行動(dòng)導(dǎo)向的Python 程序設(shè)計(jì)思政教學(xué)案例研究

王 健，孫彥情

（遼寧師范大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，遼寧大連 116081）

0 引言

習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思政工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要把“立德樹(shù)人”作為教育教學(xué)工作的中心環(huán)節(jié)，將思想政治教育貫穿于整個(gè)教育教學(xué)工作過(guò)程，開(kāi)創(chuàng)高等教育事業(yè)新局面。隨后，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化新時(shí)代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見(jiàn)》；國(guó)家教育部經(jīng)黨組會(huì)議審議印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》等重要文件，各大高校在協(xié)同育人思想指導(dǎo)下，將專業(yè)課程融合思政元素的探索開(kāi)展得如火如荼。Python 作為當(dāng)下計(jì)算機(jī)熱門的編程語(yǔ)言之一，現(xiàn)成為編程語(yǔ)言的“新寵”，探索Python 程序設(shè)計(jì)課程的思政教學(xué)實(shí)例設(shè)計(jì)，以期為教師在講授Python 知識(shí)內(nèi)容時(shí)提供思政改革的新方法，有意識(shí)地引導(dǎo)大學(xué)生樹(shù)立正確的社會(huì)主義價(jià)值觀，推進(jìn)我國(guó)全方位育人、全過(guò)程育人的教育新局面。

1 研究背景

1.1 國(guó)外Python 課程研究現(xiàn)狀

Python 語(yǔ)言是Guido van Rossum（吉多·范羅蘇姆）于1990 年設(shè)計(jì)的開(kāi)源編程語(yǔ)言，國(guó)外許多編程程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目在本科課程中開(kāi)展，如喬治亞理工學(xué)院、密歇根大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)的和佛羅里達(dá)大學(xué)等。來(lái)自英國(guó)南安普敦大學(xué)的Fangohr描述并比較了工程系C、Matlab 和Python 3 種編程語(yǔ)言教學(xué)，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)Matlab 比C 語(yǔ)言更適合工程計(jì)算，而語(yǔ)言的清晰度和功能最優(yōu)的卻是Python 語(yǔ)言。美國(guó)排名前十的大學(xué)中，其中有八所使用Python 作為入門編程語(yǔ)言，最早在2009 年美國(guó)華盛頓大學(xué)就向程序設(shè)計(jì)本科生開(kāi)設(shè)了這門課程。

1.2 國(guó)內(nèi)Python 課程研究現(xiàn)狀

由于Python 語(yǔ)言起源于美國(guó)，至2016 后才在我國(guó)流行開(kāi)來(lái)，我國(guó)有關(guān)這門語(yǔ)言的教學(xué)資源相對(duì)匱乏，教材大部分是國(guó)外參考書翻譯編制而來(lái)?，F(xiàn)各高校通用教材為高等教育出版社出版的《Python 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，本文簡(jiǎn)稱為Python 程序設(shè)計(jì)課程，由2013 年北京理工大學(xué)嵩天教授編譯，同年開(kāi)設(shè)Python 程序設(shè)計(jì)系列MOOC 課，該課程累計(jì)選修人數(shù)近百萬(wàn)，顯示了我國(guó)Python 學(xué)習(xí)的需求量。他曾提出面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生開(kāi)設(shè)Python 語(yǔ)言的建議，尤其是將其作為首選語(yǔ)言開(kāi)設(shè)。

1.3 國(guó)內(nèi)各課程思政融合現(xiàn)狀

通過(guò)已有研究結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)施思政創(chuàng)新改革頗有成效的高校有華東師范大學(xué)、北京交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京科技大學(xué)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(xié)同效應(yīng)”，主要表現(xiàn)在通過(guò)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(jìn)課堂”這一新教學(xué)理念提出后，相關(guān)教育方法和教學(xué)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(xié)同育人大格局的關(guān)鍵因素。

