基于SPOC的Python語言程序設計課程思政案例設計

劉哲，張巖，劉立群

（沈陽師范大學計算機與數(shù)學基礎教學部，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，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(xiàn)全程育人、全方位育人；要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應[1]。

計算機通識課程是面向高校學生開設的技能型課程，是培養(yǎng)學生計算思維[2-4]、信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力[5]的重要課程。Python 語言具有簡單易學、功能強大、高效靈活等優(yōu)點，基于Python語言程序設計課程培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力已成為研究熱點。

國內(nèi)外專家對Python 語言程序設計課程進行了多方面的探索和研究[6-9]，包括交互式在線教學、系統(tǒng)評估與反饋、模塊化教學以及圍繞教學展開的能力建設等方面的研究。然而，對于網(wǎng)絡思政教學案例教學的討論甚少。

Python 語言程序設計課程教學團隊積極探索課程改革的新思路、新方法，設計合適的教學案例，充分調(diào)動學生的參與意識，在潛移默化中拓寬學生視野，提升學生素養(yǎng)，增進學生對自身、對社會、對國家的深刻了解，設置10個短小精練的教學案例，貫穿了社會主義核心價值觀。

1 基于SPOC 的Python 語言程序設計的總體規(guī)劃

1.1 SPOC模式實現(xiàn)多樣化教學

SPOC（Small Private Online Course）形式進行教學，以學生為中心，注重培養(yǎng)學生的學習能力和實踐能力[10]。課程采用SPOC 混合學習模式，設置不同主題的基本實驗，有效延伸教學廣度和深度。韓紹程等人[11]指出，將課程評定分數(shù)相對“均勻”和“明確”地分布在學生參與課程學習的各個環(huán)節(jié)，有利于調(diào)動學生學習的積極性，提高學生的學習興趣。課程將不同主題的教學與實驗案例，實驗成績包括線上學習分、線上作業(yè)分、線上討論分、線下展示評價分等。采用基于SPOC 的混合教學模式進行教學，有效提升學生“自主學習、團隊協(xié)作、融合創(chuàng)新”能力。

1.2 Python語言程序設計的總體規(guī)劃

從思政課程到課程思政，教師在認識上要確立思政教育不僅僅是思政教師的事，是所有教師職責內(nèi)的事[12]。本課程思政建設的核心與靈魂遵循四個字“潤物無聲”，通過多年的教學實踐，結合Python語言程序設計課程的教學特點，論文從以史為鑒、社會熱點、人才人格培養(yǎng)三個主要方面進行設計，如圖1所示。將思政元素融入程序設計中，做到了課程思政與科學知識傳授的完美融合。創(chuàng)新性地突出了鮮明的時代需求，培育學生具備精益求精的工匠精神、社會主義核心價值觀、家國情懷與責任擔當、美育與人文素養(yǎng)等。

圖1 課程案例設置

2 以史為鑒，開展思政教學

興趣是最好的老師，只有學生對教學內(nèi)容感興趣時，才能學得最好[13]。

通過學生感興趣的三國演義故事，選取部分代表性的歷史人物與事件，編寫與之相關的程序案例。

2.1 劉備稱帝，德才兼?zhèn)?/h3>

立德樹人是高校立身之本，所有課堂都有育人功能[14]。因此，思政案例首選劉備。

劉備曰：“惟賢惟德，能服于人”。以德服人，德行第一重要，如果不具備則不必考慮其他元素。案例設置，劉備成功秘訣，即品德與才能同時具備可以稱帝，假設五級為基礎。運用邏輯運算符“與運算”設置了兩個命題之間判斷關系。

語句：

if int(input(“請輸入品德級數(shù):”))>=5 and int(input(“請輸入才氣級數(shù):"))>=5)：

print(“建立蜀漢政權")

“與運算”需要注意的是，如果前面條件不滿足，則后面條件不必判斷，結論不成立。

通過案例引導學生學習劉備德才兼?zhèn)洹Ｐ聲r代青年要迎難而上，擇難而勝。

2.2 關羽忠義無雙，使命擔當

關羽，忠義無雙，使命擔當。關羽帶著二位皇嫂，離開曹操，千里走單騎，過五關、斬六將，終于見到劉備。案例設置，關羽過五關或者斬六將的條件滿足一個即可通關。運用邏輯運算符“或運算“并結合雙分支語句判斷兩個命題之間的關系。

語句：if int(input(“請輸入打敗關數(shù)：")>=5 or int(input(“請輸入打敗將數(shù)："))>=6):

print(“闖關成功")

else:

print("繼續(xù)努力")

