行動導向的Python 程序設計思政教學案例研究

王 健，孫彥情

（遼寧師范大學計算機與信息技術學院，遼寧大連 116081）

0 引言

習近平總書記在全國高校思政工作會議上強調，要把“立德樹人”作為教育教學工作的中心環(huán)節(jié)，將思想政治教育貫穿于整個教育教學工作過程，開創(chuàng)高等教育事業(yè)新局面。隨后，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》；國家教育部經黨組會議審議印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》等重要文件，各大高校在協同育人思想指導下，將專業(yè)課程融合思政元素的探索開展得如火如荼。Python 作為當下計算機熱門的編程語言之一，現成為編程語言的“新寵”，探索Python 程序設計課程的思政教學實例設計，以期為教師在講授Python 知識內容時提供思政改革的新方法，有意識地引導大學生樹立正確的社會主義價值觀，推進我國全方位育人、全過程育人的教育新局面。

1 研究背景

1.1 國外Python 課程研究現狀

Python 語言是Guido van Rossum（吉多·范羅蘇姆）于1990 年設計的開源編程語言，國外許多編程程序設計項目在本科課程中開展，如喬治亞理工學院、密歇根大學、哥倫比亞大學的和佛羅里達大學等。來自英國南安普敦大學的Fangohr描述并比較了工程系C、Matlab 和Python 3 種編程語言教學，這項研究發(fā)現Matlab 比C 語言更適合工程計算，而語言的清晰度和功能最優(yōu)的卻是Python 語言。美國排名前十的大學中，其中有八所使用Python 作為入門編程語言，最早在2009 年美國華盛頓大學就向程序設計本科生開設了這門課程。

1.2 國內Python 課程研究現狀

由于Python 語言起源于美國，至2016 后才在我國流行開來，我國有關這門語言的教學資源相對匱乏，教材大部分是國外參考書翻譯編制而來。現各高校通用教材為高等教育出版社出版的《Python 語言程序設計基礎》，本文簡稱為Python 程序設計課程，由2013 年北京理工大學嵩天教授編譯，同年開設Python 程序設計系列MOOC 課，該課程累計選修人數近百萬，顯示了我國Python 學習的需求量。他曾提出面向非計算機專業(yè)本科生開設Python 語言的建議，尤其是將其作為首選語言開設。

1.3 國內各課程思政融合現狀

通過已有研究結果分析發(fā)現，實施思政創(chuàng)新改革頗有成效的高校有華東師范大學、北京交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學、北京科技大學等21 所高校。其他高校思政工作尚未形成各類課程與思想政治課程同向同行的“協同效應”，主要表現在通過單純的思想政治教育形成教育體系，使得其他課程的思政育人特征不夠凸顯。并且，“思政進課堂”這一新教學理念提出后，相關教育方法和教學模式的探討還在初步階段，這也是不能形成思政課與其他課程協同育人大格局的關鍵因素。

研究成果有兩方面特征：一是協同育人的高校課程思政工作絕大部分是理論方面的探究，以及思政元素與具體課程結合實施方法的研究，如賈偉杰等發(fā)表的《新時代高校思政課程與課程思政融合發(fā)展探析》；高德毅等發(fā)表的《從思政課程到課程思政：從戰(zhàn)略高度構建高校思想政治教育課程體系》；二是思政與某一課程的結合集中在醫(yī)學類、文體類、金融以及旅管類的社會關聯性課程上，如劉琳等對非醫(yī)學院校《生理學》課程思政進課堂教學模式進行探索；段東滿等開展《體育與健康》“課程思政”教學實踐研究。而計算機類由于其課程特質屬于邏輯應用型，注重學生計算機思維培養(yǎng)，此類課程中與思政育人元素融合難度較大，成果不多。

2 教學要素分析

學生、教師、教學環(huán)境、教學內容是課程思政教學的4個基本要素。教師占主導地位，調動學生學習的主動性、積極性；學生是教學的主體，在協作學習策略、自主學習策略中發(fā)生有意義學習；教學環(huán)境是為學習者提供資源、工具、人際關系的組合場所，其基本理念是“為學生的學習而設計”。在教學環(huán)境下，教師和學生的互動活動構成教學內容。