研究成果有兩方面特征：一是協(xié)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(jié)合實(shí)施方法的研究，如賈偉杰等發(fā)表的《新時(shí)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(gòu)建高校思想政治教育課程體系》；二是思政與某一課程的結(jié)合集中在醫(yī)學(xué)類、文體類、金融以及旅管類的社會(huì)關(guān)聯(lián)性課程上，如劉琳等對(duì)非醫(yī)學(xué)院?！渡韺W(xué)》課程思政進(jìn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行探索；段東滿等開(kāi)展《體育與健康》“課程思政”教學(xué)實(shí)踐研究。而計(jì)算機(jī)類由于其課程特質(zhì)屬于邏輯應(yīng)用型，注重學(xué)生計(jì)算機(jī)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(xué)要素分析

學(xué)生、教師、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容是課程思政教學(xué)的4個(gè)基本要素。教師占主導(dǎo)地位，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性；學(xué)生是教學(xué)的主體，在協(xié)作學(xué)習(xí)策略、自主學(xué)習(xí)策略中發(fā)生有意義學(xué)習(xí)；教學(xué)環(huán)境是為學(xué)習(xí)者提供資源、工具、人際關(guān)系的組合場(chǎng)所，其基本理念是“為學(xué)生的學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)”。在教學(xué)環(huán)境下，教師和學(xué)生的互動(dòng)活動(dòng)構(gòu)成教學(xué)內(nèi)容。

2.1 學(xué)生分析

大學(xué)階段是大學(xué)生步入社會(huì)的過(guò)渡期，對(duì)形成正確的人生觀、價(jià)值觀非常重要，是培養(yǎng)知識(shí)技能、待人接物能力形成的重要階段。分析大學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和心理特征發(fā)現(xiàn)，以“00 后”為主的大學(xué)生信息來(lái)源廣泛，學(xué)習(xí)創(chuàng)新力強(qiáng)，更容易接受文化的多樣性，呈現(xiàn)多元的文化認(rèn)同和創(chuàng)造力，但是缺少團(tuán)隊(duì)精神，心理承受和抗壓能力不足。美國(guó)耶魯大學(xué)組織行為學(xué)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(xué)生形成心理問(wèn)題的主要內(nèi)在動(dòng)因。知名心理科教授季建林等將我國(guó)大學(xué)生進(jìn)行自評(píng)量表（Symptom Check List，SCL-90）鑒定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大學(xué)生的各因子均分偏高，常見(jiàn)的心理問(wèn)題為強(qiáng)迫、人際關(guān)系敏感和情緒抑郁，其中達(dá)中等嚴(yán)重程度的占10%以上?；谖覈?guó)大學(xué)生心理現(xiàn)狀，習(xí)近平總書記在學(xué)校思政課教師座談會(huì)上表示，大學(xué)教育應(yīng)該澆花澆根、育人育心，要極力推動(dòng)思想政治改革創(chuàng)新，潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地給予學(xué)生人生啟迪和精神力量。

2.2 教師分析

教師是學(xué)校辦學(xué)的主體，教師質(zhì)量決定著學(xué)校辦學(xué)質(zhì)量，隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)應(yīng)用型教師面臨著前所未有的巨大挑戰(zhàn)。美國(guó)密西根州立大學(xué)Mishra &Koehler 于2005 年提出“整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)（TPACK）”的理論框架，用來(lái)說(shuō)明新型教師知識(shí)結(jié)構(gòu)。繼而黃德群對(duì)我國(guó)近十年來(lái)的課程整合實(shí)踐進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國(guó)專任教師的TPACK 能力核心構(gòu)成要素存在不足。Python 語(yǔ)言作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的信息類課程，更需要教師在情境課程中將學(xué)科內(nèi)容知識(shí)（CK）、教學(xué)法知識(shí)（PK）、和技術(shù)知識(shí)（TK）三大核心要素加以合理運(yùn)用，其相互交叉形成的四大復(fù)合要素也依賴教師的靈活性把握。習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)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(xué)校創(chuàng)建一支具有先進(jìn)教育思想、高尚人文精神、業(yè)務(wù)水平精良的教師隊(duì)伍，首先要求教師必須秉持住“以人為本”這一現(xiàn)代教育的核心。

