面向新工科的Python程序設(shè)計課程思政教學(xué)探索

李曉英，何首武，陳 佳，杜飚鴻

（桂林理工大學(xué)南寧分校計算機應(yīng)用系，廣西南寧 530001）

0 引言

2020 年6 月，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出，培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人是教育的根本問題。要落實立德樹人的根本任務(wù)，就必須將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體、不可割裂。因此，新工科建設(shè)對高校人才培養(yǎng)提出了新的要求，迫切需要將基礎(chǔ)理論、實驗教學(xué)、工程實踐融為一體，為新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輸出高層次、實用性、創(chuàng)新型、能適應(yīng)學(xué)科交叉融合發(fā)展趨勢的專業(yè)人才。由于課程是提升高等教育質(zhì)量的根本元素，專業(yè)課程是課程思政建設(shè)的基本載體，因此在新工科建設(shè)背景下，探索Python 程序設(shè)計等實踐性較強課程的思政教學(xué)，具有重要的現(xiàn)實意義。

然而，思政教學(xué)融入Python 專業(yè)課面臨著以下困難：①課程建設(shè)與課程思政脫節(jié)，教師往往關(guān)注教學(xué)內(nèi)容的前沿性與時代性、教學(xué)方式的先進性與互動性等，而對課程的育人功能重視不夠，造成“教書”與“育人”兩張皮；②課程思政實踐中生搬硬套、“貼標(biāo)簽”的現(xiàn)象較為常見，無法將思政元素有機融入課堂教學(xué)中。

在Python 語言課程的計算思維能力培養(yǎng)與思政教學(xué)方面，國內(nèi)已有很多學(xué)者展開了教學(xué)研究與嘗試。嵩天等將“理解和運用計算生態(tài)”作為Python 語言課程的教學(xué)理念，提出一種“面向問題、引發(fā)興趣、培養(yǎng)能力、引導(dǎo)創(chuàng)新”的教學(xué)案例設(shè)計新思維。趙廣輝等以賦能為目標(biāo)，按照“二性一度”的“金課”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對程序設(shè)計公共課進行重構(gòu)。杜蘭等以抽簽系統(tǒng)作為一個貫通式的實踐項目，驅(qū)動課程教學(xué)改革，提升學(xué)生應(yīng)用能力。文獻［7-9］對Python 程序設(shè)計課程的思政資源進行深入挖掘，探索了課程思政的教學(xué)路徑與案例設(shè)計。

上述教改成果有效提升了課程的教學(xué)效果與育人質(zhì)量，但對于應(yīng)用型本科的Python 思政教學(xué)卻鮮有研究。本文依據(jù)應(yīng)用型本科的專業(yè)特點，以學(xué)生的計算思維與應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心理念，充分發(fā)掘課程所蘊含的思想政治教育資源，從教學(xué)方案、案例設(shè)計、教學(xué)實施等方面，探索和思考Python 程序設(shè)計課程思政教學(xué)的新模式。

1 Python程序設(shè)計課程思政重構(gòu)

課程思政設(shè)計的核心理念是從教學(xué)轉(zhuǎn)向教育，將思想政治教育的內(nèi)涵融入課堂教學(xué)中，在提升學(xué)生專業(yè)能力的同時，潛移默化地提高學(xué)生的思想水平、政治覺悟、道德素質(zhì)與文化素養(yǎng)，實現(xiàn)全面發(fā)展。

1.1 教學(xué)內(nèi)容選取

Python 程序設(shè)計是數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)的專業(yè)必修課，課程任務(wù)通過學(xué)習(xí)Python 語言語法及其應(yīng)用等知識，使學(xué)生具備基本的編程能力，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，能夠運用所學(xué)知識解決實際工程問題的能力，并具備優(yōu)良的職業(yè)道德和工程素養(yǎng)。為實現(xiàn)課程目標(biāo)，滿足專業(yè)需求，本文以Python 基礎(chǔ)語法體系為主線，重新梳理課程內(nèi)容，將教學(xué)內(nèi)容整合為“編程規(guī)范”、“基礎(chǔ)語法”與“計算生態(tài)”三大模塊，各模塊涵蓋的知識點如圖1所示。

Fig.1 Teaching content design of Python programming course圖1 Python程序課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