2.1 學生分析

大學階段是大學生步入社會的過渡期，對形成正確的人生觀、價值觀非常重要，是培養(yǎng)知識技能、待人接物能力形成的重要階段。分析大學生的認知特點和心理特征發(fā)現，以“00 后”為主的大學生信息來源廣泛，學習創(chuàng)新力強，更容易接受文化的多樣性，呈現多元的文化認同和創(chuàng)造力，但是缺少團隊精神，心理承受和抗壓能力不足。美國耶魯大學組織行為學教授Clayton.Alderfer（克雷頓·奧爾德弗）于1969 年提出的需要層次理論（Existence Relation Growth，ERG）中提到，受挫心理是大學生形成心理問題的主要內在動因。知名心理科教授季建林等將我國大學生進行自評量表（Symptom Check List，SCL-90）鑒定，結果發(fā)現大學生的各因子均分偏高，常見的心理問題為強迫、人際關系敏感和情緒抑郁，其中達中等嚴重程度的占10%以上。基于我國大學生心理現狀，習近平總書記在學校思政課教師座談會上表示，大學教育應該澆花澆根、育人育心，要極力推動思想政治改革創(chuàng)新，潤物細無聲地給予學生人生啟迪和精神力量。

2.2 教師分析

教師是學校辦學的主體，教師質量決定著學校辦學質量，隨著信息技術在教育教學中的應用，計算機應用型教師面臨著前所未有的巨大挑戰(zhàn)。美國密西根州立大學Mishra &Koehler 于2005 年提出“整合技術的學科教學知識（TPACK）”的理論框架，用來說明新型教師知識結構。繼而黃德群對我國近十年來的課程整合實踐進行研究，結果發(fā)現我國專任教師的TPACK 能力核心構成要素存在不足。Python 語言作為一門應用性很強的信息類課程，更需要教師在情境課程中將學科內容知識（CK）、教學法知識（PK）、和技術知識（TK）三大核心要素加以合理運用，其相互交叉形成的四大復合要素也依賴教師的靈活性把握。習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，教師是人類靈魂的工程師，是人類文明的傳承者。學校創(chuàng)建一支具有先進教育思想、高尚人文精神、業(yè)務水平精良的教師隊伍，首先要求教師必須秉持住“以人為本”這一現代教育的核心。

“以人為本”構建思政隱形課程教育模式的關鍵在于教師對學生的情感支持。Schultz這樣定義情感支持：“情感支持是為支持學生積極情感體驗，以達成多種課堂目標的、暫時的、可靠的、由教師激發(fā)的交往。”思政改革路徑的特點就是教師與學生建立情感價值觀的聯結，說明教師不僅在技術層面上需要掌握TPACK 能力，也要在人文情懷上潛移默化地用高尚的精神塑造學生，用正確的輿論鼓舞學生，提高學生的綜合素質。

2.3 教學環(huán)境

在當下教育時代的新變革背景下，有效的“課堂”不是局限于傳統(tǒng)意義上的固定教室、固定教材和固定教學內容。劉美鳳提出“教師教的活動和學生學的活動不是一個同一的過程”的觀點，建議大家關注教學過程的視線從單純的課堂教學擴展至課外與課堂的統(tǒng)一過程中去。“思政進課堂”的內涵也不是單純地進入課堂教學，而應該深入滲透到社會實踐，強調課內外教學機制的結合，倡導課堂知識運用到實際生活中，促進學生自我價值實現。結合課程特點，可以利用計算機專業(yè)優(yōu)勢，組織學生做社會義工或組建“科技下鄉(xiāng)”志愿服務隊，讓學生體會到作為一名大學生應該承擔的社會責任；課下設計班級公眾號推送科技新動態(tài)，學生自發(fā)分享有關于國家科技建設的進展、國人驕傲的創(chuàng)新、IT 前沿技術等新聞快訊，通過碎片化學習方式，學生不僅把握了時政的脈搏，而且隱性提高了思政授課時間和含金量。劉琳等在非醫(yī)學院生理學課程的思政進課堂實際教學中證實，網絡群討論和志愿隊服務確實對培養(yǎng)學生社會主義政治觀有一定的積極作用，可以作為生動化的有效教學載體。

