Python程序設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)案例的設(shè)計(jì)與實(shí)施

摘要：以Python程序設(shè)計(jì)課程為研究對(duì)象，探索了一種用課程知識(shí)點(diǎn)將相關(guān)連貫的若干實(shí)例整合成案例，以案例為載體實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)點(diǎn)與思政元素的多觸點(diǎn)融合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，既能吸吮專業(yè)知識(shí)，又可啟發(fā)學(xué)生去思索課程知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)藏的思想閃光點(diǎn)，自覺、自愿地將其根植于內(nèi)心。

關(guān)鍵詞：Python;程序設(shè)計(jì);課程思政;教學(xué)案例;思政元素

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）17-0126-02

1 引言

課程思政是指在通識(shí)課、專業(yè)課的教學(xué)過程中融入思政元素的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的重要抓手，是堅(jiān)持全員、全方位、全過程育人的有效機(jī)制，是隱性思政、大思政教育的具體體現(xiàn)[1-3]。課程思政強(qiáng)調(diào)在顯性進(jìn)行課程知識(shí)教學(xué)的過程中隱性地進(jìn)行思想政治教育，將挖掘的各種思政元素融入課程教學(xué)中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)課程知識(shí)的過程中悄無聲息地把思政課程所傳授的內(nèi)容反芻、消化，并內(nèi)化為自己的價(jià)值觀、人生觀和世界觀[4]。

Python 程序設(shè)計(jì)語言具有簡潔、開源、高效和龐大的計(jì)算生態(tài)等特點(diǎn)，使其在大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和人工智能等領(lǐng)域得到廣泛使用，快速成為最熱門的程序語言之一，很多高校也紛紛把它作為公共課和某些專業(yè)的專業(yè)課進(jìn)行開設(shè)[5]。教師在教學(xué)實(shí)施過程對(duì)學(xué)生思想的引導(dǎo)既不能像思政課程一樣顯性進(jìn)行，也不可能如通識(shí)課程一樣有豐富的對(duì)接點(diǎn)。結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用案例教學(xué)是一種切實(shí)有效的途徑，通過精心打磨的案例，將甄選出的思政元素融入專業(yè)知識(shí)點(diǎn)中，從而在教學(xué)過程中實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生思想無息地碰撞，學(xué)生在學(xué)習(xí)、掌握課程知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，將案例中蘊(yùn)含的思想政治教育理論知識(shí)、價(jià)值理念以及精神追求內(nèi)化為自己的人生觀、價(jià)值觀和世界觀。

2 典型案例設(shè)計(jì)

在諸如Python 程序設(shè)計(jì)這樣的專業(yè)課程教學(xué)中，如果采取顯性、強(qiáng)加的方式，一味追求上出“思政味”，不會(huì)取得太好的效果，還有可能影響學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的吸納[6]。因此，在開展“課程思政”時(shí)教師應(yīng)致力于設(shè)計(jì)出富含思政元素的專業(yè)教學(xué)案例，在恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)節(jié)點(diǎn)中嵌入思政內(nèi)容，讓學(xué)生在接受專業(yè)教育的同時(shí)，利用對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)可，達(dá)到對(duì)思政教育內(nèi)容的確認(rèn)和鞏固，從而達(dá)成思政教育目標(biāo)[7-8]。在教學(xué)實(shí)踐中，探索了一種以教學(xué)案例為載體，以案例教學(xué)驅(qū)動(dòng)的課程思政實(shí)施新思路。一個(gè)案例由多個(gè)實(shí)例組成，各實(shí)例將前后銜接相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和其中蘊(yùn)含的思政元素絞合為一個(gè)鏈，課程知識(shí)點(diǎn)和挖掘的思政元素多觸點(diǎn)融合。隨著案例中各個(gè)實(shí)例的層層演進(jìn)，學(xué)生通過“學(xué)中思”“做中思”，將案例中蘊(yùn)藏的思想政治理論多角度、多層次地烙入內(nèi)心。

案例1：求最大公約數(shù)