1.2 教學(xué)方案設(shè)計

本文以學(xué)會編程、體會思維、培養(yǎng)能力為教學(xué)目標(biāo)，采用基礎(chǔ)知識、案例探究、綜合訓(xùn)練三層遞進式教學(xué)方案，實現(xiàn)知識、能力、素養(yǎng)的有機融合。如圖2 所示，在教學(xué)過程中，將知識融入案例中，強調(diào)任務(wù)的求解與知識的綜合運用，力求將理論與實際相互融合，促進學(xué)生知行統(tǒng)一。

Fig.2 Three level progressive teaching scheme圖2 三層遞進式教學(xué)方案

1.3 思政案例設(shè)計

課程思政案例應(yīng)當(dāng)緊緊圍繞社會主義核心價值觀教育、法治教育與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育等展開。因此，精心選擇既能涵蓋核心知識點，又能履行思政教育使命的案例任務(wù)，能讓學(xué)生在完成課程知識學(xué)習(xí)的同時，在案例分析中受到教育和啟發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生精益求精、堅韌不拔的大國工匠精神。部分思政案例設(shè)計如表1所示。

Table 1 Curriculum ideological and political case design（part）表1 課程思政案例設(shè)計（部分）

續(xù)表

2 課程思政教學(xué)實踐

2.1 案例探究階段

教學(xué)在實施過程中應(yīng)依托信息化手段，開展“線上—線下”混合式教學(xué)，充分體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)中心。案例教學(xué)采用“基于工作過程”的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，由任務(wù)導(dǎo)入、任務(wù)分析、知識點講解、任務(wù)實施、任務(wù)總結(jié)5 個環(huán)節(jié)組成，具體實施流程如圖3 所示。本文以“案例7 2020年政府工作報告關(guān)鍵詞”為例，分析教學(xué)實施過程。

Fig.3 Teaching mode in case study stage圖3 案例探究階段的教學(xué)模式

2.1.1 課前自主預(yù)習(xí)

課前，教師針對任務(wù)知識點，精心準(zhǔn)備教學(xué)資源，包括李克強總理的政府工作報告視頻、文本等思政素材，并在藍(lán)墨云班課上傳教學(xué)資源。學(xué)生根據(jù)課前任務(wù)清單進行自主學(xué)習(xí)，觀看課前教學(xué)視頻后進行在線測試、在線討論等。同時，教師通過監(jiān)控學(xué)生對教學(xué)資源、課前測試等的完成情況，了解學(xué)生的課前學(xué)習(xí)情況。

2.1.2 課中案例探究

（1）任務(wù)導(dǎo)入。課中，通過藍(lán)墨云班課簽到，進行課堂管理和分組。教師采用案例教學(xué)法導(dǎo)入任務(wù)，提出問題“2020 年5 月22 日上午9 時，第十三屆全國人民代表大會三次會議開幕，李克強總理作政府工作報告。政府工作報告都有哪些熱點？如何運用Python 語言分析報告里的高頻詞？”，通過問題吸引學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生逐步進入學(xué)習(xí)環(huán)境。

（2）任務(wù)分析。教師簡述解決問題的邏輯思路，組織學(xué)生分組討論，分析完成任務(wù)的基本步驟與所需知識，將任務(wù)分解為讀取政府工作報告文件、指定關(guān)鍵詞列表、統(tǒng)計關(guān)鍵詞列表的詞頻、可視化詞頻等4個步驟。

（3）知識點講解。針對問題需求，引入列表類型知識點，講解列表的定義、創(chuàng)建與常見操作，并針對課前測試與討論過程中學(xué)生的薄弱點，進行重難點講解。

（4）任務(wù)實施。采用步步遞進、漸進式啟發(fā)學(xué)生解決問題。

步驟1：分析學(xué)生最關(guān)注的“就業(yè)”一詞在政府工作報告中的出現(xiàn)次數(shù)，教師回顧所涉及的字符串與文件操作等知識，引導(dǎo)學(xué)生編程求解。程序關(guān)鍵代碼如下：

步驟2：通過列表的定義、基本操作等知識點，引導(dǎo)學(xué)生編程統(tǒng)計政府工作報告中關(guān)鍵詞列表的詞頻。對于學(xué)生在編輯和調(diào)試代碼過程中出現(xiàn)的語法錯誤、邏輯錯誤等。需要學(xué)生不斷調(diào)試、改錯及同伴糾錯。核心代碼如下：

步驟3：引入pyecharts Bar 柱形圖等可視化顯示關(guān)鍵詞詞頻，如圖4所示。核心代碼如下：

（5）任務(wù)總結(jié)?；仡櫿n前學(xué)習(xí)目標(biāo)，總結(jié)本節(jié)課的任務(wù)與知識點。在教學(xué)過程中滲透思政元素，對于在2020 年的政府工作報告中高頻出現(xiàn)的相關(guān)內(nèi)容，需要對學(xué)生加以引導(dǎo)，激勵學(xué)生以實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興為己任，努力學(xué)習(xí)，刻苦奮斗。