通過案例引導學生學習關羽忠義無雙，使命擔當。新時代青年要忠于祖國、忠于黨。

2.3 龐統(tǒng)失敗，剛愎自用

龐統(tǒng)與劉備進取川中時，龐統(tǒng)不聽從諸葛亮勸阻，攻雒城且臨行前換了劉備的白馬，進至落鳳坡，中張任埋伏，因騎白馬目標明顯，張任下令專射騎白馬的，被亂箭射死。剛愎自用的人，最早被歷史淘汰。筆者根據(jù)這個典故設置了字典中的刪除功能。

語句：

dict01={“name”:“龐統(tǒng)","age":36,“sex”:“男“，”area”：“落鳳坡”}

del dict01["sex"]

del dict01["name"],dict01["age"]

通過案例引導學生剛愎自用必將被社會淘汰。新時代青年要行而不輟，未來可期。

2.4 赤壁之戰(zhàn)，以人為本

從面向過程過渡到面向?qū)ο蟮乃枷耄恢笔菍W生掌握的難點和重點，通過赤壁之戰(zhàn)，整個戰(zhàn)役都有關鍵的人物出現(xiàn)，才能解決問題，體現(xiàn)了以人為本的社會主義核心價值觀。下面這個歷史事件，筆者設置了面向過程與面向?qū)ο笏枷氲膶Ρ热缦拢?/p>

面向過程設計思想，分析出解決問題的3個步驟，然后逐步實現(xiàn)。

①孫劉聯(lián)盟（諸葛亮舌戰(zhàn)群儒、草船借箭、連環(huán)計）。

②火燒赤壁（周瑜黃蓋苦肉計、巧借東風、火燒曹營）。

③曹操敗北（華容道中遇趙云、遇張飛、遇關羽）。

程序設計表現(xiàn)為算法+數(shù)據(jù)結構。優(yōu)點是所有環(huán)節(jié)、細節(jié)自己掌控。缺點是考慮所有細節(jié)，工作量大。

面向?qū)ο蟮脑O計思想，找出解決問題的人，然后分配職責，即可以執(zhí)行的行為。

①諸葛亮（舌戰(zhàn)群儒、草船借箭、連環(huán)計）。

②周瑜（苦肉計、巧借東風、火燒曹營）。

③曹操（華容道中遇趙云、遇張飛、遇關羽）。

程序設計表現(xiàn)為對象+交互，面向?qū)ο蟮乃枷耄瑑?yōu)點是可模擬現(xiàn)實情景，更接近于人類思維。有利于梳理歸納，分析解決問題，還具有高復用、高擴展、高維護的優(yōu)點。體現(xiàn)了以人為本的社會主義核心價值觀。人民群眾的利益高于一切，黨是全心全意為人民服務的。

3 圍繞社會熱點問題，開展思政教學

2020 年5 月，教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，理學、工學類專業(yè)課程，要在課程教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養(yǎng)結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。理工學類課程，要注重強化學生工程倫理教育，培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

3.1 探測火星

2021 年5 月15 日，在我國首次火星探測任務“天問一號”中，火星車祝融號經(jīng)歷了9分鐘的減速過程，成功軟著陸于火星表面，成為世界上第二個成功軟著陸于火星表面的國家，更是史無前例地在第一次火星探測任務中就實施火星車探測的國家！感嘆祖國偉大的科技。培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。設置以下例題：

在列表中新建太陽系中8 大行星，實現(xiàn)增刪改查等基本操作。

list01=["水星","金星","地球","木星"]

#建立太陽系

list01.insert(3,"火星")

#向太陽系插入火星

list01+=["土星","天王星","海王星"]

#追加"土星""天王星""海王星"

print(list01[0],list01[-1])

#打印距離太陽最近、最遠的行星

print(list01[:3])

#打印太陽到火星之間的行星

list01.remove("海王星")#刪除"海王星"

print(list01[::-1])#倒序打印所有行星

3.2 袁隆平院士的杰出貢獻

2021年5月，袁隆平院士逝世，舉國哀悼，他的功勛寫在大地，留下人間稻滿倉。案例設置，函數(shù)參數(shù)傳遞，如果參數(shù)有默認值，則函數(shù)內(nèi)部能夠自給自足，現(xiàn)實生活中的雜交水稻，讓中國百姓能夠自給自足，體現(xiàn)了自強自立的工匠精神。如果調(diào)用函數(shù)，實際參數(shù)多于形式參數(shù)，則從實際出發(fā)，這也符合中國的國情：一切從實際出發(fā)。

def power(x,n=2):#默認值參數(shù)n，雜交水稻讓中國人民自給自足。

s=1

for i in range(1,n+1):