本案例要求編程求出兩個(gè)正整數(shù)的最大公約數(shù)，整個(gè)案例由4個(gè)連貫的實(shí)例組成，分別采用從前窮舉法、從后窮舉法、更相減損法和輾轉(zhuǎn)相除法實(shí)現(xiàn)，同時(shí)用幾組測試數(shù)據(jù)簡單分析每種方法需要循環(huán)的次數(shù)，進(jìn)而引入算法時(shí)間復(fù)雜度的初步概念，最后用1萬組10，000以內(nèi)的隨機(jī)正整數(shù)測試每種方法所需運(yùn)行的時(shí)間，得出輾轉(zhuǎn)相除法的運(yùn)行效率略好于更相減損法，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于窮舉法，如表1所示。

本案例的課程知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)、time庫常用函數(shù)的使用，了解算法時(shí)間復(fù)雜度的概念及意義。

本案例蘊(yùn)含的思政元素有三點(diǎn)：其一是對(duì)于求最大公約數(shù)這個(gè)問題，先后采用從前窮舉法、從后窮舉法、更相減損法和輾轉(zhuǎn)相除法來實(shí)現(xiàn)，算法不斷優(yōu)化，運(yùn)行效率不斷提升，從中讓學(xué)生體會(huì)無論是程序設(shè)計(jì)，還是完成其他事情，都要秉承精益求精、追求卓越的工匠精神。其二是重溫習(xí)近平總書記關(guān)于“找到全社會(huì)意愿和要求的最大公約數(shù)是人民民主的真諦”的講話，從中深入理解我黨提出的政治協(xié)商、統(tǒng)一戰(zhàn)線、民族團(tuán)結(jié)和人類命運(yùn)共同體的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。其三是更相減損法出自我國古代的《九章算術(shù)》，說明我國古代在數(shù)學(xué)上已有相當(dāng)?shù)某删?，從而激發(fā)學(xué)生的愛國熱情和民族自豪感，增強(qiáng)文化自信。

案例2：繪制國旗

本案例要求繪制中華人民共和國的國旗，整個(gè)案例由4個(gè)相互關(guān)聯(lián)遞進(jìn)的實(shí)例組成。實(shí)例1要求學(xué)生查詢五角形的形狀規(guī)范和紅五角星對(duì)中國革命的意義，用turtle庫函數(shù)和順序結(jié)構(gòu)畫一個(gè)紅五角形。實(shí)例2引導(dǎo)學(xué)生用循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)五角形的繪制。實(shí)例3進(jìn)一步要求編寫一函數(shù)能繪制指定顏色和傾斜角度的五角形。實(shí)例4要求學(xué)生通過查詢中華人民共和國國旗標(biāo)準(zhǔn)，利用上一實(shí)例定義的函數(shù)繪制五星紅旗。

本案例的課程知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生掌握turtle庫繪圖函數(shù)的使用，掌握順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方式，掌握函數(shù)的定義、調(diào)用方法。

本案例蘊(yùn)含的思政元素主要有兩點(diǎn)：一點(diǎn)是通過了解紅五星和國旗的故事和其中包含的豐富革命精神，通過自己動(dòng)手編程繪制紅五星和國旗，使愛黨、愛國和愛軍的革命情懷得以在學(xué)生的心中得到升華，精神得以洗禮，進(jìn)一步堅(jiān)定信念。另一點(diǎn)是繪制五角形從順序結(jié)構(gòu)到循環(huán)結(jié)構(gòu)，再到函數(shù)，讓學(xué)生明白做事流程化、結(jié)構(gòu)化和模塊化的重要性和意義，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察事物，從中總結(jié)、歸納規(guī)律，按規(guī)律辦事的思維。

案例3：中國、印度和巴西GDP及增速對(duì)比

中國、印度和巴西都是發(fā)展中國家，1980年三國的GDP分別為1，911、1，863和2，350億美元，三國GDP的差異不大。但到2020年，三國的GDP分別是147，300、26，200和14，440億美元，中國已躍升為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，把印度、巴西遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在身后。為什么起步相同的三個(gè)國家，四十年后經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異如此巨大，背后的原因是什么，中國做對(duì)了什么？本案例利用numpy庫從CSV文件中讀取中國、印度和巴西三國從1980年到2020年間各年的GDP和增長速度數(shù)據(jù)，并用matplotlib庫繪制成雙坐標(biāo)折線圖，如圖1所示。教師讓學(xué)生通過觀察GDP曲線和增速曲線之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)中國GDP長年保持了穩(wěn)定、較高的增速，四十年從量變到質(zhì)變，中國經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，而印度的GDP增長速率長年過低，巴西的GDP增長速率不穩(wěn)定，時(shí)高時(shí)低，有些年份還出現(xiàn)負(fù)增長，隨著時(shí)間的推移，它們與中國的差距越來越大，從而得出中國改革開放四十年來保持相對(duì)較高、穩(wěn)定的GDP增長速率是中國取得經(jīng)濟(jì)奇跡的保證。在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生探討并得出中國堅(jiān)持黨的領(lǐng)導(dǎo)、堅(jiān)持走中國特色社會(huì)主義道路是中國GDP能保持長期穩(wěn)定、高速增長的根本原因。

