行动导向的Python 程序设计思政教学案例研究

王 健，孙彦情

（辽宁师范大学计算机与信息技术学院，辽宁大连 116081）

0 引言

习近平总书记在全国高校思政工作会议上强调，要把“立德树人”作为教育教学工作的中心环节，将思想政治教育贯穿于整个教育教学工作过程，开创高等教育事业新局面。随后，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》；国家教育部经党组会议审议印发《高等学校课程思政建设指导纲要》等重要文件，各大高校在协同育人思想指导下，将专业课程融合思政元素的探索开展得如火如荼。Python 作为当下计算机热门的编程语言之一，现成为编程语言的“新宠”，探索Python 程序设计课程的思政教学实例设计，以期为教师在讲授Python 知识内容时提供思政改革的新方法，有意识地引导大学生树立正确的社会主义价值观，推进我国全方位育人、全过程育人的教育新局面。

1 研究背景

1.1 国外Python 课程研究现状

Python 语言是Guido van Rossum（吉多·范罗苏姆）于1990 年设计的开源编程语言，国外许多编程程序设计项目在本科课程中开展，如乔治亚理工学院、密歇根大学、哥伦比亚大学的和佛罗里达大学等。来自英国南安普敦大学的Fangohr描述并比较了工程系C、Matlab 和Python 3 种编程语言教学，这项研究发现Matlab 比C 语言更适合工程计算，而语言的清晰度和功能最优的却是Python 语言。美国排名前十的大学中，其中有八所使用Python 作为入门编程语言，最早在2009 年美国华盛顿大学就向程序设计本科生开设了这门课程。

1.2 国内Python 课程研究现状

由于Python 语言起源于美国，至2016 后才在我国流行开来，我国有关这门语言的教学资源相对匮乏，教材大部分是国外参考书翻译编制而来。现各高校通用教材为高等教育出版社出版的《Python 语言程序设计基础》，本文简称为Python 程序设计课程，由2013 年北京理工大学嵩天教授编译，同年开设Python 程序设计系列MOOC 课，该课程累计选修人数近百万，显示了我国Python 学习的需求量。他曾提出面向非计算机专业本科生开设Python 语言的建议，尤其是将其作为首选语言开设。

1.3 国内各课程思政融合现状

通过已有研究结果分析发现，实施思政创新改革颇有成效的高校有华东师范大学、北京交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京科技大学等21 所高校。其他高校思政工作尚未形成各类课程与思想政治课程同向同行的“协同效应”，主要表现在通过单纯的思想政治教育形成教育体系，使得其他课程的思政育人特征不够凸显。并且，“思政进课堂”这一新教学理念提出后，相关教育方法和教学模式的探讨还在初步阶段，这也是不能形成思政课与其他课程协同育人大格局的关键因素。

研究成果有两方面特征：一是协同育人的高校课程思政工作绝大部分是理论方面的探究，以及思政元素与具体课程结合实施方法的研究，如贾伟杰等发表的《新时代高校思政课程与课程思政融合发展探析》；高德毅等发表的《从思政课程到课程思政：从战略高度构建高校思想政治教育课程体系》；二是思政与某一课程的结合集中在医学类、文体类、金融以及旅管类的社会关联性课程上，如刘琳等对非医学院校《生理学》课程思政进课堂教学模式进行探索；段东满等开展《体育与健康》“课程思政”教学实践研究。而计算机类由于其课程特质属于逻辑应用型，注重学生计算机思维培养，此类课程中与思政育人元素融合难度较大，成果不多。

2 教学要素分析

学生、教师、教学环境、教学内容是课程思政教学的4个基本要素。教师占主导地位，调动学生学习的主动性、积极性；学生是教学的主体，在协作学习策略、自主学习策略中发生有意义学习；教学环境是为学习者提供资源、工具、人际关系的组合场所，其基本理念是“为学生的学习而设计”。在教学环境下，教师和学生的互动活动构成教学内容。

2.1 学生分析

大学阶段是大学生步入社会的过渡期，对形成正确的人生观、价值观非常重要，是培养知识技能、待人接物能力形成的重要阶段。分析大学生的认知特点和心理特征发现，以“00 后”为主的大学生信息来源广泛，学习创新力强，更容易接受文化的多样性，呈现多元的文化认同和创造力，但是缺少团队精神，心理承受和抗压能力不足。美国耶鲁大学组织行为学教授Clayton.Alderfer（克雷顿·奥尔德弗）于1969 年提出的需要层次理论（Existence Relation Growth，ERG）中提到，受挫心理是大学生形成心理问题的主要内在动因。知名心理科教授季建林等将我国大学生进行自评量表（Symptom Check List，SCL-90）鉴定，结果发现大学生的各因子均分偏高，常见的心理问题为强迫、人际关系敏感和情绪抑郁，其中达中等严重程度的占10%以上。基于我国大学生心理现状，习近平总书记在学校思政课教师座谈会上表示，大学教育应该浇花浇根、育人育心，要极力推动思想政治改革创新，润物细无声地给予学生人生启迪和精神力量。