“以人為本”構(gòu)建思政隱形課程教育模式的關(guān)鍵在于教師對(duì)學(xué)生的情感支持。Schultz這樣定義情感支持：“情感支持是為支持學(xué)生積極情感體驗(yàn)，以達(dá)成多種課堂目標(biāo)的、暫時(shí)的、可靠的、由教師激發(fā)的交往?！彼颊母锫窂降奶攸c(diǎn)就是教師與學(xué)生建立情感價(jià)值觀的聯(lián)結(jié)，說(shuō)明教師不僅在技術(shù)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(xué)生，用正確的輿論鼓舞學(xué)生，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.3 教學(xué)環(huán)境

在當(dāng)下教育時(shí)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(xué)內(nèi)容。劉美鳳提出“教師教的活動(dòng)和學(xué)生學(xué)的活動(dòng)不是一個(gè)同一的過(guò)程”的觀點(diǎn)，建議大家關(guān)注教學(xué)過(guò)程的視線從單純的課堂教學(xué)擴(kuò)展至課外與課堂的統(tǒng)一過(guò)程中去?！八颊M(jìn)課堂”的內(nèi)涵也不是單純地進(jìn)入課堂教學(xué)，而應(yīng)該深入滲透到社會(huì)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)課內(nèi)外教學(xué)機(jī)制的結(jié)合，倡導(dǎo)課堂知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，促進(jìn)學(xué)生自我價(jià)值實(shí)現(xiàn)。結(jié)合課程特點(diǎn)，可以利用計(jì)算機(jī)專業(yè)優(yōu)勢(shì)，組織學(xué)生做社會(huì)義工或組建“科技下鄉(xiāng)”志愿服務(wù)隊(duì)，讓學(xué)生體會(huì)到作為一名大學(xué)生應(yīng)該承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任；課下設(shè)計(jì)班級(jí)公眾號(hào)推送科技新動(dòng)態(tài)，學(xué)生自發(fā)分享有關(guān)于國(guó)家科技建設(shè)的進(jìn)展、國(guó)人驕傲的創(chuàng)新、IT 前沿技術(shù)等新聞快訊，通過(guò)碎片化學(xué)習(xí)方式，學(xué)生不僅把握了時(shí)政的脈搏，而且隱性提高了思政授課時(shí)間和含金量。劉琳等在非醫(yī)學(xué)院生理學(xué)課程的思政進(jìn)課堂實(shí)際教學(xué)中證實(shí)，網(wǎng)絡(luò)群討論和志愿隊(duì)服務(wù)確實(shí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)主義政治觀有一定的積極作用，可以作為生動(dòng)化的有效教學(xué)載體。

3 Python 課程思政教學(xué)

據(jù)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》要求，理工科專業(yè)課程要注重科學(xué)思維方法訓(xùn)練和科學(xué)倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感；在課程結(jié)合上，要從課程所涉及的國(guó)家、國(guó)際、歷史、文化等方面，提煉課程的知識(shí)性、人文性、提升引領(lǐng)性、時(shí)代性。本文運(yùn)用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在教學(xué)過(guò)程中嘗試挖掘?qū)嵗械乃颊Y源，使Python 課程中思政內(nèi)涵的傳遞更加深刻自然；以Python 第三方庫(kù)的講解為例，有步驟、有組織地對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想引導(dǎo)；為應(yīng)用類專業(yè)課程思政教學(xué)提供參考方案，也為推進(jìn)高校思政改革提供路標(biāo)。

3.1 行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法又稱行為導(dǎo)向、實(shí)踐導(dǎo)向教學(xué)法，最早起源于德國(guó)職業(yè)教育界，作為一種以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)的新型培訓(xùn)教學(xué)法被各國(guó)廣泛推崇。趙志群等研究我國(guó)行動(dòng)導(dǎo)向教育資源發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)法的突出特點(diǎn)是：關(guān)注學(xué)習(xí)者體驗(yàn)、善于激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，強(qiáng)調(diào)情境中的知識(shí)建構(gòu)以及資源的開(kāi)放性與交互性。在信息技術(shù)更新迭代的今天，這種以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為主的行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)方法非常適用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用類課程。林良玉將行動(dòng)導(dǎo)向在計(jì)算機(jī)類課程的運(yùn)用分為5個(gè)實(shí)施步驟，在此基礎(chǔ)上結(jié)合思政改革的內(nèi)涵，在Python 程序設(shè)計(jì)課程嘗試增加思政內(nèi)涵映射階段，教師通過(guò)具體案例引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生關(guān)于社會(huì)主義價(jià)值觀的思考，達(dá)到專業(yè)課程和思政元素“無(wú)痕”融合的目的。

