式，尤其是對思政元素的融入非常感興趣，他們不但可以學習到知識，同時還可以提升自身的政治素養(yǎng)和民族責任感和使命感，切身體會到個人與祖國的水乳交融。

本課程在學習通設置了1個投票調查和1個問卷調查。從投票調查反饋結果可以看出，約42.2%的同學完全掌握，57.8%的同學基本掌握，0%的同學沒有掌握。因此大部分學生基本達成課程學習目標。從問卷調查結果看出，學生基本掌握了詞云設計的基本方法，同時通過案例的學習激發(fā)了學生熱愛祖國、積極學習專業(yè)知識的興趣。在引入任務驅動課程思政前學生評論會說“沒有興趣”“掌握了”“基本學會了”“老師講得很明白”之類的話。而我在“詞云”思政課程設計后“課程很有意思”“祖國太強大了”“我們要努力使祖國更強大”“我們要好好學習報效祖國”之類的學生評論已經躍然紙上。由此表明任務驅動的課程思政初見成效。

6 結語

在思政教育與專業(yè)課緊密融合的大前提下，將思政元素滲透進專業(yè)課、再結合任務驅動案例共同教學，對使當代大學生在牢固掌握專業(yè)知識的同時便獲得良好思想政治教育，是非常有益的一種探索。據此本文設計了八個《Python程序設計》任務驅動課程思政案例并通過實際教學進行了具體的實施研究。該模式將學生的學習活動與融合了思政元素的Python程序設計任務相結合，以探索問題來引導、維持學生的學習興趣和動機，讓學生帶著真實的任務學習，從 而創(chuàng)建了有趣的、貼近生活的、積極向上的教學環(huán)境。這種通過具體任務案例來思政教學的方法使學生不僅擁有了學習的主動權，還享受了學習帶來的個人成就感、家國自豪感。后續(xù)將繼續(xù)探討完善任務驅動課程思政案例教學，促進課堂教學活動在培養(yǎng)學生扎實專業(yè)知識的同時也能對學生思想政治素養(yǎng)起到重要引領。

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【通聯(lián)編輯：王力】