融合理論和實(shí)踐的Python 程序設(shè)計(jì)課程思政建設(shè)

朱友康，周 方*，陳建雄，吳天乙，韓 偉

（武漢生物工程學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 湖北 武漢 430415）

教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知強(qiáng)調(diào)，要把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量。在Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的建設(shè)過(guò)程中，以工科課程的實(shí)踐性優(yōu)勢(shì)激發(fā)思政價(jià)值觀念，提高邏輯思維能力和創(chuàng)新精神，在合作探究中培養(yǎng)集體主義和愛國(guó)奉獻(xiàn)的精神。

Python 語(yǔ)言能夠覆蓋數(shù)據(jù)分析的全部流程，從獲取數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)爬蟲）、數(shù)據(jù)預(yù)處理（數(shù)據(jù)降噪），到數(shù)學(xué)建模、交叉驗(yàn)證它都能夠出色地完成，相較于其他的語(yǔ)言工具，Python非常友好，甚至非計(jì)算機(jī)專業(yè)人士也能夠熟練地運(yùn)用Python 解決數(shù)據(jù)分析問(wèn)題。Python 的強(qiáng)大之處還在于集成了大量第三方模塊，是數(shù)據(jù)分析師的首選數(shù)據(jù)分析語(yǔ)言，也是智能硬件的首選語(yǔ)言。Python 不僅僅擅長(zhǎng)數(shù)據(jù)分析，在常規(guī)軟件開發(fā)、系統(tǒng)管理與自動(dòng)化運(yùn)維、云計(jì)算、web 開發(fā)、游戲開發(fā)、科學(xué)計(jì)算等方面也存在非常廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。因此，Python 語(yǔ)言也必然會(huì)加入高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)、數(shù)學(xué)和大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課程。

1 Python 程序設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)思路

思政理念下Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)應(yīng)該注意理論與實(shí)踐的結(jié)合。在教學(xué)方法上主要采用案例教學(xué)法、分組討論法、程序驗(yàn)證法等以學(xué)生為主體的教學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生從多方面思考解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力，樹立實(shí)事求是、認(rèn)真治學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

軟件與大數(shù)據(jù)行業(yè)的發(fā)展前景，引發(fā)了學(xué)生對(duì)未來(lái)的職業(yè)愿景。教師要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和表達(dá)能力，使之樹立堅(jiān)定的理想信念和愛國(guó)主義精神，形成認(rèn)真的工作態(tài)度和精益求精的工匠精神，最終成長(zhǎng)為有耐心、有奉獻(xiàn)精神、有主動(dòng)性和責(zé)任感的時(shí)代建設(shè)者。

2 理論課程中的思政元素

Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程包括Python 語(yǔ)言基本概述、變量和數(shù)據(jù)類型、流程控制語(yǔ)句、常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)與模塊、文件處理、面向?qū)ο缶幊痰戎R(shí)模塊，從所有這些知識(shí)模塊中挖掘思政元素，反過(guò)來(lái)以思政元素來(lái)豐富教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合知識(shí)模塊中的具體知識(shí)點(diǎn)，將思政教育貫穿到教學(xué)過(guò)程的整個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 Python 概述的思政設(shè)計(jì)

在Python 語(yǔ)言概述章節(jié)中介紹Python 的發(fā)展以及我國(guó)軟件行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，引入以谷歌為首的美國(guó)企業(yè)對(duì)中國(guó)企業(yè)無(wú)端打壓案例，鼓勵(lì)學(xué)生們努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，少年強(qiáng)則國(guó)強(qiáng)，只有用知識(shí)武裝好自己，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中掌握更多的主動(dòng)權(quán)。通過(guò)介紹Python 的開源特性，同學(xué)們意識(shí)到要想讓自己變得強(qiáng)大就必須開拓視野，吸取眾人之所長(zhǎng)，匯集集體的智慧。

教師通過(guò)在各類開發(fā)環(huán)境中演示程序調(diào)試，培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)作風(fēng)，促使學(xué)生了解軟件行業(yè)的最新發(fā)展。帶領(lǐng)同學(xué)們感受計(jì)算機(jī)開發(fā)崗位應(yīng)該秉持的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)操守，為將來(lái)成為一名合格的開發(fā)者而努力。并介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)在未來(lái)的生命力，引起學(xué)生對(duì)自己將來(lái)的職業(yè)發(fā)展的思考。

2.2 變量和數(shù)據(jù)類型的思政設(shè)計(jì)

通過(guò)標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則，教師提醒學(xué)生在平時(shí)的練習(xí)作業(yè)和項(xiàng)目訓(xùn)練中一定要養(yǎng)成良好的標(biāo)識(shí)符命名習(xí)慣，遵循相應(yīng)的規(guī)則，以后走上工作崗位才能得心應(yīng)手。通過(guò)運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)講解，引導(dǎo)學(xué)生做事學(xué)習(xí)要分清輕重緩急，善于抓住事物的主要矛盾。

