《Python程序设计》任务驱动课程思政设计及实施研究

刘鹏 王建丽

摘要：针对即将进入社会的本科高年级学生，以强化工程伦理教育、激发科技报国的家国情怀和使命担当为指导思想，以学生为主体，对《Python程序设计》进行了任务驱动课程思政设计及具体实施研究。形成了八个成熟的《Python程序设计》任务驱动法课程思政案例，并通过一个实践过的具体教学案例展现了设计的有效性，以期给Python程序设计课程思政教学探索提供改革新思路。

关键词：Python；程序设计；课程思政；任务驱动；案例教学

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）27-0128-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，高校要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面[1]。课程育人功能发挥的关键在于与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[2]。课程思政是对传统课堂教学理念及要求的有益补充，也是未来协同育人的大势所趋[3-5]。

任务驱动法指在学习的过程中，以学生为主体，围绕一个共同的任务活动中心，以问题为驱动，通过自主探索和互助协作，进行学习实践的活动。它是使学生通过主动探究、实践、思考，运用知识解决问题的学习体系。

任务驱动课程思政设计是在《Python程序设计》课程中融入思政元素并以学生主观能动性为指引，通过任务驱动将思政元素贯穿到教学内容并融入教学过程，以此来创新课堂教学模式、提升学生自我思政意识，从而实现多角度、多维度的全程育人模式，在专业知识教授的同时润物细无声地完成对学生人生观、价值观的塑造[6]。

2  任务驱动课程思政设计思路

2.1  教学目标

本课程围绕笔者所在学校“信息产业商学院”办学定位，秉承“四位一体双院制”办学理念，结合应用型本科院校培养人才的特点，建立知识、能力、和思政目标，采用“任务引导+学习指导”的模式，讲授Python语言的基本语法、常用程序设计算法及Python多领域应用实例。促使学生养成编程思维、合作沟通、应用所学知识解决实际工程问题的能力，从而培养信息产业企业所需合格人才。通过本课程学习，使学生掌握Python语言的基本语法、常用的程序设计算法，拓展Python语言在多领域的应用实践。一方面为后续自学人工智能类课程打下坚实的基础，另一方面还将树立学生热爱祖国，积极投身祖国建设的强大理想信念[7-8]。

2.2  学情分析

学习本课程的学生是大四专升本计算机类的学生，他们都至少已经学习过一门编程语言。但许多程序设计的基础知识学生们掌握得却并不是很扎实；老师教学通常采取直接敲代码的方式，分析问题及解决问题的思路讲解不多，课程思政元素融入也较少。而对于即将进入社会的他们，强化学生的工程伦理教育、培养学生精益求精的大国精神、激发他们科技报国的家国情怀和使命担当迫在眉睫。

3 任务驱动课程思政实施途径

3.1  落实课程目标、修订教学大纲

落实课程目标，以知识目标、能力目标、思政目标为着力点，修订原有教学大纲，明确将思政元素写入大纲。

3.2  推进专题教研、逐步丰富案例库

每2周开展1次《Python程序设计》课程思政建设小组教研活动，与思想政治理论教研部专业教师一起研讨，深挖课程知识中的思政元素，逐步丰富富含思政元素的案例库。

3.3  优化教学设计、完善教学方法

依据教学大纲，对现有的教学设计不断迭代优化，在每節课的教学设计中将思政元素润物细无声地融入其中。利用现代信息技术，使用“线上+线下”混合式教学模式，通过学习通等网络学习平台，将思政元素所需的阅读资料、讨论和作业设计为任务驱动，通过“任务引导+学法指导”的方法进行教学。

3.4  优化评价机制、第一和第二课堂并举

优化课程的教学考核与学生的学习效果，改变知识能力单一考核模式，注重“德”“智”的双重考核。延伸课堂宽度，第一和第二课堂并举，每学期开展一次与课程相结合的课程思政讲座。

4 任务驱动课程思政教学设计

根据《Python程序设计》课程思政建设小组教研活动讨论结果，目前形成较为成熟的8个任务驱动的思政元素融入案例：

（1） Python程序设计基本方法

知识点：理解硬件和软件在计算机系统中的作用。

融入点：挖掘“信创”元素，激发学生科技报国、使命担当。以“中国芯”为例，让学生意识核心技术国产化的重要性，激发学生学习编程的动力。

实现方式：通过线上素材，观看《网络中国》《大数据时代》等反映我国“信创”的相关影片。提出查找我国在“信创”方面建设进度和规划的任务，通过完成任务增强民族自豪感、热爱本门课程学习。

