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        融合理論和實(shí)踐的Python 程序設(shè)計(jì)課程思政建設(shè)

        2022-10-22 02:22:23朱友康陳建雄吳天乙
        科教導(dǎo)刊 2022年20期
        關(guān)鍵詞:語言課程教師

        朱友康,周 方*,陳建雄,吳天乙,韓 偉

        (武漢生物工程學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 湖北 武漢 430415)

        教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知強(qiáng)調(diào),要把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系,全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè),發(fā)揮好每門課程的育人作用,提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量。在Python 語言程序設(shè)計(jì)課程的建設(shè)過程中,以工科課程的實(shí)踐性優(yōu)勢激發(fā)思政價(jià)值觀念,提高邏輯思維能力和創(chuàng)新精神,在合作探究中培養(yǎng)集體主義和愛國奉獻(xiàn)的精神。

        Python 語言能夠覆蓋數(shù)據(jù)分析的全部流程,從獲取數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)爬蟲)、數(shù)據(jù)預(yù)處理(數(shù)據(jù)降噪),到數(shù)學(xué)建模、交叉驗(yàn)證它都能夠出色地完成,相較于其他的語言工具,Python非常友好,甚至非計(jì)算機(jī)專業(yè)人士也能夠熟練地運(yùn)用Python 解決數(shù)據(jù)分析問題。Python 的強(qiáng)大之處還在于集成了大量第三方模塊,是數(shù)據(jù)分析師的首選數(shù)據(jù)分析語言,也是智能硬件的首選語言。Python 不僅僅擅長數(shù)據(jù)分析,在常規(guī)軟件開發(fā)、系統(tǒng)管理與自動(dòng)化運(yùn)維、云計(jì)算、web 開發(fā)、游戲開發(fā)、科學(xué)計(jì)算等方面也存在非常廣闊的應(yīng)用場景。因此,Python 語言也必然會(huì)加入高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)、數(shù)學(xué)和大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課程。

        1 Python 程序設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)思路

        思政理念下Python 語言程序設(shè)計(jì)的教學(xué)應(yīng)該注意理論與實(shí)踐的結(jié)合。在教學(xué)方法上主要采用案例教學(xué)法、分組討論法、程序驗(yàn)證法等以學(xué)生為主體的教學(xué)方法。培養(yǎng)學(xué)生從多方面思考解決問題的能力,增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力,樹立實(shí)事求是、認(rèn)真治學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度。

        軟件與大數(shù)據(jù)行業(yè)的發(fā)展前景,引發(fā)了學(xué)生對(duì)未來的職業(yè)愿景。教師要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和表達(dá)能力,使之樹立堅(jiān)定的理想信念和愛國主義精神,形成認(rèn)真的工作態(tài)度和精益求精的工匠精神,最終成長為有耐心、有奉獻(xiàn)精神、有主動(dòng)性和責(zé)任感的時(shí)代建設(shè)者。

        2 理論課程中的思政元素

        Python語言程序設(shè)計(jì)課程包括Python 語言基本概述、變量和數(shù)據(jù)類型、流程控制語句、常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)與模塊、文件處理、面向?qū)ο缶幊痰戎R(shí)模塊,從所有這些知識(shí)模塊中挖掘思政元素,反過來以思政元素來豐富教學(xué)設(shè)計(jì),結(jié)合知識(shí)模塊中的具體知識(shí)點(diǎn),將思政教育貫穿到教學(xué)過程的整個(gè)環(huán)節(jié)。

        2.1 Python 概述的思政設(shè)計(jì)

        在Python 語言概述章節(jié)中介紹Python 的發(fā)展以及我國軟件行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,引入以谷歌為首的美國企業(yè)對(duì)中國企業(yè)無端打壓案例,鼓勵(lì)學(xué)生們努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí),少年強(qiáng)則國強(qiáng),只有用知識(shí)武裝好自己,才能在激烈的競爭中掌握更多的主動(dòng)權(quán)。通過介紹Python 的開源特性,同學(xué)們意識(shí)到要想讓自己變得強(qiáng)大就必須開拓視野,吸取眾人之所長,匯集集體的智慧。

        教師通過在各類開發(fā)環(huán)境中演示程序調(diào)試,培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)作風(fēng),促使學(xué)生了解軟件行業(yè)的最新發(fā)展。帶領(lǐng)同學(xué)們感受計(jì)算機(jī)開發(fā)崗位應(yīng)該秉持的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)操守,為將來成為一名合格的開發(fā)者而努力。并介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)在未來的生命力,引起學(xué)生對(duì)自己將來的職業(yè)發(fā)展的思考。

        2.2 變量和數(shù)據(jù)類型的思政設(shè)計(jì)