s=s*x

return s

print(power(5)) #形參n 的默認值為2，求5 的平方。

print(power(3,4)) #從實際出發(fā)，改變默認值參數(shù)n的值，即求3的4次方。

3.3 華為鴻蒙系統(tǒng)共享

2021 年6 月2 日，市場矚目的鴻蒙產(chǎn)品發(fā)布會在線上舉辦，此前只用于智慧屏、可穿戴設備等產(chǎn)品的鴻蒙操作系統(tǒng)將在更多產(chǎn)品品類上使用。根據(jù)這個新聞，設置了全局變量的例題，支持國產(chǎn)品牌。

b=“Harmony OS” #全局變量：可分享給函數(shù)。

def func01():

a=“Android” #局部變量，

print(b)#Harmony OS，服從全局，局部作用域中可以讀取全局變量

def func02():

b=“iOS”#創(chuàng)建了局部變量，不能修改全局變量

print(b)#iOS

def func03():

global b#如果修改全局變量,需要先聲明

b=“iOS”

print(b)

func01()，func02()

print(b)#Harmony OS，全局變量

func03()

print(b)#iOS，被修改的全局變量

通過顯示操作系統(tǒng)的名稱，引出科技強國，核心技術是“命門”所在，堅持科技自立，一心一意攻關核心技術，才能把飯碗牢牢地端在自己的手里；而且鴻蒙系統(tǒng)是開源的，共享的，擁有掌控全局的能力。

4 培養(yǎng)人才，體現(xiàn)社會主義核心價值觀

2018年9月10日，全國教育大會在北京召開。習近平總書記出席會議并發(fā)表重要講話，他在講話中明確了教育的首要問題、教育工作的根本任務，提出了教育改革中的“9個堅持”和今后開展教育工作的“9個要求”。教育的首要問題是培養(yǎng)什么人。

4.1 堅韌不拔

珠穆朗瑪峰巖面高程8 844.43 米，一張紙的厚度是0.01 毫米，請計算對折多少次超過珠穆朗瑪峰(8 844.43米)？

t=0.01/1000

c=0

while t<8844.43:

t*=2

c+=1

print("對折"+str(c)+"次"+"厚度"+str(t))

打印出每一次對折紙的厚度，通過厚度數(shù)據(jù)畫出數(shù)學曲線，如圖2所示，圖像曲線是呈指數(shù)增長。山的高度在26 次還不足千米，而在最后4 次超過千米，達到巔峰。這也恰好比喻學習和工作像登珠峰一樣，開始是積累階段，到了最后只要堅持下去，收獲就會陡增，而達到巔峰，可見堅持的重要意義，馳而不息，圖其志遠。

圖2 折紙次數(shù)與珠峰高度

4.2 有容乃大，海納百川

在函數(shù)中定義的*，可以接收任意多個實際數(shù)據(jù)，這體現(xiàn)了可變參數(shù)的有容乃大，海納百川的特性。

代碼如下：

def add_sum(*number):

print("可變參數(shù)number的值為：",number)

sum=0

for i in number:

sum=sum+i

print("累加和為：",sum)

return sum

add_sum(1,2,3) #實際數(shù)據(jù)為3個，傳遞到函數(shù)中打包一個元組，包容了3個數(shù)據(jù)。

add_sum(2,3,4,5) #實際數(shù)據(jù)為4 個，傳遞到函數(shù)中打包一個元組，包容了4個數(shù)據(jù)。

4.3 對鏡梳妝，開展批評和自我批評

在程序設計中，把可能需要反復執(zhí)行的代碼封裝為函數(shù)，然后在需要執(zhí)行該段代碼功能的地方進行調(diào)用封裝好的函數(shù)，這樣不僅可以實現(xiàn)代碼的復用，更重要的是可以保證代碼的一致性，只需要修改該函數(shù)代碼則所有調(diào)用位置均得到體現(xiàn)。調(diào)用函數(shù)，一直是學生使用的難點，因此程序執(zhí)行過程比喻成對鏡梳妝，如圖3所示，即一切從實際出發(fā)，將函數(shù)名及參數(shù)像照鏡子一樣與虛擬世界一一對應，通過運算虛擬世界的值，再返回到現(xiàn)實世界中，將這樣的執(zhí)行過程比喻成現(xiàn)實世界中開展批評和自我批評。

圖3 函數(shù)的調(diào)用

5 展望未來

在函數(shù)調(diào)用案例中，對鏡梳妝是音樂的名稱，將美育引入教學，符合2020年10月提出的《關于全面加強和改進新時代學校美育工作的意見》，文中指出美是純潔道德、豐富精神的重要源泉。美育是審美教育、情操教育、心靈教育，也是豐富想象力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識的教育，能提升審美素養(yǎng)、陶冶情操、溫潤心靈、激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造活力[15]。未來，可以將美的元素引入高校課堂。