3.2 思政類Python 特色庫(kù)設(shè)計(jì)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(guó)諸多優(yōu)秀古代文學(xué)作品中，四大名著占據(jù)著重要地位，其中蘊(yùn)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(shù)化的載體，更是文學(xué)史的寶藏和精華。現(xiàn)以四大名著詞頻分析為例學(xué)習(xí)Jieba 庫(kù)、Word cloud 庫(kù)的內(nèi)容。Jieba 是中文分詞函數(shù)庫(kù)，用于提取詞組和統(tǒng)計(jì)詞頻；Word cloud 是詞云展示庫(kù)（TXT 文本的分析結(jié)果的一種視覺(jué)化圖層展示方式），當(dāng)詞頻越高，詞組顯示越大，當(dāng)詞頻越低，詞組顯示越小。

根據(jù)這兩種特色庫(kù)的應(yīng)用特點(diǎn)將教學(xué)分為以下6個(gè)基本階段：①課前階段教師為學(xué)生簡(jiǎn)要講解四大名著在中國(guó)古代文學(xué)史的重要地位和研究?jī)r(jià)值，奠定課程情境的基調(diào)，堅(jiān)定我國(guó)文化自信；②授課階段教師以統(tǒng)計(jì)西游記詞頻分析為例，逐步講解第三方Jieba、Word cloud 庫(kù)函數(shù)的作用和代碼段的設(shè)計(jì)過(guò)程；③任務(wù)階段由學(xué)生在合作中完成其他3 部名著的詞頻統(tǒng)計(jì)；④討論階段一是討論合作任務(wù)中遇見(jiàn)的技術(shù)難題，二是討論對(duì)中華源遠(yuǎn)流長(zhǎng)文化傳承的感悟；⑤評(píng)價(jià)階段由教師和小組根據(jù)知識(shí)內(nèi)容的掌握度、任務(wù)完成量和參與度、情感價(jià)值觀3個(gè)維度開(kāi)展評(píng)價(jià)；⑥課后階段為學(xué)生布置十九大報(bào)告詞云圖作為技術(shù)性拓展內(nèi)容，不僅幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，而且高頻黨政詞匯有助于學(xué)生直觀了解我國(guó)政府工作的重點(diǎn)，理解文件精神。

弘揚(yáng)優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是堅(jiān)定文化自信的根基，也是堅(jiān)定文化自信的強(qiáng)大底氣。本案例旨在讓學(xué)生調(diào)用函數(shù)時(shí)，欣賞中國(guó)古代文學(xué)的精華，無(wú)形中感受古典文學(xué)的魅力，傳承和弘揚(yáng)我國(guó)傳統(tǒng)文化自信。以四大名著的文本章節(jié)作為統(tǒng)計(jì)樣本，分析各人物的出場(chǎng)次數(shù)，通過(guò)詞云圖對(duì)樣本中出現(xiàn)頻數(shù)最多的詞云一目了然，統(tǒng)計(jì)西游記某章節(jié)出場(chǎng)次數(shù)最多人物的簡(jiǎn)單程序運(yùn)行如下：

用詞云圖的方式表現(xiàn)《紅樓夢(mèng)》和《三國(guó)演義》章節(jié)中出場(chǎng)最多的人物，需調(diào)用Word cloud 庫(kù)，程序在默認(rèn)情況下背景顏色是黑色如圖1（彩圖掃OSID 碼可見(jiàn)），改變背景參數(shù)，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(shè)置為名著中的人物形象用以突出人物性格，運(yùn)行結(jié)果如圖3 和圖4 所示，所涉及的相關(guān)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(mèng)章節(jié)詞云分析