        通過標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則,教師提醒學(xué)生在平時(shí)的練習(xí)作業(yè)和項(xiàng)目訓(xùn)練中一定要養(yǎng)成良好的標(biāo)識(shí)符命名習(xí)慣,遵循相應(yīng)的規(guī)則,以后走上工作崗位才能得心應(yīng)手。通過運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)講解,引導(dǎo)學(xué)生做事學(xué)習(xí)要分清輕重緩急,善于抓住事物的主要矛盾。

        職業(yè)素養(yǎng)是人類在社會(huì)活動(dòng)中需要遵守的行為規(guī)范,是職業(yè)道德規(guī)范中最核心的元素。教師要提醒同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)上課時(shí)養(yǎng)成良好的代碼編寫規(guī)范、變量命名風(fēng)格,適當(dāng)?shù)卦诔绦蛑羞\(yùn)用注釋。引導(dǎo)學(xué)生注重職業(yè)道德,尊重他人的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在學(xué)校的學(xué)習(xí)訓(xùn)練中養(yǎng)成較高的職業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)水平,并在循序漸進(jìn)中培養(yǎng)學(xué)生的思想道德修養(yǎng)。

        2.3 流程控制語句的思政設(shè)計(jì)

        順序結(jié)構(gòu):通過計(jì)算一元二次方程的根的編程練習(xí),讓學(xué)生理解順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的基本思路,體會(huì)程序設(shè)計(jì)邏輯之美,培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決生活中實(shí)際問題的思維。

        選擇結(jié)構(gòu):通過“紅燈停,綠燈行”的生活案例,引入分支結(jié)構(gòu)的概念,教育學(xué)生在人生的道路中,存在擇向、擇業(yè)、擇友、擇偶等諸多選擇,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀,養(yǎng)成良好的職業(yè)道德。面臨個(gè)人利益與國家利益相沖突問題時(shí),勇于戰(zhàn)勝自我,以國家利益為重,毅然做出正確的抉擇。在選擇結(jié)構(gòu)基本思路的授課過程中,教導(dǎo)學(xué)生在人生的道路上會(huì)面臨各種各樣的選擇,要懂得哪一條路才是最適合自己的,不能盲目跟風(fēng),從而做出最正確的選擇。

        循環(huán)結(jié)構(gòu):從量變到質(zhì)變的過程需要日復(fù)一日的積累,首先要做到量的積累,才能夠達(dá)到質(zhì)的飛躍。這也正是循環(huán)控制的本質(zhì),通過一定的重復(fù)來實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。但是在重復(fù)的過程中并不是無條件的重復(fù)做,而是要在重復(fù)的過程中去判斷是否完成了目標(biāo),如果目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到就不需要再重復(fù)了,否則循環(huán)就要繼續(xù),在設(shè)計(jì)循環(huán)的時(shí)候必須要有使循環(huán)趨向于結(jié)束的條件,不能有死循環(huán)。

        2.4 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思政設(shè)計(jì)

        組合數(shù)據(jù)類型:教師通過組合數(shù)據(jù)類型列表、字典、元組、集合的講解,使學(xué)生體會(huì)部分與整體的關(guān)系,結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)元素都有其特定的位置和訪問方法,只有每個(gè)元素都按規(guī)則排列,整體才能具有更強(qiáng)大的功能,才能充分甚至超常發(fā)揮每一個(gè)個(gè)體的力量。培養(yǎng)學(xué)生民族團(tuán)結(jié)意識(shí),民族互助意識(shí),共同發(fā)展和進(jìn)步。通過隊(duì)列的概念、特點(diǎn)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及算法,潛移默化灌輸生活處事哲理。

        2.5 函數(shù)與模塊的思政設(shè)計(jì)

        教師通過介紹函數(shù)與模塊的基本的語法和設(shè)計(jì)方法,引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題,如何管理一個(gè)龐大且復(fù)雜的應(yīng)用問題。一項(xiàng)大工程要完成必須分而化之,團(tuán)隊(duì)協(xié)作是走向成功的關(guān)鍵。通過函數(shù)參數(shù)傳遞的方法,引導(dǎo)學(xué)生解決問題要善于抓關(guān)鍵,把握事物的關(guān)鍵信息對(duì)于問題的成功解決事半功倍。

        2.6 文件處理的思政設(shè)計(jì)

        教師通過輸入與輸出的操作,培養(yǎng)學(xué)生注重文化修養(yǎng)、道德修養(yǎng)、計(jì)算思維、編程思維等的“輸入”,為社會(huì)“輸出”人生價(jià)值,為國家發(fā)展貢獻(xiàn)力量。輸入/輸出函數(shù)在Python語言中有一定的格式規(guī)范,輸入函數(shù)input 有輸出提示信息的功能,可以培養(yǎng)學(xué)生全方位思考問題的習(xí)慣,在做事之前通盤考慮可能出現(xiàn)的情況,提前做好預(yù)案。

        2.7 面向?qū)ο缶幊痰乃颊O(shè)計(jì)