（2） Python基础语法

知识点：掌握Python语言的基本语法，包括缩进、变量等。

融入点：让学生理解标准和规则的重要性，养成尊重、遵守规则的意识，养成良好的工程伦理规范。

实现方式：通过线上学习工程伦理相关资料，提出Python语言的基本语法与C语言基本语法不同之处的任务，让学生通过完成任务懂得遵守学科理论规范，并应用于实践。

（3） Python控制语句

知识点：掌握程序循环结构。

融入点：通过垃圾分类，增进学生对环境的保护理念，培养学生的社会责任感，通过程序设计的迭代优化培养学生的工匠精神。

实现方式：线上科普垃圾分类标准，提出如何通过控制条件，来实现不同垃圾分类的任务。通过小组合作形式来完成任务、进行分享交流，讨论对工匠精神的理解和认识。

（4） Python函数

知识点：掌握函数的定义和调用方法。

融入点：培养学生化繁为简的思维方式，从哲学角度融入整体和部分的辩证关系、培养学生正确的人生观和价值观。增强团队合作意识。

实现方式：线上分享历史上分而治之的故事，在线分组开展辩论整体与部分的辩证关系，以“学生在校作息时间管理系统”为任务，进行模块化设计。

（5） Python文件和数据格式化

知识点：掌握文件的读写方法以及打开和关闭等基本操作。

融入点：挖掘国民使命感，体会国家财政在经济发展和人民生活水平的重要性，培养学生关注家乡建设及使命担当。

实现方式：线上查询近5年山西省及各市的GDP数据，以财政经济数据对地方和人民生活的影响为任务，掌握文件读写、打开、关闭等基本操作。

（6） Python组合数据类型

知识点：运用组合数据类型进行文本词频统计及词云。

融入点：挖掘关注国家重大事件、国计民生，热爱家乡思政元素，培养学生了解家乡、热爱家乡的社会责任感。

实现方式：以国内热点事件进行词频统计，以词云方式展示关键词为任务。课下完成赞美家乡的词云设计，从而掌握词云知识点并以此了解家乡，热爱家乡。

（7） Python科学计算和可视化

知识点：运用数据绘图库进行坐标绘制

融入点：挖掘生命至上、团结互助、尊重科学的偉大抗疫精神，培养学生社会责任感和团结合作意识。

实现方式：以我国抗疫成果数据绘制图形为任务，掌握数据绘图库使用方法。课下布置作业为线上观看抗议视频等材料，完成绘制山西省各区县的疫情确诊及治愈图表。

（8） Python网络爬虫和自动化

知识点：掌握网络爬虫的基本方法

融入点：计算机人才应具备的职业道德规范，合理使用爬虫技术，培养学生信息安全意识和法制意识。

实现方式：线上观看“盗亦有道”成语故事，完成“网上书店”数据爬取任务，理解网络爬虫可能导致“性能骚扰”、法律风险和隐私泄露的问题，学习国家安全法和个人信息安全法律，科普大学生如何保护个人信息安全讲座。

5  任务驱动课程思政具体案例及实践效果

5.1  “洞悉主题之利器——词云”案例

5.1.1  课前素材学习

在学习通上阅读《山西省人民政府关于印发山西省“十四五”14个战略性新兴产业规划的通知 晋政发〔2021〕17号》全文，记录阅读时间，并记录关键字。在学习强国上欣赏冬奥原创英文MV：You Are The Miracle《你就是奇迹》。网站查阅学习孟晚舟回国前在加拿大机场发表的英语演讲全文。

5.1.2  任务驱动问题导入

学生反馈课前素材学习记录的阅读时间和3个关键字，将学生的反馈结果和教师的反馈结果进行对比。确定本节课的任务；如何使用“词云”快速提取文章关键字。

5.1.3  解决任务

教师通过基本概念讲解，使学生明白词云的作用。介绍词云的Python第三方库wordcloud及实现词云的3个步骤。通过由易到难依次完成任务来掌握词云的使用。

任务一：文本案例：

思政融入点：关注社会热点问题，热爱祖国。

按照实现词云的三个步骤，分析2022年冬奥会原创歌曲歌词You Are the Miracle 《你就是奇迹》，掌握词云设计3个步骤。

以上案例要让学生掌握wordcloud库的导入，WordCloud（）对象的生成，generate（）分词统计方法，to_file（）方法生成词云图片。

任务二：文件案例：

思政融入点：家国情怀，爱国精神，责任担当。

通过孟晚舟回国前的演讲作为分析文本，在上一个案例基础上进行修改。增加长文本需要通过文件打开的知识点。

思政融入点：对问题的不断求解的执着精神，大国工匠精神。

问题1：让学生观察发现词云中方框出现，从而引出中文路径如何正确显示的问题。通过讨论、试错、探究得出解决方案：在WordCloud（）方法设置：font_path路径来解决该问题。

问题2：让学生观察、发现和提出词云中中文没有完全统计分词的问题，引出jieba库知识点来配合处理中文文本分词。

问题3：提问学生词云如何按照多种形状来呈现，从而引入第三方库imageio。引导学生思考后给出imageio.imread（）方法读入图片，在WordCloud方法设置：mask=mk的解决方案。