3 Python 課程思政教學

據《高等學校課程思政建設指導綱要》要求，理工科專業(yè)課程要注重科學思維方法訓練和科學倫理教育，培養(yǎng)學生勇攀科學高峰的責任感和使命感；在課程結合上，要從課程所涉及的國家、國際、歷史、文化等方面，提煉課程的知識性、人文性、提升引領性、時代性。本文運用行動導向教學法在教學過程中嘗試挖掘實例中的思政資源，使Python 課程中思政內涵的傳遞更加深刻自然；以Python 第三方庫的講解為例，有步驟、有組織地對學生進行思想引導；為應用類專業(yè)課程思政教學提供參考方案，也為推進高校思政改革提供路標。

3.1 行動導向教學法

行動導向教學法又稱行為導向、實踐導向教學法，最早起源于德國職業(yè)教育界，作為一種以培養(yǎng)學生實踐能力為目標的新型培訓教學法被各國廣泛推崇。趙志群等研究我國行動導向教育資源發(fā)現，該教學法的突出特點是：關注學習者體驗、善于激發(fā)學習動機，強調情境中的知識建構以及資源的開放性與交互性。在信息技術更新迭代的今天，這種以培養(yǎng)學生實踐能力為主的行動導向教學方法非常適用于計算機應用類課程。林良玉將行動導向在計算機類課程的運用分為5個實施步驟，在此基礎上結合思政改革的內涵，在Python 程序設計課程嘗試增加思政內涵映射階段，教師通過具體案例引導，啟發(fā)學生關于社會主義價值觀的思考，達到專業(yè)課程和思政元素“無痕”融合的目的。

3.2 思政類Python 特色庫設計舉例

3.2.1 四大名著詞頻分析，建立傳統(tǒng)文化自信

在我國諸多優(yōu)秀古代文學作品中，四大名著占據著重要地位，其中蘊含了諸子思想、民俗傳承、民族文化等古代生活剪影，是傳統(tǒng)文化藝術化的載體，更是文學史的寶藏和精華。現以四大名著詞頻分析為例學習Jieba 庫、Word cloud 庫的內容。Jieba 是中文分詞函數庫，用于提取詞組和統(tǒng)計詞頻；Word cloud 是詞云展示庫（TXT 文本的分析結果的一種視覺化圖層展示方式），當詞頻越高，詞組顯示越大，當詞頻越低，詞組顯示越小。

根據這兩種特色庫的應用特點將教學分為以下6個基本階段：①課前階段教師為學生簡要講解四大名著在中國古代文學史的重要地位和研究價值，奠定課程情境的基調，堅定我國文化自信；②授課階段教師以統(tǒng)計西游記詞頻分析為例，逐步講解第三方Jieba、Word cloud 庫函數的作用和代碼段的設計過程；③任務階段由學生在合作中完成其他3 部名著的詞頻統(tǒng)計；④討論階段一是討論合作任務中遇見的技術難題，二是討論對中華源遠流長文化傳承的感悟；⑤評價階段由教師和小組根據知識內容的掌握度、任務完成量和參與度、情感價值觀3個維度開展評價；⑥課后階段為學生布置十九大報告詞云圖作為技術性拓展內容，不僅幫助學生鞏固知識，而且高頻黨政詞匯有助于學生直觀了解我國政府工作的重點，理解文件精神。

弘揚優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是堅定文化自信的根基，也是堅定文化自信的強大底氣。本案例旨在讓學生調用函數時，欣賞中國古代文學的精華，無形中感受古典文學的魅力，傳承和弘揚我國傳統(tǒng)文化自信。以四大名著的文本章節(jié)作為統(tǒng)計樣本，分析各人物的出場次數，通過詞云圖對樣本中出現頻數最多的詞云一目了然，統(tǒng)計西游記某章節(jié)出場次數最多人物的簡單程序運行如下：

