《Python程序设计》任务驱动课程思政设计及实施研究
作者: 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