Python程序設計基礎課程思政設計與實踐

石利平

摘?要：為響應習近平總書記關于課程思政的號召和教育部《高等學校課程思政建設指導綱要》指示，Python程序設計基礎課程積極開展課程思政教學探索。以Python程序設計基礎的數據可視化單元為例，通過勤勞之星統計和繪制政府工作報告詞云圖兩個案例，結合教學重難點、課程思政設計思路和教學目標，在教學過程有效融入課程思政，提升教學質量，有效發揮課程育人作用。

關鍵詞：課程思政；數據可視化；程序設計；Python

中圖分類號：TB?????文獻標識碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.09.089

Python程序設計課程是我校所有計算機類專業的公共專業基礎課，是數據分析、網頁設計和互聯網數據爬取等專業課程的前導課程，授課面大影響廣，是開展課程思政很好的載體。數據可視化是Python程序設計中重要的一部分，數據可視化是指將數據通過圖表的方式展現出來，利于用戶快速、準確地理解所要表達的信息，提高溝通效率。數據可視化是python程序設計課程中重要的教學單元，該單元的教學目的是讓學生會應用matplotlib、Wordcloud來展示列表或字典數據，深化學生對列表和字典數據類型的理解和應用。

1?數據可視化單元教學目標及設計思路

1.1?數據可視化教學單元的知識與技能目標

（1）鞏固和加強字典和列表兩種重要組合數據的創建方法。

（2）熟練應用字典和列表的常用方法。

（3）會使用字典實現詞頻統計。

（4）會使用柱形圖和詞云圖等圖表展示列表和字典數據，能熟練設置常用圖表的參數。

1.2?數據可視化教學單元課程素質目標

（1）培養學生耐心細致、精益求精的工匠精神。

（2）加強勞動最光榮觀念，弘揚勞動精神。

（3）激發學生愛國愛黨情懷。

（4）激發學生科技報國的家國情懷及使命擔當。

1.3?本單元課程思政主要路徑

（1）案例素材選擇。選擇思政元素豐富的案例素材——“勤勞之星”選票文檔和《2022年中國政府工作報告》文檔，有效融入愛勞動、愛黨愛國情懷教育，使課程思政潤物無聲、貼切自然。

（2）案例實現。在案例的設計、代碼調試和實現中培養學生積極的心態、耐心細致和精益求精的工匠精神，激發學生科技報國的使命擔當及家國情懷。

（3）小組討論。通過小組討論，培養學生分享、合作精神，加深對問題的理解，拓展解決問題的思路。

2?主要教學方法和教學手段

本單元的主要教學方法有主題討論法、案例教學法、任務驅動法及思維導圖法。采用思維導圖法復習文件、列表和字典基礎知識，為案例設計做好知識儲備；采用案例教學法和任務教學法相結合，結合課程標準，通過“勤勞之星”票數統計和繪制《2022年我國政府工作報告》詞云圖，把課程教學內容融入典型案例中，使典型工作任務向教學內容轉變；采用任務驅動教學法，將拓展學習任務有效融入課后任務中，將學生自主學習與教師導學相結合，教學活動由教師單向傳遞信息給學生轉變為信息在師生間雙向交換；使用主題討論法提升學生參與課堂教學的積極性，增強學生對相關知識的直觀認識，并有效融入思政。

3?數據可視化教學單元教學過程

3.1?課前準備

任課教師在超星學習通下發課前學習通知，告知學生需課前學習的微課及相關知識小測，主要包括文件基本操作的復習以及數據可視化的基本知識預習，目的是為課堂學習作好準備，更重要是讓學生養成自主學習習慣，提升自學能力。老師及時關注學生課前學習情況和小測結果，及時回復課程平臺上學生的提問，對個別自主學習積極性不高的同學給予特別關注并及時跟進。任課教師根據反饋和學生自測情況，適當調整教案，針對學生薄弱點加大教學力度。

教學案例的設計是課前準備很重的工作。美國教育家布魯諾曾說過：“學習的最大動力乃是對所學材料的興趣”，為了激發學生學習內驅力，“勤勞之星”票數統計以本班學生勞動情況統計數據為素材，有利提高學習興趣。選擇《2022年我國政府工作報告》為繪制詞云圖素材，有助學生了解國家，感受政府對民生的重視，增強愛國情懷，提高學習主動性。

3.2?課中

3.2.1?解決問題

此環節，首先師生一起分析課前問題，找原因出對策，培養學生分析和解決問題的能力。利用思維導圖師生一起復習文件讀寫操作、字典及列表的創建和主要方法，特別強調詞頻統計中常用的字典的get（）方法、列表的排序方法和在列表的append（）方法，為后續學習作好充分的準備。

3.2.2?主題討論

教師利用超星學習通APP主題討論功能，開展主題為“優秀大學生應具備的品質”的討論，每位學生至少寫出一個相關詞語。最后教師將討論結果以詞云圖形式表示出來（如下圖1所示），并及時引入詞頻和詞云圖概念，鼓勵學生珍惜大學時光，努力將大學生優秀品質集于一身，同時對個別學生不合適的發言及時指正和引導。通過討論活動，不僅讓學生掌握了詞頻和詞云圖概念，也及時自然有效融入了思政教育，一舉兩得。