用詞云圖的方式表現《紅樓夢》和《三國演義》章節(jié)中出場最多的人物，需調用Word cloud 庫，程序在默認情況下背景顏色是黑色如圖1（彩圖掃OSID 碼可見），改變背景參數，得到背景色為白色的詞云圖如圖2 所示。也可將背景圖片設置為名著中的人物形象用以突出人物性格，運行結果如圖3 和圖4 所示，所涉及的相關代碼為：

Fig.1 Word cloud in Journey to the West Chapter圖1 西游記章節(jié)詞云分析

Fig.2 Word cloud in Dream of the Red Chamber圖2 紅樓夢章節(jié)詞云分析

Fig.3 Guan Yu’s word cloud圖3 關羽詞云分析

Fig.4 Lin Daiyu’s word cloud圖4 林黛玉詞云分析

3.2.2 turtle 庫繪圖，培養(yǎng)愛國情懷

Turtle 庫是Python 非常流行的第三方函數庫，主要功能是根據函數指令在設計好的畫布上繪制圖像。Turtle 庫教學主要利用任務驅動法，遵循由淺到深滲透思政元素、由簡到難設置任務驅動的原則設計可解可行的思政教學實例，以激發(fā)學生興趣。授課前首先確定學習者起點能力，如當前Python 基本知識水平、代碼編程水平。針對學習者相似的、穩(wěn)定的特征實施集體化教學；針對變化的、差異的特征實施個別化教學。其次選擇合適的思政案例作為課堂講授腳本，將不同的學習任務安排給相適應的學習者。例如，對于低階段、中階段、高階段能力學習者分別布置實現繪制五角星（見圖5）、太陽花（見圖6）、奧運五環(huán)（見圖7）等不同難度層級的任務（彩圖掃OSID 碼可見）。個別化教學確保學生自主獲得學習成就感，可以提高學生學習興趣和主觀能動性，教學過程中培養(yǎng)學生積極向上、愛國愛黨的思想素養(yǎng)，具體思政元素任務舉例表如表2 所示。

Table 1 Task for invoking Turtle class表1 調用Turtle 庫實例任務表

Fig.5 Pentagram pattern 圖5 五角星圖樣

Fig.6 Sunflower pattern圖6 太陽花圖樣

Fig.7 Olympic rings pattern圖7 奧運五環(huán)圖樣

3.3 Python 程序設計課程思政教材組織

在思政進課堂的宏觀大背景下，專任教師不僅要具備過硬的專業(yè)知識，還應具備開展適合培養(yǎng)學生德育素養(yǎng)教學設計的能力，將思政元素融合到課程教學大綱、課程標準等課程材料中。分析梳理教材的知識結構，以立體化滲透的思路為出發(fā)點，《Python 程序設計》教材內容分為初認Python、深入Python、運用Python 三大章，在此基礎上嘗試設計與社會主義核心價值觀相對應的個人、社會、國家層面三大思政層面案例庫。考慮到學習者起點能力的差別，對每一層面進行易、中、難等級的難度分層，每一則思政案例挖掘教學內容中的思政元素，并根據內容特性和學生實際情況進行有針對性的教學設計。本文只列出具有代表性的9 則思政實例如表1 所示，其余根據教材編制的50 則思政案例及代碼均上傳OSID 中，可掃碼下載，供教師在具體教學情境合理選擇使用，亟待在教學實踐中加以優(yōu)化擴充。

Table 2 Examples of ideological and political teaching of Python programming表2 Python 程序設計思政教學示例

4 結語

課程思政是指在情景任務設置、內容組織討論、情感價值評價等方面充分挖掘思政元素，找到思政情境的“切入點”，通過教師富有生動化的思想政治引導，實施“協同育人”的教學策略。據教育部修訂的六大教師職業(yè)道德規(guī)范，其中一則要求“教書育人”，意為教師在傳授知識過程中，最重要的就是充分發(fā)揮思政育人功能，以期形成我國全員全方位全過程的“大思政”格局。