面向新工科的Python程序設計課程思政教學探索

李曉英，何首武，陳 佳，杜飚鴻

（桂林理工大學南寧分校計算機應用系，廣西南寧 530001）

0 引言

2020 年6 月，教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人是教育的根本問題。要落實立德樹人的根本任務，就必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體、不可割裂。因此，新工科建設對高校人才培養提出了新的要求，迫切需要將基礎理論、實驗教學、工程實踐融為一體，為新興產業的發展輸出高層次、實用性、創新型、能適應學科交叉融合發展趨勢的專業人才。由于課程是提升高等教育質量的根本元素，專業課程是課程思政建設的基本載體，因此在新工科建設背景下，探索Python 程序設計等實踐性較強課程的思政教學，具有重要的現實意義。

然而，思政教學融入Python 專業課面臨著以下困難：①課程建設與課程思政脫節，教師往往關注教學內容的前沿性與時代性、教學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、“貼標簽”的現象較為常見，無法將思政元素有機融入課堂教學中。

在Python 語言課程的計算思維能力培養與思政教學方面，國內已有很多學者展開了教學研究與嘗試。嵩天等將“理解和運用計算生態”作為Python 語言課程的教學理念，提出一種“面向問題、引發興趣、培養能力、引導創新”的教學案例設計新思維。趙廣輝等以賦能為目標，按照“二性一度”的“金課”建設標準，對程序設計公共課進行重構。杜蘭等以抽簽系統作為一個貫通式的實踐項目，驅動課程教學改革，提升學生應用能力。文獻［7-9］對Python 程序設計課程的思政資源進行深入挖掘，探索了課程思政的教學路徑與案例設計。

上述教改成果有效提升了課程的教學效果與育人質量，但對于應用型本科的Python 思政教學卻鮮有研究。本文依據應用型本科的專業特點，以學生的計算思維與應用能力培養為核心理念，充分發掘課程所蘊含的思想政治教育資源，從教學方案、案例設計、教學實施等方面，探索和思考Python 程序設計課程思政教學的新模式。

1 Python程序設計課程思政重構

課程思政設計的核心理念是從教學轉向教育，將思想政治教育的內涵融入課堂教學中，在提升學生專業能力的同時，潛移默化地提高學生的思想水平、政治覺悟、道德素質與文化素養，實現全面發展。

1.1 教學內容選取

Python 程序設計是數據科學與大數據的專業必修課，課程任務通過學習Python 語言語法及其應用等知識，使學生具備基本的編程能力，培養學生的計算思維，能夠運用所學知識解決實際工程問題的能力，并具備優良的職業道德和工程素養。為實現課程目標，滿足專業需求，本文以Python 基礎語法體系為主線，重新梳理課程內容，將教學內容整合為“編程規范”、“基礎語法”與“計算生態”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程序課程教學內容設計

1.2 教學方案設計

本文以學會編程、體會思維、培養能力為教學目標，采用基礎知識、案例探究、綜合訓練三層遞進式教學方案，實現知識、能力、素養的有機融合。如圖2 所示，在教學過程中，將知識融入案例中，強調任務的求解與知識的綜合運用，力求將理論與實際相互融合，促進學生知行統一。

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

1.3 思政案例設計

課程思政案例應當緊緊圍繞社會主義核心價值觀教育、法治教育與中華優秀傳統文化教育等展開。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，能讓學生在完成課程知識學習的同時，在案例分析中受到教育和啟發，以培養學生精益求精、堅韌不拔的大國工匠精神。部分思政案例設計如表1所示。

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

續表

2 課程思政教學實踐

2.1 案例探究階段

教學在實施過程中應依托信息化手段，開展“線上—線下”混合式教學，充分體現以學生為主體的教學中心。案例教學采用“基于工作過程”的任務驅動教學法，由任務導入、任務分析、知識點講解、任務實施、任務總結5 個環節組成，具體實施流程如圖3 所示。本文以“案例7 2020年政府工作報告關鍵詞”為例，分析教學實施過程。

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

2.1.1 課前自主預習

課前，教師針對任務知識點，精心準備教學資源，包括李克強總理的政府工作報告視頻、文本等思政素材，并在藍墨云班課上傳教學資源。學生根據課前任務清單進行自主學習，觀看課前教學視頻后進行在線測試、在線討論等。同時，教師通過監控學生對教學資源、課前測試等的完成情況，了解學生的課前學習情況。