3.2.3?案例分析

本單元共有兩個案例，一個是繪制“勤勞之星”票數統計柱形圖和詞云圖，一個是繪制《2022年我國政府工作報告》詞云圖。通過案例分析，確定程序主要使用的數據類型、變量、程序的輸入、文件的打開方式、數據主要處理過程、輸出等。案例分析要盡可能細化到每一步，分析得越透徹，學生編寫代碼就少走彎路，引導學生案例分析要細心、考慮周到，深化磨刀不誤砍柴工的道理。

3.2.4?案例實現

本次教學利用字典、列表、matplotlib、wordcloud相關方法實現程序代碼。因代碼較長，程序代碼實現分段完成，教師講授與學生實踐交互進行。本單元兩個案例涉及知識點稍有難度，細節多，稍不注意很易出錯，程序錯誤提示又全部為英文，學生英語基礎較弱，要保證程序順利運行，程序調試特別需要學生耐心細致，教師要及時鼓勵、肯定和表揚。展示勤勞之星票數結果時，及時鼓勵學生爭當勞動之星，樹立勞動光榮觀念。第2個案例《2022年我國政府工作報告》詞云圖，通過對“2022年我國政府工作報告.txt”文件分詞處理，過濾非主要詞字，再應用詞云工具以我國地圖為模板顯示結果，如圖2所示，使學生感受我國政府對民生的關注，感受中國擔當，增強學生民族自豪感，愛國愛黨，厚植國土情懷，堅定自信，好好學習，為祖國的發展做出個人的一份貢獻。

3.2.5?交流討論

以小組為單位，學生在互聯網上查找資料，討論并改進詞云圖的模板、圖表中文字字體等設置，將各自詞云圖發布在Python課程網絡平臺的“秀秀你的政府工作報告詞云圖”主題討論區。此環節設計意圖是提升學生搜索資料和創新能力，增強同學間的交流，團結互助。

3.2.6?展示評價

此環節包括優秀作品展示和共性問題解決。首先學生代表展示優秀作品，講解主要的參數設置。教師及時肯定學生的作品，增強學生的自信，也鼓勵其他同學爭取以后有機會展示自己的程序。通過作品展示，開闊學生眼界和思路，增強學生間的了解，激發學生持續學習和創新的熱情；教師引導學生分析共性問題，提升學生解決程序調試常見問題的能力，最后對本次課內容簡要小結，鞏固本次課主要技能知識。

3.3?課后

課后拓展任務是對“道德經.txt”進行詞頻統計，要求學生利用互聯網，查找應用其他圖表展示數據的方法：如柱形圖、條形圖等，展示出現次數排名前10的詞，并繪制道德經詞云圖。通過此任務不僅鞏固了課堂知識，也加深了學生對新技能新知識的運用，有效融入傳統文化，培養學生探索未知、勇攀科學高峰的使命感和責任感的同時，也學習了我國優秀的傳統文化。

4?課程思政教學效果分析

勤勞之星選票統計程序設計，引導學生崇尚勞動、熱愛勞動，弘揚勞動精神，加強了勞動最光榮的觀念；繪制我國《2022年政府工作報告》詞云圖案例，引導學生愛國愛黨，厚植國土情懷，也使同學們感受到中國政府的擔當，感受到黨和政府對民生的關切，激發了學生愛國愛黨熱情，提升了學生學好Python的決心和熱情，樹立科技報國的信念；大學生優秀品質主題討論發言，96%的學生發言詞都積極上進滿滿的正能量，生動體現了當代大學生的優秀品質。課程學習氣氛好，學生學習認真積極，體現現代大學生積極向上的精神面貌；兩個案例的制作，學生很感興趣，耐心細致，追求完美，全部都提交了作品，有不少同學還做了兩份，優秀的作品占近6成，體現了精益求精、追求卓越的工匠精神，部分優秀作品如下圖3所示。

5?課后反思

Python程序設計基礎課程思政從細微處下功夫，充分結合Python應用的特色和學生學情，更精確找準課程思政的切入點，更有效融入思政，思政更有效，覆蓋課程面更廣；在大學生優秀品質主題討論中，有個別學生的發言不是特別恰當，教師及時給予了指正，但因備課時沒有充分預判到這種情況，導致應對有些倉促有點小遺憾。凡事預則立，不預則廢，以后備課盡可能多進行學生情況的課堂預設，使教學設計更有彈性，教師也能更胸有成竹應對各種突發情況，使教學效果達到最佳。

參考文獻

[1]邵煜.高校理工類專業課程融入課程思政理論的探索——以數據結構課程為例[J].課程教育研究，2019，（03）：256.

[2]顧然，馮國昌.“新工科”背景下人工智能專業“課程思政”教育研究——以人工智能導論課程為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020，（10）：67.

[3]劉衛國，奎曉燕，嚴暉，等.計算機程序設計基礎課程思政教學設計[J].工業和信息化教育，2020，（11）：15.

[4]胡彥武，武子敬，姜麗陽，等.“三全育人”視域下地方高校藥學類專業藥理學課程思政改革與實踐研究[J].醫學教育研究與實踐，2020，28（04）：657659.

[5]陳璟，蔣春生，馮丹丹，等.大數據背景下工科教師提升課程思政教學能力的實踐與探索[J].產業與科技論壇，2022，21（04）：243244.