Fig.3 Guan Yu’s word cloud圖3 關(guān)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(kù)繪圖，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)情懷

Turtle 庫(kù)是Python 非常流行的第三方函數(shù)庫(kù)，主要功能是根據(jù)函數(shù)指令在設(shè)計(jì)好的畫布上繪制圖像。Turtle 庫(kù)教學(xué)主要利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，遵循由淺到深滲透思政元素、由簡(jiǎn)到難設(shè)置任務(wù)驅(qū)動(dòng)的原則設(shè)計(jì)可解可行的思政教學(xué)實(shí)例，以激發(fā)學(xué)生興趣。授課前首先確定學(xué)習(xí)者起點(diǎn)能力，如當(dāng)前Python 基本知識(shí)水平、代碼編程水平。針對(duì)學(xué)習(xí)者相似的、穩(wěn)定的特征實(shí)施集體化教學(xué)；針對(duì)變化的、差異的特征實(shí)施個(gè)別化教學(xué)。其次選擇合適的思政案例作為課堂講授腳本，將不同的學(xué)習(xí)任務(wù)安排給相適應(yīng)的學(xué)習(xí)者。例如，對(duì)于低階段、中階段、高階段能力學(xué)習(xí)者分別布置實(shí)現(xiàn)繪制五角星（見(jiàn)圖5）、太陽(yáng)花（見(jiàn)圖6）、奧運(yùn)五環(huán)（見(jiàn)圖7）等不同難度層級(jí)的任務(wù)（彩圖掃OSID 碼可見(jiàn)）。個(gè)別化教學(xué)確保學(xué)生自主獲得學(xué)習(xí)成就感，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生積極向上、愛(ài)國(guó)愛(ài)黨的思想素養(yǎng)，具體思政元素任務(wù)舉例表如表2 所示。

Table 1 Task for invoking Turtle class表1 調(diào)用Turtle 庫(kù)實(shí)例任務(wù)表

Fig.5 Pentagram pattern 圖5 五角星圖樣

Fig.6 Sunflower pattern圖6 太陽(yáng)花圖樣

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

3.3 Python 程序設(shè)計(jì)課程思政教材組織

在思政進(jìn)課堂的宏觀大背景下，專任教師不僅要具備過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)，還應(yīng)具備開(kāi)展適合培養(yǎng)學(xué)生德育素養(yǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)的能力，將思政元素融合到課程教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)等課程材料中。分析梳理教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)，以立體化滲透的思路為出發(fā)點(diǎn)，《Python 程序設(shè)計(jì)》教材內(nèi)容分為初認(rèn)Python、深入Python、運(yùn)用Python 三大章，在此基礎(chǔ)上嘗試設(shè)計(jì)與社會(huì)主義核心價(jià)值觀相對(duì)應(yīng)的個(gè)人、社會(huì)、國(guó)家層面三大思政層面案例庫(kù)?？紤]到學(xué)習(xí)者起點(diǎn)能力的差別，對(duì)每一層面進(jìn)行易、中、難等級(jí)的難度分層，每一則思政案例挖掘教學(xué)內(nèi)容中的思政元素，并根據(jù)內(nèi)容特性和學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)設(shè)計(jì)。本文只列出具有代表性的9 則思政實(shí)例如表1 所示，其余根據(jù)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(xué)情境合理選擇使用，亟待在教學(xué)實(shí)踐中加以優(yōu)化擴(kuò)充。

Table 2 Examples of ideological and political teaching of Python programming表2 Python 程序設(shè)計(jì)思政教學(xué)示例

4 結(jié)語(yǔ)

課程思政是指在情景任務(wù)設(shè)置、內(nèi)容組織討論、情感價(jià)值評(píng)價(jià)等方面充分挖掘思政元素，找到思政情境的“切入點(diǎn)”，通過(guò)教師富有生動(dòng)化的思想政治引導(dǎo)，實(shí)施“協(xié)同育人”的教學(xué)策略。據(jù)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(shí)過(guò)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(guó)全員全方位全過(guò)程的“大思政”格局。