職業(yè)素養(yǎng)是人類在社會(huì)活動(dòng)中需要遵守的行為規(guī)范，是職業(yè)道德規(guī)范中最核心的元素。教師要提醒同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)上課時(shí)養(yǎng)成良好的代碼編寫規(guī)范、變量命名風(fēng)格，適當(dāng)?shù)卦诔绦蛑羞\(yùn)用注釋。引導(dǎo)學(xué)生注重職業(yè)道德，尊重他人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在學(xué)校的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中養(yǎng)成較高的職業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)水平，并在循序漸進(jìn)中培養(yǎng)學(xué)生的思想道德修養(yǎng)。

2.3 流程控制語(yǔ)句的思政設(shè)計(jì)

順序結(jié)構(gòu)：通過(guò)計(jì)算一元二次方程的根的編程練習(xí)，讓學(xué)生理解順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的基本思路，體會(huì)程序設(shè)計(jì)邏輯之美，培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決生活中實(shí)際問(wèn)題的思維。

選擇結(jié)構(gòu)：通過(guò)“紅燈停，綠燈行”的生活案例，引入分支結(jié)構(gòu)的概念，教育學(xué)生在人生的道路中，存在擇向、擇業(yè)、擇友、擇偶等諸多選擇，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，養(yǎng)成良好的職業(yè)道德。面臨個(gè)人利益與國(guó)家利益相沖突問(wèn)題時(shí)，勇于戰(zhàn)勝自我，以國(guó)家利益為重，毅然做出正確的抉擇。在選擇結(jié)構(gòu)基本思路的授課過(guò)程中，教導(dǎo)學(xué)生在人生的道路上會(huì)面臨各種各樣的選擇，要懂得哪一條路才是最適合自己的，不能盲目跟風(fēng)，從而做出最正確的選擇。

循環(huán)結(jié)構(gòu)：從量變到質(zhì)變的過(guò)程需要日復(fù)一日的積累，首先要做到量的積累，才能夠達(dá)到質(zhì)的飛躍。這也正是循環(huán)控制的本質(zhì)，通過(guò)一定的重復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。但是在重復(fù)的過(guò)程中并不是無(wú)條件的重復(fù)做，而是要在重復(fù)的過(guò)程中去判斷是否完成了目標(biāo)，如果目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到就不需要再重復(fù)了，否則循環(huán)就要繼續(xù)，在設(shè)計(jì)循環(huán)的時(shí)候必須要有使循環(huán)趨向于結(jié)束的條件，不能有死循環(huán)。

2.4 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思政設(shè)計(jì)

組合數(shù)據(jù)類型：教師通過(guò)組合數(shù)據(jù)類型列表、字典、元組、集合的講解，使學(xué)生體會(huì)部分與整體的關(guān)系，結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)元素都有其特定的位置和訪問(wèn)方法，只有每個(gè)元素都按規(guī)則排列，整體才能具有更強(qiáng)大的功能，才能充分甚至超常發(fā)揮每一個(gè)個(gè)體的力量。培養(yǎng)學(xué)生民族團(tuán)結(jié)意識(shí)，民族互助意識(shí)，共同發(fā)展和進(jìn)步。通過(guò)隊(duì)列的概念、特點(diǎn)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及算法，潛移默化灌輸生活處事哲理。

2.5 函數(shù)與模塊的思政設(shè)計(jì)

教師通過(guò)介紹函數(shù)與模塊的基本的語(yǔ)法和設(shè)計(jì)方法，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題，如何管理一個(gè)龐大且復(fù)雜的應(yīng)用問(wèn)題。一項(xiàng)大工程要完成必須分而化之，團(tuán)隊(duì)協(xié)作是走向成功的關(guān)鍵。通過(guò)函數(shù)參數(shù)傳遞的方法，引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題要善于抓關(guān)鍵，把握事物的關(guān)鍵信息對(duì)于問(wèn)題的成功解決事半功倍。

2.6 文件處理的思政設(shè)計(jì)

教師通過(guò)輸入與輸出的操作，培養(yǎng)學(xué)生注重文化修養(yǎng)、道德修養(yǎng)、計(jì)算思維、編程思維等的“輸入”，為社會(huì)“輸出”人生價(jià)值，為國(guó)家發(fā)展貢獻(xiàn)力量。輸入/輸出函數(shù)在Python語(yǔ)言中有一定的格式規(guī)范，輸入函數(shù)input 有輸出提示信息的功能，可以培養(yǎng)學(xué)生全方位思考問(wèn)題的習(xí)慣，在做事之前通盤考慮可能出現(xiàn)的情況，提前做好預(yù)案。

2.7 面向?qū)ο缶幊痰乃颊O(shè)計(jì)

