《Python程序设计》任务驱动课程思政设计及实施研究

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，在每节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、尊重科学的伟大抗疫精神，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