        教師通過面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì),引導(dǎo)學(xué)生從特殊到一般,從具體到抽象地理解問題、解決問題。在實(shí)際工作中,一個(gè)完整的軟件項(xiàng)目包含數(shù)目眾多的類(Class),這些類常由不同的程序員分工編寫,這就涉及團(tuán)隊(duì)意識(shí)、成員間溝通交流的藝術(shù),因此其思政育人目標(biāo)是促進(jìn)團(tuán)隊(duì)交流,學(xué)會(huì)協(xié)作共贏。在教學(xué)時(shí),可參照IT 企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì),將學(xué)生分成若干組,每名學(xué)生負(fù)責(zé)多個(gè)類的編寫,最后將全組開發(fā)成果整合。

        教師通過類的繼承,引導(dǎo)學(xué)生積極傳承中國優(yōu)秀文化,樹立文化自信,同時(shí)體會(huì)和應(yīng)用傳承與發(fā)揚(yáng)、整體與部分的哲學(xué)思想。通過深入討論分析應(yīng)用繼承機(jī)制實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用,引導(dǎo)學(xué)生樹立課程自信、民族自信。

        3 實(shí)踐課程中的思政元素

        Python 語言程序設(shè)計(jì)課程本身的實(shí)踐性非常強(qiáng),而且也可以從課程實(shí)踐中挖掘豐富的思政素材。從課程實(shí)踐項(xiàng)目、課程思政案例等維度挖掘思政元素,讓學(xué)生在實(shí)踐中體會(huì),在行動(dòng)中反思,提升工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì),實(shí)現(xiàn)知行合一。

        3.1 課程實(shí)踐項(xiàng)目

        在漢諾塔項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練中,教師要加深同學(xué)們對(duì)函數(shù)遞歸的理解和應(yīng)用,做到通過實(shí)踐項(xiàng)目加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。結(jié)合海龜畫圖,動(dòng)態(tài)演示漢諾塔益智游戲解決方案每個(gè)操作的結(jié)果。

        在數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目實(shí)踐中,教師通過統(tǒng)計(jì)習(xí)近平總書記講話片段中“中國共產(chǎn)黨”“人民”“抗疫”等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)、頻率、第一次和最后一次出現(xiàn)的位置等信息的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn),號(hào)召大家愛國愛黨愛家,向英雄們學(xué)習(xí),“崇尚英雄才會(huì)產(chǎn)生英雄,爭做英雄才能英雄輩出”,“偉大出自平凡,平凡造就偉大”,新時(shí)代必將是大有可為的時(shí)代。

        3.2 課程思政案例

        教師應(yīng)用勾股定理求解直角三角形邊長、利用海倫公式求任意三角形面積,引導(dǎo)學(xué)生了解世界燦爛的數(shù)學(xué)文明發(fā)展史,培養(yǎng)學(xué)生精益求精、追求真理的科學(xué)精神。激勵(lì)學(xué)生勇于探索世界,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

        教師在循環(huán)結(jié)構(gòu)中通過野兔繁殖問題(Fibonacci 數(shù)列)、“鬼谷算”(“隔墻算”或稱為“韓信點(diǎn)兵”,外國人還稱它為“中國余數(shù)定理”)、百錢買百雞(三重循環(huán)、算法優(yōu)化)、猴子吃桃、雞兔同籠等古代經(jīng)典趣味問題,培養(yǎng)學(xué)生博古通今、積極進(jìn)取的精神。

        教師通過“冒泡排序”“選擇排序”“插入排序”“歸并排序”等經(jīng)典算法,從科學(xué)的思維方法和數(shù)學(xué)建模角度分析問題解決問題,引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成好的思維習(xí)慣。

        多重循環(huán)嵌套(科技的力量):教師通過數(shù)學(xué)家張丘建最先提出的“百錢買百雞”問題的項(xiàng)目實(shí)踐訓(xùn)練,讓學(xué)生深刻體會(huì)程序設(shè)計(jì)的驚人力量,開闊計(jì)算思維,學(xué)生能感受到走出傳統(tǒng)、關(guān)注科技發(fā)展的必要性,學(xué)會(huì)利用先進(jìn)的手段解決問題,做事要有毅力、有恒心、有勇往直前的精神,要開拓思維,有創(chuàng)新意識(shí),做事才能事半功倍。

        4 結(jié)語

        論文結(jié)合Python 程序設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn),探索Python 程序設(shè)計(jì)課程思政建設(shè)的方法。在Python 語言程序設(shè)計(jì)課程的建設(shè)過程中,教師以工科課程的實(shí)踐性優(yōu)勢激發(fā)思政價(jià)值觀念,使學(xué)生能夠在課程中感受到強(qiáng)烈的軟件之美,形成勤奮敬業(yè)的學(xué)習(xí)工作態(tài)度,提高邏輯思維能力和創(chuàng)新精神,在合作探究中培養(yǎng)集體主義和愛國奉獻(xiàn)的精神。從理論和實(shí)踐兩個(gè)體系探索了Python 程序設(shè)計(jì)課程的思政建設(shè)。

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