教師通過(guò)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生從特殊到一般，從具體到抽象地理解問(wèn)題、解決問(wèn)題。在實(shí)際工作中，一個(gè)完整的軟件項(xiàng)目包含數(shù)目眾多的類（Class），這些類常由不同的程序員分工編寫，這就涉及團(tuán)隊(duì)意識(shí)、成員間溝通交流的藝術(shù)，因此其思政育人目標(biāo)是促進(jìn)團(tuán)隊(duì)交流，學(xué)會(huì)協(xié)作共贏。在教學(xué)時(shí)，可參照IT 企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，將學(xué)生分成若干組，每名學(xué)生負(fù)責(zé)多個(gè)類的編寫，最后將全組開發(fā)成果整合。

教師通過(guò)類的繼承，引導(dǎo)學(xué)生積極傳承中國(guó)優(yōu)秀文化，樹立文化自信，同時(shí)體會(huì)和應(yīng)用傳承與發(fā)揚(yáng)、整體與部分的哲學(xué)思想。通過(guò)深入討論分析應(yīng)用繼承機(jī)制實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用，引導(dǎo)學(xué)生樹立課程自信、民族自信。

3 實(shí)踐課程中的思政元素

Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程本身的實(shí)踐性非常強(qiáng)，而且也可以從課程實(shí)踐中挖掘豐富的思政素材。從課程實(shí)踐項(xiàng)目、課程思政案例等維度挖掘思政元素，讓學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì)，在行動(dòng)中反思，提升工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)知行合一。

3.1 課程實(shí)踐項(xiàng)目

在漢諾塔項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練中，教師要加深同學(xué)們對(duì)函數(shù)遞歸的理解和應(yīng)用，做到通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。結(jié)合海龜畫圖，動(dòng)態(tài)演示漢諾塔益智游戲解決方案每個(gè)操作的結(jié)果。

在數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目實(shí)踐中，教師通過(guò)統(tǒng)計(jì)習(xí)近平總書記講話片段中“中國(guó)共產(chǎn)黨”“人民”“抗疫”等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)、頻率、第一次和最后一次出現(xiàn)的位置等信息的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，號(hào)召大家愛國(guó)愛黨愛家，向英雄們學(xué)習(xí)，“崇尚英雄才會(huì)產(chǎn)生英雄，爭(zhēng)做英雄才能英雄輩出”，“偉大出自平凡，平凡造就偉大”，新時(shí)代必將是大有可為的時(shí)代。

3.2 課程思政案例

教師應(yīng)用勾股定理求解直角三角形邊長(zhǎng)、利用海倫公式求任意三角形面積，引導(dǎo)學(xué)生了解世界燦爛的數(shù)學(xué)文明發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生精益求精、追求真理的科學(xué)精神。激勵(lì)學(xué)生勇于探索世界，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

教師在循環(huán)結(jié)構(gòu)中通過(guò)野兔繁殖問(wèn)題（Fibonacci 數(shù)列）、“鬼谷算”（“隔墻算”或稱為“韓信點(diǎn)兵”，外國(guó)人還稱它為“中國(guó)余數(shù)定理”）、百錢買百雞（三重循環(huán)、算法優(yōu)化）、猴子吃桃、雞兔同籠等古代經(jīng)典趣味問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生博古通今、積極進(jìn)取的精神。

教師通過(guò)“冒泡排序”“選擇排序”“插入排序”“歸并排序”等經(jīng)典算法，從科學(xué)的思維方法和數(shù)學(xué)建模角度分析問(wèn)題解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成好的思維習(xí)慣。

多重循環(huán)嵌套（科技的力量）：教師通過(guò)數(shù)學(xué)家張丘建最先提出的“百錢買百雞”問(wèn)題的項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練，讓學(xué)生深刻體會(huì)程序設(shè)計(jì)的驚人力量，開闊計(jì)算思維，學(xué)生能感受到走出傳統(tǒng)、關(guān)注科技發(fā)展的必要性，學(xué)會(huì)利用先進(jìn)的手段解決問(wèn)題，做事要有毅力、有恒心、有勇往直前的精神，要開拓思維，有創(chuàng)新意識(shí)，做事才能事半功倍。

4 結(jié)語(yǔ)

論文結(jié)合Python 程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，探索Python 程序設(shè)計(jì)課程思政建設(shè)的方法。在Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程的建設(shè)過(guò)程中，教師以工科課程的實(shí)踐性優(yōu)勢(shì)激發(fā)思政價(jià)值觀念，使學(xué)生能夠在課程中感受到強(qiáng)烈的軟件之美，形成勤奮敬業(yè)的學(xué)習(xí)工作態(tài)度，提高邏輯思維能力和創(chuàng)新精神，在合作探究中培養(yǎng)集體主義和愛國(guó)奉獻(xiàn)的精神。從理論和實(shí)踐兩個(gè)體系探索了Python 程序設(shè)計(jì)課程的思政建設(shè)。