本案例的課程知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生掌握利用numpy庫存取、處理成批數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)使用matplotlib庫繪制圖形、圖表。

本案例蘊(yùn)含的思政元素主要有兩點(diǎn)：其一是案例中揭示了量變到質(zhì)變的唯物主義科學(xué)道理，說明只要每個(gè)階段提高得多點(diǎn)，堅(jiān)持得久一點(diǎn)，最終就會(huì)收獲本質(zhì)的改變，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)、工作中要相信堅(jiān)毅的力量，培養(yǎng)不輕言放棄、努力堅(jiān)持的品質(zhì)。其二是中國能取得今天的經(jīng)濟(jì)成就與中華文明深厚的文化底蘊(yùn)、堅(jiān)持的社會(huì)制度、黨的治國理政理論和選擇的道路密切不可分，從而激發(fā)學(xué)生的文化自信、制度自信、理論自信和道路自信。

案例4：各地“十四五”規(guī)劃詞云

近期，各地都制定和發(fā)布了本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，明確了未來5年本地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和工作重點(diǎn)，擘畫了未來15年的發(fā)展藍(lán)圖。本案例讓學(xué)生利用jieba庫對(duì)家鄉(xiāng)城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要進(jìn)行分詞和詞頻統(tǒng)計(jì)，并借助wordcloud庫生成詞云以展示高頻詞匯，從而直觀解讀規(guī)劃綱要的要點(diǎn)，快速了解家鄉(xiāng)的發(fā)展方向和重點(diǎn)，如圖2所示。

本案例的課程知識(shí)點(diǎn)要求學(xué)生能利用jieba庫進(jìn)行中文文本分詞和詞頻統(tǒng)計(jì)，了解wordcloud庫生成詞云的工作原理和使用方法。

本案例蘊(yùn)含的思政元素在于學(xué)生通過對(duì)家鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要的詞頻分析和詞云繪制，可直觀、快速地了解家鄉(xiāng)發(fā)展取得的成就，明晰家鄉(xiāng)的產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展重點(diǎn)，有利于學(xué)生做好學(xué)業(yè)計(jì)劃和職業(yè)規(guī)劃，激發(fā)學(xué)生熱愛家鄉(xiāng)、建設(shè)家鄉(xiāng)和報(bào)效祖國的情懷。

3 結(jié)束語

在Python程序設(shè)計(jì)這樣的專業(yè)課中實(shí)施課程思政，要求教師轉(zhuǎn)變觀念，有目的地在教學(xué)方法、手段和內(nèi)容上進(jìn)行課程思政改革的創(chuàng)新、實(shí)踐。通過潛心制作的案例可以將課程知識(shí)點(diǎn)和蘊(yùn)藏的思政元素自然、無痕融合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，既能吸吮專業(yè)知識(shí)，提升自身的編程能力和計(jì)算思維素養(yǎng)，又可啟發(fā)學(xué)生去思索知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)藏的思想閃光點(diǎn)，自愿、自覺地將其根植在內(nèi)心中，外化為今后行動(dòng)的指引。實(shí)施課程思政是教師提高自身德育水平、政治站位和思想覺悟的過程，是與學(xué)生產(chǎn)

生思想上共振、共鳴的過程，也是教師從授課教師蛻變?yōu)榻逃ぷ髡叩倪^程。用知識(shí)點(diǎn)將相關(guān)連貫的若干實(shí)例整合成案例，以案例為載體實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)點(diǎn)與思政元素的融合，為程序設(shè)計(jì)類課程的課程思政改革探索了一條切實(shí)可行的思路。

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收稿日期：2021-08-27

作者簡介：和力（1971—），男（納西族），云南麗江人，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)榻逃畔⒒?、軟件工程和大?shù)據(jù)分析。