Python程序设计基础课程思政设计与实践

石利平

摘 要：为响应习近平总书记关于课程思政的号召和教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》指示，Python程序设计基础课程积极开展课程思政教学探索。以Python程序设计基础的数据可视化单元为例，通过勤劳之星统计和绘制政府工作报告词云图两个案例，结合教学重难点、课程思政设计思路和教学目标，在教学过程有效融入课程思政，提升教学质量，有效发挥课程育人作用。

关键词：课程思政；数据可视化；程序设计；Python

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.09.089

Python程序设计课程是我校所有计算机类专业的公共专业基础课，是数据分析、网页设计和互联网数据爬取等专业课程的前导课程，授课面大影响广，是开展课程思政很好的载体。数据可视化是Python程序设计中重要的一部分，数据可视化是指将数据通过图表的方式展现出来，利于用户快速、准确地理解所要表达的信息，提高沟通效率。数据可视化是python程序设计课程中重要的教学单元，该单元的教学目的是让学生会应用matplotlib、Wordcloud来展示列表或字典数据，深化学生对列表和字典数据类型的理解和应用。

1 数据可视化单元教学目标及设计思路

1.1 数据可视化教学单元的知识与技能目标

（1）巩固和加强字典和列表两种重要组合数据的创建方法。

（2）熟练应用字典和列表的常用方法。

（3）会使用字典实现词频统计。

（4）会使用柱形图和词云图等图表展示列表和字典数据，能熟练设置常用图表的参数。

1.2 数据可视化教学单元课程素质目标

（1）培养学生耐心细致、精益求精的工匠精神。

（2）加强劳动最光荣观念，弘扬劳动精神。

（3）激发学生爱国爱党情怀。

（4）激发学生科技报国的家国情怀及使命担当。

1.3 本单元课程思政主要路径

（1）案例素材选择。选择思政元素丰富的案例素材——“勤劳之星”选票文档和《2022年中国政府工作报告》文档，有效融入爱劳动、爱党爱国情怀教育，使课程思政润物无声、贴切自然。

（2）案例实现。在案例的设计、代码调试和实现中培养学生积极的心态、耐心细致和精益求精的工匠精神，激发学生科技报国的使命担当及家国情怀。

（3）小组讨论。通过小组讨论，培养学生分享、合作精神，加深对问题的理解，拓展解决问题的思路。

2 主要教学方法和教学手段

本单元的主要教学方法有主题讨论法、案例教学法、任务驱动法及思维导图法。采用思维导图法复习文件、列表和字典基础知识，为案例设计做好知识储备；采用案例教学法和任务教学法相结合，结合课程标准，通过“勤劳之星”票数统计和绘制《2022年我国政府工作报告》词云图，把课程教学内容融入典型案例中，使典型工作任务向教学内容转变；采用任务驱动教学法，将拓展学习任务有效融入课后任务中，将学生自主学习与教师导学相结合，教学活动由教师单向传递信息给学生转变为信息在师生间双向交换；使用主题讨论法提升学生参与课堂教学的积极性，增强学生对相关知识的直观认识，并有效融入思政。

3 数据可视化教学单元教学过程

3.1 课前准备

任课教师在超星学习通下发课前学习通知，告知学生需课前学习的微课及相关知识小测，主要包括文件基本操作的复习以及数据可视化的基本知识预习，目的是为课堂学习作好準备，更重要是让学生养成自主学习习惯，提升自学能力。老师及时关注学生课前学习情况和小测结果，及时回复课程平台上学生的提问，对个别自主学习积极性不高的同学给予特别关注并及时跟进。任课教师根据反馈和学生自测情况，适当调整教案，针对学生薄弱点加大教学力度。

教学案例的设计是课前准备很重的工作。美国教育家布鲁诺曾说过：“学习的最大动力乃是对所学材料的兴趣”，为了激发学生学习内驱力，“勤劳之星”票数统计以本班学生劳动情况统计数据为素材，有利提高学习兴趣。选择《2022年我国政府工作报告》为绘制词云图素材，有助学生了解国家，感受政府对民生的重视，增强爱国情怀，提高学习主动性。

3.2 课中

3.2.1 解决问题

此环节，首先师生一起分析课前问题，找原因出对策，培养学生分析和解决问题的能力。利用思维导图师生一起复习文件读写操作、字典及列表的创建和主要方法，特别强调词频统计中常用的字典的get（）方法、列表的排序方法和在列表的append（）方法，为后续学习作好充分的准备。