以上3个问题环环相扣，按照程序设计螺旋上升设计方法，层层掌握WordCloud（）方法中主要参数。更多参数学习提示课下有兴趣的学生可以继续参照https：//pypi.org/project/wordcloud/网址来学习，给学生进一步学习空间。

思政融入点：事物发展是受主客观因素限制的。

通过学生提问：问题不能一次性解决，教师讲解事物发展是受主客观因素限制的，让学生正确看待问题的出现和增强解决问题的信心。

任务三：实践案例

通过学生实践山西“信创”的案例，展现山西“信创”不同形状的词云。

将问题再次升华，将词云设计方法通用化，起到举一反三的作用。

5.1.4  总结回顾

（1）词云设计的3个步骤、3个主要参数、2个方法。

（2）再次回扣课前“信创”主题，增强学生投身山西“信创”建设大军的信念，鼓励他们肩负科技报国之责任。

5.1.5  作业及预习

（1）作业

思政融入点：对家乡的热爱，祖国新貌和建设成就。

搜集赞美山西的歌曲，将歌词汇集后，生成词云。增强学生对家乡的热爱，同时再次巩固词云的制作方法。

（2）预习

思政融入点：疫情期间全国人民团结一心，民族自强的精神感召。预习科学计算及可视化相关内容。

5.2  任务驱动课程思政教学效果

目前已在2000级计算机科学与技术专业专升本学生118名学生中尝试部分案例的课堂实践，通过学习通和课堂教学效果来看，学生比之前在专科期间只是代码编写，实现结果的授课方式，更加喜欢问题提出——分析问题——解决问题——技能迁移这种教学方式，尤其是对思政元素的融入非常感兴趣，他们不但可以学习到知识，同时还可以提升自身的政治素养和民族责任感和使命感，切身体会到个人与祖国的水乳交融。

本课程在学习通设置了1个投票调查和1个问卷调查。从投票调查反馈结果可以看出，约42.2%的同学完全掌握，57.8%的同学基本掌握，0%的同学没有掌握。因此大部分学生基本达成课程学习目标。从问卷调查结果看出，学生基本掌握了词云设计的基本方法，同时通过案例的学习激发了学生热爱祖国、积极学习专业知识的兴趣。在引入任务驱动课程思政前学生评论会说“没有兴趣”“掌握了”“基本学会了”“老师讲得很明白”之类的话。而我在“词云”思政课程设计后“课程很有意思”“祖国太强大了”“我们要努力使祖国更强大”“我们要好好学习报效祖国”之类的学生评论已经跃然纸上。由此表明任务驱动的课程思政初见成效。

6 结语

在思政教育與专业课紧密融合的大前提下，将思政元素渗透进专业课、再结合任务驱动案例共同教学，对使当代大学生在牢固掌握专业知识的同时便获得良好思想政治教育，是非常有益的一种探索。据此本文设计了八个《Python程序设计》任务驱动课程思政案例并通过实际教学进行了具体的实施研究。该模式将学生的学习活动与融合了思政元素的Python程序设计任务相结合，以探索问题来引导、维持学生的学习兴趣和动机，让学生带着真实的任务学习，从 而创建了有趣的、贴近生活的、积极向上的教学环境。这种通过具体任务案例来思政教学的方法使学生不仅拥有了学习的主动权，还享受了学习带来的个人成就感、家国自豪感。后续将继续探讨完善任务驱动课程思政案例教学，促进课堂教学活动在培养学生扎实专业知识的同时也能对学生思想政治素养起到重要引领。

参考文献：

[1] 习近平在全国高校思想政治工作会议上强调： 把思想政治工作贯穿教育教学过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报，2016-12-09（1）.

[2] 代丹丹，唐万梅.Python程序设计课程思政方法与实践[J].软件导刊，2021，20（7）：202-206.

[3] 邓晖，颜维琦.从“思政课程”到“课程思政”——上海探索构建全员、全课程的大思政教育体系[N].光明日报，2016-12-12（8）.

[4] 谢丽明，王飞飞.《计算机导论》课程教学中的思政教育[J].电脑知识与技术，2019，15（4）：138-139.

[5] 远俊红，林波.课程思政在计算机专业课程中的应用——以《Java程序设计》为例[J].智库时代，2019（21）：153-154.

[6] 赵广辉.面向新工科的Python程序设计交叉融合案例教学[J].计算机教育，2017（8）：23-27.

[7] 嵩天，黄天羽.Python语言程序设计教学案例新思维[J].计算机教育，2017（12）：11-14，19.

[8] 李静，胡国华.Python语言程序设计课程思政资源挖掘及教学路径探索[J].计算机教育，2020（1）：24-28.

【通联编辑：王力】