2.1.2 課中案例探究

（1）任務導入。課中，通過藍墨云班課簽到，進行課堂管理和分組。教師采用案例教學法導入任務，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？”，通過問題吸引學生的注意力，引導學生逐步進入學習環境。

（2）任務分析。教師簡述解決問題的邏輯思路，組織學生分組討論，分析完成任務的基本步驟與所需知識，將任務分解為讀取政府工作報告文件、指定關鍵詞列表、統計關鍵詞列表的詞頻、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、創建與常見操作，并針對課前測試與討論過程中學生的薄弱點，進行重難點講解。

（4）任務實施。采用步步遞進、漸進式啟發學生解決問題。

步驟1：分析學生最關注的“就業”一詞在政府工作報告中的出現次數，教師回顧所涉及的字符串與文件操作等知識，引導學生編程求解。程序關鍵代碼如下：

步驟2：通過列表的定義、基本操作等知識點，引導學生編程統計政府工作報告中關鍵詞列表的詞頻。對于學生在編輯和調試代碼過程中出現的語法錯誤、邏輯錯誤等。需要學生不斷調試、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鍵詞詞頻，如圖4所示。核心代碼如下：

（5）任務總結。回顧課前學習目標，總結本節課的任務與知識點。在教學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的相關內容，需要對學生加以引導，激勵學生以實現中華民族偉大復興為己任，努力學習，刻苦奮斗。

2.1.3 課后鞏固拓展

為進一步提高課堂教學產出效果，教師將課堂授課視頻及PPT 上傳至云班課平臺，便于學生復習，并提出拓展任務，要求學生以思維導圖或拓展作業等形式，將課堂所學信息進行深加工。同時，教師對學生課前、課中和課后全過程的學習行為大數據進行收集與分析，以便開展學生學情分析。

Fig.4 Key words visualization results of 2020 government work report圖4 2020年政府工作報告關鍵詞可視化結果

2.2 綜合訓練階段

本文以數據分析類崗位的招聘信息分析為例，該項目涵蓋了Python 數據爬取、數據預處理、數據分析、可視化等知識模塊，詳細階段劃分見表2。

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

教師課堂向學生介紹數據爬取、預處理及可視化等知識與方法，布置案例項目的相關任務，要求學生分組完成。學生以小組協作形式進行項目設計、開發與匯報，全方位體驗真實的項目開發全過程，實現知識向能力的深層內化，力求培養學生的創新意識、團隊協作精神與良好的職業素養，有助于在校大學生了解數據分析崗位的行業需求，提前做好職業規劃。

3 實踐效果

對桂林理工大學南寧分校2019 級數據科學與大數據技術專業開展教學實施。實踐表明，在通過64 個課時的學習后，學生基本掌握了Python 的基礎語法，實踐能力獲得較大提升，取得了良好的教學效果。

3.1 計算思維與工程應用能力顯著提升

采用翻轉課堂法、案例教學法等，將課堂還給學生，讓學生自主探索。同時，結合實際應用和生動有趣的案例，激發學生的學習興趣，提升學生程序設計與解決問題的能力。

圖5 展示了3 份學生作業，分別為：“2020-2021 年習近平總書記系列講話”“數據分析崗位技能需求”“廣西美食”等詞云圖。實踐效果表明，該教學方案有效提升了學生程序設計的能力。

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

3.2 職業素養明顯提升

相較于以往課堂組織實施及效果，學生學習興趣濃厚，課堂教學活動參與度高。在藍墨云班課APP 上設置作業上傳截止時間，增強學生的時間觀念。此外，開展項目小組活動，培養學生團隊合作能力，提升學生的職業素養。

3.3 思政教育貫穿始終

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

4 結語

課程建設是思政教育的“主戰場”，專業課程具有傳授知識、培養能力與思想政治教育的多重功效，承載著塑造大學生正確的世界觀、人生觀、價值觀的重要使命。教師應注重提煉專業課程中蘊含的文化基因和價值范式，在教學過程中對學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據的基礎性編程語言，緊貼新工科需求，呼應課程思政，重構Python 程序設計課程的思政教學方案，有助于優化教學模式，提升專業育人質量，可為深化高校程序類課程的教學改革提供參考。