2.2 教师分析

教师是学校办学的主体，教师质量决定着学校办学质量，随着信息技术在教育教学中的应用，计算机应用型教师面临着前所未有的巨大挑战。美国密西根州立大学Mishra &Koehler 于2005 年提出“整合技术的学科教学知识（TPACK）”的理论框架，用来说明新型教师知识结构。继而黄德群对我国近十年来的课程整合实践进行研究，结果发现我国专任教师的TPACK 能力核心构成要素存在不足。Python 语言作为一门应用性很强的信息类课程，更需要教师在情境课程中将学科内容知识（CK）、教学法知识（PK）、和技术知识（TK）三大核心要素加以合理运用，其相互交叉形成的四大复合要素也依赖教师的灵活性把握。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，教师是人类灵魂的工程师，是人类文明的传承者。学校创建一支具有先进教育思想、高尚人文精神、业务水平精良的教师队伍，首先要求教师必须秉持住“以人为本”这一现代教育的核心。

“以人为本”构建思政隐形课程教育模式的关键在于教师对学生的情感支持。Schultz这样定义情感支持：“情感支持是为支持学生积极情感体验，以达成多种课堂目标的、暂时的、可靠的、由教师激发的交往。”思政改革路径的特点就是教师与学生建立情感价值观的联结，说明教师不仅在技术层面上需要掌握TPACK 能力，也要在人文情怀上潜移默化地用高尚的精神塑造学生，用正确的舆论鼓舞学生，提高学生的综合素质。

2.3 教学环境

在当下教育时代的新变革背景下，有效的“课堂”不是局限于传统意义上的固定教室、固定教材和固定教学内容。刘美凤提出“教师教的活动和学生学的活动不是一个同一的过程”的观点，建议大家关注教学过程的视线从单纯的课堂教学扩展至课外与课堂的统一过程中去。“思政进课堂”的内涵也不是单纯地进入课堂教学，而应该深入渗透到社会实践，强调课内外教学机制的结合，倡导课堂知识运用到实际生活中，促进学生自我价值实现。结合课程特点，可以利用计算机专业优势，组织学生做社会义工或组建“科技下乡”志愿服务队，让学生体会到作为一名大学生应该承担的社会责任；课下设计班级公众号推送科技新动态，学生自发分享有关于国家科技建设的进展、国人骄傲的创新、IT 前沿技术等新闻快讯，通过碎片化学习方式，学生不仅把握了时政的脉搏，而且隐性提高了思政授课时间和含金量。刘琳等在非医学院生理学课程的思政进课堂实际教学中证实，网络群讨论和志愿队服务确实对培养学生社会主义政治观有一定的积极作用，可以作为生动化的有效教学载体。

3 Python 课程思政教学

据《高等学校课程思政建设指导纲要》要求，理工科专业课程要注重科学思维方法训练和科学伦理教育，培养学生勇攀科学高峰的责任感和使命感；在课程结合上，要从课程所涉及的国家、国际、历史、文化等方面，提炼课程的知识性、人文性、提升引领性、时代性。本文运用行动导向教学法在教学过程中尝试挖掘实例中的思政资源，使Python 课程中思政内涵的传递更加深刻自然；以Python 第三方库的讲解为例，有步骤、有组织地对学生进行思想引导；为应用类专业课程思政教学提供参考方案，也为推进高校思政改革提供路标。

3.1 行动导向教学法

行动导向教学法又称行为导向、实践导向教学法，最早起源于德国职业教育界，作为一种以培养学生实践能力为目标的新型培训教学法被各国广泛推崇。赵志群等研究我国行动导向教育资源发现，该教学法的突出特点是：关注学习者体验、善于激发学习动机，强调情境中的知识建构以及资源的开放性与交互性。在信息技术更新迭代的今天，这种以培养学生实践能力为主的行动导向教学方法非常适用于计算机应用类课程。林良玉将行动导向在计算机类课程的运用分为5个实施步骤，在此基础上结合思政改革的内涵，在Python 程序设计课程尝试增加思政内涵映射阶段，教师通过具体案例引导，启发学生关于社会主义价值观的思考，达到专业课程和思政元素“无痕”融合的目的。

3.2 思政类Python 特色库设计举例

3.2.1 四大名著词频分析，建立传统文化自信

在我国诸多优秀古代文学作品中，四大名著占据着重要地位，其中蕴含了诸子思想、民俗传承、民族文化等古代生活剪影，是传统文化艺术化的载体，更是文学史的宝藏和精华。现以四大名著词频分析为例学习Jieba 库、Word cloud 库的内容。Jieba 是中文分词函数库，用于提取词组和统计词频；Word cloud 是词云展示库（TXT 文本的分析结果的一种视觉化图层展示方式），当词频越高，词组显示越大，当词频越低，词组显示越小。