2.1.3 課后鞏固拓展

為進一步提高課堂教學(xué)產(chǎn)出效果，教師將課堂授課視頻及PPT 上傳至云班課平臺，便于學(xué)生復(fù)習(xí)，并提出拓展任務(wù)，要求學(xué)生以思維導(dǎo)圖或拓展作業(yè)等形式，將課堂所學(xué)信息進行深加工。同時，教師對學(xué)生課前、課中和課后全過程的學(xué)習(xí)行為大數(shù)據(jù)進行收集與分析，以便開展學(xué)生學(xué)情分析。

Fig.4 Key words visualization results of 2020 government work report圖4 2020年政府工作報告關(guān)鍵詞可視化結(jié)果

2.2 綜合訓(xùn)練階段

本文以數(shù)據(jù)分析類崗位的招聘信息分析為例，該項目涵蓋了Python 數(shù)據(jù)爬取、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析、可視化等知識模塊，詳細(xì)階段劃分見表2。

Table 2 Phase division of comprehensive training items表2 綜合訓(xùn)練項目的階段劃分

教師課堂向?qū)W生介紹數(shù)據(jù)爬取、預(yù)處理及可視化等知識與方法，布置案例項目的相關(guān)任務(wù)，要求學(xué)生分組完成。學(xué)生以小組協(xié)作形式進行項目設(shè)計、開發(fā)與匯報，全方位體驗真實的項目開發(fā)全過程，實現(xiàn)知識向能力的深層內(nèi)化，力求培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作精神與良好的職業(yè)素養(yǎng)，有助于在校大學(xué)生了解數(shù)據(jù)分析崗位的行業(yè)需求，提前做好職業(yè)規(guī)劃。

3 實踐效果

對桂林理工大學(xué)南寧分校2019 級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)開展教學(xué)實施。實踐表明，在通過64 個課時的學(xué)習(xí)后，學(xué)生基本掌握了Python 的基礎(chǔ)語法，實踐能力獲得較大提升，取得了良好的教學(xué)效果。

3.1 計算思維與工程應(yīng)用能力顯著提升

采用翻轉(zhuǎn)課堂法、案例教學(xué)法等，將課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生自主探索。同時，結(jié)合實際應(yīng)用和生動有趣的案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生程序設(shè)計與解決問題的能力。

圖5 展示了3 份學(xué)生作業(yè)，分別為：“2020-2021 年習(xí)近平總書記系列講話”“數(shù)據(jù)分析崗位技能需求”“廣西美食”等詞云圖。實踐效果表明，該教學(xué)方案有效提升了學(xué)生程序設(shè)計的能力。

Fig.5 Students'work display of course cases（part）圖5 課程案例的學(xué)生作品展示（部分）

3.2 職業(yè)素養(yǎng)明顯提升

相較于以往課堂組織實施及效果，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，課堂教學(xué)活動參與度高。在藍(lán)墨云班課APP 上設(shè)置作業(yè)上傳截止時間，增強學(xué)生的時間觀念。此外，開展項目小組活動，培養(yǎng)學(xué)生團隊合作能力，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

3.3 思政教育貫穿始終

課程所選的教學(xué)案例緊緊圍繞學(xué)生理想信念、家國情懷、文化素養(yǎng)等展開，思政于學(xué)，在教授編程技術(shù)的同時，提升學(xué)生政治素養(yǎng)。

4 結(jié)語

課程建設(shè)是思政教育的“主戰(zhàn)場”，專業(yè)課程具有傳授知識、培養(yǎng)能力與思想政治教育的多重功效，承載著塑造大學(xué)生正確的世界觀、人生觀、價值觀的重要使命。教師應(yīng)注重提煉專業(yè)課程中蘊含的文化基因和價值范式，在教學(xué)過程中對學(xué)生進行思想政治教育，堅定不移地進行長期改革實踐。

Python 語言是人工智能和大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性編程語言，緊貼新工科需求，呼應(yīng)課程思政，重構(gòu)Python 程序設(shè)計課程的思政教學(xué)方案，有助于優(yōu)化教學(xué)模式，提升專業(yè)育人質(zhì)量，可為深化高校程序類課程的教學(xué)改革提供參考。