3.2.2 主题讨论

教师利用超星学习通APP主题讨论功能，开展主题为“优秀大学生应具备的品质”的讨论，每位学生至少写出一个相关词语。最后教师将讨论结果以词云图形式表示出来（如下图1所示），并及时引入词频和词云图概念，鼓励学生珍惜大学时光，努力将大学生优秀品质集于一身，同时对个别学生不合适的发言及时指正和引导。通过讨论活动，不仅让学生掌握了词频和词云图概念，也及时自然有效融入了思政教育，一举两得。

3.2.3 案例分析

本单元共有两个案例，一个是绘制“勤劳之星”票数统计柱形图和词云图，一个是绘制《2022年我国政府工作报告》词云图。通过案例分析，确定程序主要使用的数据类型、变量、程序的输入、文件的打开方式、数据主要处理过程、输出等。案例分析要尽可能细化到每一步，分析得越透彻，学生编写代码就少走弯路，引导学生案例分析要细心、考虑周到，深化磨刀不误砍柴工的道理。

3.2.4 案例实现

本次教学利用字典、列表、matplotlib、wordcloud相关方法实现程序代码。因代码较长，程序代码实现分段完成，教师讲授与学生实践交互进行。本单元两个案例涉及知识点稍有难度，细节多，稍不注意很易出错，程序错误提示又全部为英文，学生英语基础较弱，要保证程序顺利运行，程序调试特别需要学生耐心细致，教师要及时鼓励、肯定和表扬。展示勤劳之星票数结果时，及时鼓励学生争当劳动之星，树立劳动光荣观念。第2个案例《2022年我国政府工作报告》词云图，通过对“2022年我国政府工作报告.txt”文件分词处理，过滤非主要词字，再应用词云工具以我国地图为模板显示结果，如图2所示，使学生感受我国政府对民生的关注，感受中国担当，增强学生民族自豪感，爱国爱党，厚植国土情怀，坚定自信，好好学习，为祖国的发展做出个人的一份贡献。

3.2.5 交流讨论

以小组为单位，学生在互联网上查找资料，讨论并改进词云图的模板、图表中文字字体等设置，将各自词云图发布在Python课程网络平台的“秀秀你的政府工作报告词云图”主题讨论区。此环节设计意图是提升学生搜索资料和创新能力，增强同学间的交流，团结互助。

3.2.6 展示评价

此环节包括优秀作品展示和共性问题解决。首先学生代表展示优秀作品，讲解主要的参数设置。教师及时肯定学生的作品，增强学生的自信，也鼓励其他同学争取以后有机会展示自己的程序。通过作品展示，开阔学生眼界和思路，增强学生间的了解，激发学生持续学习和创新的热情；教师引导学生分析共性问题，提升学生解决程序调试常见问题的能力，最后对本次课内容简要小结，巩固本次课主要技能知识。

3.3 课后

课后拓展任务是对“道德经.txt”进行词频统计，要求学生利用互联网，查找应用其他图表展示数据的方法：如柱形图、条形图等，展示出现次数排名前10的词，并绘制道德经词云图。通过此任务不仅巩固了课堂知识，也加深了学生对新技能新知识的运用，有效融入传统文化，培养学生探索未知、勇攀科学高峰的使命感和责任感的同时，也学习了我国优秀的传统文化。

4 课程思政教学效果分析

勤劳之星选票统计程序设计，引导学生崇尚劳动、热爱劳动，弘扬劳动精神，加强了劳动最光荣的观念；绘制我国《2022年政府工作报告》词云图案例，引导学生爱国爱党，厚植国土情怀，也使同学们感受到中国政府的担当，感受到党和政府对民生的关切，激发了学生爱国爱党热情，提升了学生学好Python的决心和热情，树立科技报国的信念；大学生优秀品质主题讨论发言，96%的学生发言词都积极上进满满的正能量，生动体现了当代大学生的优秀品质。课程学习气氛好，学生学习认真积极，体现现代大学生积极向上的精神面貌；两个案例的制作，学生很感兴趣，耐心细致，追求完美，全部都提交了作品，有不少同学还做了两份，优秀的作品占近6成，體现了精益求精、追求卓越的工匠精神，部分优秀作品如下图3所示。

5 课后反思

Python程序设计基础课程思政从细微处下功夫，充分结合Python应用的特色和学生学情，更精确找准课程思政的切入点，更有效融入思政，思政更有效，覆盖课程面更广；在大学生优秀品质主题讨论中，有个别学生的发言不是特别恰当，教师及时给予了指正，但因备课时没有充分预判到这种情况，导致应对有些仓促有点小遗憾。凡事预则立，不预则废，以后备课尽可能多进行学生情况的课堂预设，使教学设计更有弹性，教师也能更胸有成竹应对各种突发情况，使教学效果达到最佳。

参考文献

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