根据这两种特色库的应用特点将教学分为以下6个基本阶段：①课前阶段教师为学生简要讲解四大名著在中国古代文学史的重要地位和研究价值，奠定课程情境的基调，坚定我国文化自信；②授课阶段教师以统计西游记词频分析为例，逐步讲解第三方Jieba、Word cloud 库函数的作用和代码段的设计过程；③任务阶段由学生在合作中完成其他3 部名著的词频统计；④讨论阶段一是讨论合作任务中遇见的技术难题，二是讨论对中华源远流长文化传承的感悟；⑤评价阶段由教师和小组根据知识内容的掌握度、任务完成量和参与度、情感价值观3个维度开展评价；⑥课后阶段为学生布置十九大报告词云图作为技术性拓展内容，不仅帮助学生巩固知识，而且高频党政词汇有助于学生直观了解我国政府工作的重点，理解文件精神。

弘扬优秀传统文化是坚定文化自信的根基，也是坚定文化自信的强大底气。本案例旨在让学生调用函数时，欣赏中国古代文学的精华，无形中感受古典文学的魅力，传承和弘扬我国传统文化自信。以四大名著的文本章节作为统计样本，分析各人物的出场次数，通过词云图对样本中出现频数最多的词云一目了然，统计西游记某章节出场次数最多人物的简单程序运行如下：

用词云图的方式表现《红楼梦》和《三国演义》章节中出场最多的人物，需调用Word cloud 库，程序在默认情况下背景颜色是黑色如图1（彩图扫OSID 码可见），改变背景参数，得到背景色为白色的词云图如图2 所示。也可将背景图片设置为名著中的人物形象用以突出人物性格，运行结果如图3 和图4 所示，所涉及的相关代码为：

Fig.1 Word cloud in Journey to the West Chapter图1 西游记章节词云分析

Fig.2 Word cloud in Dream of the Red Chamber图2 红楼梦章节词云分析

Fig.3 Guan Yu’s word cloud图3 关羽词云分析

Fig.4 Lin Daiyu’s word cloud图4 林黛玉词云分析

3.2.2 turtle 库绘图，培养爱国情怀

Turtle 库是Python 非常流行的第三方函数库，主要功能是根据函数指令在设计好的画布上绘制图像。Turtle 库教学主要利用任务驱动法，遵循由浅到深渗透思政元素、由简到难设置任务驱动的原则设计可解可行的思政教学实例，以激发学生兴趣。授课前首先确定学习者起点能力，如当前Python 基本知识水平、代码编程水平。针对学习者相似的、稳定的特征实施集体化教学；针对变化的、差异的特征实施个别化教学。其次选择合适的思政案例作为课堂讲授脚本，将不同的学习任务安排给相适应的学习者。例如，对于低阶段、中阶段、高阶段能力学习者分别布置实现绘制五角星（见图5）、太阳花（见图6）、奥运五环（见图7）等不同难度层级的任务（彩图扫OSID 码可见）。个别化教学确保学生自主获得学习成就感，可以提高学生学习兴趣和主观能动性，教学过程中培养学生积极向上、爱国爱党的思想素养，具体思政元素任务举例表如表2 所示。

Table 1 Task for invoking Turtle class表1 调用Turtle 库实例任务表

Fig.5 Pentagram pattern 图5 五角星图样

Fig.6 Sunflower pattern图6 太阳花图样

Fig.7 Olympic rings pattern图7 奥运五环图样

3.3 Python 程序设计课程思政教材组织

在思政进课堂的宏观大背景下，专任教师不仅要具备过硬的专业知识，还应具备开展适合培养学生德育素养教学设计的能力，将思政元素融合到课程教学大纲、课程标准等课程材料中。分析梳理教材的知识结构，以立体化渗透的思路为出发点，《Python 程序设计》教材内容分为初认Python、深入Python、运用Python 三大章，在此基础上尝试设计与社会主义核心价值观相对应的个人、社会、国家层面三大思政层面案例库。考虑到学习者起点能力的差别，对每一层面进行易、中、难等级的难度分层，每一则思政案例挖掘教学内容中的思政元素，并根据内容特性和学生实际情况进行有针对性的教学设计。本文只列出具有代表性的9 则思政实例如表1 所示，其余根据教材编制的50 则思政案例及代码均上传OSID 中，可扫码下载，供教师在具体教学情境合理选择使用，亟待在教学实践中加以优化扩充。

Table 2 Examples of ideological and political teaching of Python programming表2 Python 程序设计思政教学示例

4 结语

课程思政是指在情景任务设置、内容组织讨论、情感价值评价等方面充分挖掘思政元素，找到思政情境的“切入点”，通过教师富有生动化的思想政治引导，实施“协同育人”的教学策略。据教育部修订的六大教师职业道德规范，其中一则要求“教书育人”，意为教师在传授知识过程中，最重要的就是充分发挥思政育人功能，以期形成我国全员全方位全过程的“大思政”格局。