1 引言

在当今数字化时代，Python语言凭借其简洁明了的语法、强大的库支持以及广泛的应用领域，已成为计算机科学与技术、软件工程、电子信息等专业的重要编程语言。Python程序设计课程不仅要求学生掌握编程语法和基本算法，更重要的是培养学生运用 Python语言解决实际复杂工程问题的能力。然而，传统的Python程序设计教学往往存在教学内容枯燥、理论与实践脱节、缺乏思政教育等问题，导致学生学习积极性不高，解决复杂工程问题的能力不足。

OBE 理念作为一种先进的教育理念，强调以学生的学习成果为导向，反向设计教学过程，注重学生能力的培养和提升。将OBE理念引入Python程序设计教学，能够更好地满足工程教育专业认证的要求，培养学生解决复杂工程问题的能力。同时，将“趣味”和“思政”元素融入教学过程中，既能激发学生的学习兴趣，又能实现课程思政的目标，促进学生德智体美劳全面发展。因此，研究基于OBE理念的Python程序设计“趣味 + 思政”教学方法对于提高教学质量、培养高素质工程技术人才具有重要的理论意义和实践价值。

2 OBE理念

OBE理念的核心是以学生的学习成果为导向，即明确学生在完成学业时应达到的能力水平和知识结构，并围绕这些预期成果来设计和实施教学活动。OBE理念具有以下特点：

1.明确预期学习成果

在课程开始之前，教师需要明确学生在完成课程学习后应具备的知识、技能和素质。这些预期学习成果应具体、可衡量、可实现，并且与工程教育专业认证的标准相一致。例如，在Python程序设计课程中，预期学习成果可以包括：掌握Python语言的基本语法和常用库；能够运用Python语言解决实际工程问题；具备良好的编程风格和团队协作能力；了解Python在不同领域的应用和发展趋势等。

2.反向设计教学过程

根据预期学习成果，教师需要反向设计教学内容、教学方法和评价体系。教学内容应紧密围绕预期学习成果展开，突出重点和难点，避免冗余和重复。教学方法应多样化，注重启发式、探究式和实践式教学，引导学生主动学习和思考。评价体系应全面、客观、公正，不仅关注学生的学习结果，还应关注学生的学习过程和能力提升。

3.持续改进教学质量

OBE理念强调持续改进，教师需要定期收集和分析学生的学习反馈、教学效果评估数据等，及时调整和优化教学内容、教学方法和评价体系。通过持续改进，不断提高教学质量，确保学生能够达到预期学习成果。

3 Python程序设计“趣味 + 思政”教学方法设计

3.1课程目标设计

基于OBE理念，Python程序设计课程的目标是培养学生具备以下能力：

知识目标：掌握Python语言的基本语法、数据类型、控制结构、函数、面向对象编程等知识；熟悉常用的Python库，如NumPy、Pandas、Matplotlib等在数据处理、数据分析和可视化等方面的应用。

能力目标：能够运用Python语言解决实际复杂工程问题，包括问题分析、算法设计、代码实现和测试调试等环节；具备良好的编程风格和代码规范，能够编写可读性强、易于维护的代码；培养学生的团队协作能力和沟通能力，能够与他人合作完成复杂的编程项目。

素质目标：通过融入思政元素，培养学生的社会责任感、职业道德和创新精神；激发学生的学习兴趣和探索欲望，树立终身学习的理念。

3.2教学内容设计

基础语法与数据处理：介绍Python语言的基本语法，包括变量、数据类型、运算符、控制结构等；通过实际案例讲解如何使用Python进行数据处理，如数据清洗、数据转换、数据统计等，使学生掌握Python在数据处理方面的基本方法和技巧。

函数与模块设计：讲解函数的定义、调用和参数传递，引导学生理解函数的作用域和变量生命周期；介绍模块的概念和使用方法，指导学生如何编写和导入自定义模块，提高代码的复用性和可维护性。

面向对象编程：深入讲解面向对象编程的基本概念，如类、对象、继承、多态等；通过实例演示如何使用Python实现面向对象的设计和编程，培养学生面向对象的思维方式和编程能力。

常用库应用与项目实践：重点介绍NumPy、Pandas、Matplotlib等常用库的功能和使用方法；结合实际工程问题，如数据分析、机器学习、图像处理等，组织学生开展项目实践，让学生在实践中掌握Python库的应用和复杂工程问题的解决方法。

思政元素融入：在教学过程中，结合Python程序设计的应用案例，融入思政元素。例如，在讲解数据处理时，引导学生思考数据隐私保护和信息安全的重要性，培养学生的社会责任感和职业道德；在项目实践环节，鼓励学生发挥创新精神，解决实际问题，培养学生的创新意识和团队合作精神。

3.3教学方法设计

1.趣味教学法

游戏化教学：设计与Python程序设计相关的游戏，如编程闯关游戏、代码接龙游戏等，将编程知识和技能融入游戏过程中，激发学生的学习兴趣和竞争意识。例如，在学习循环结构时，设计一个“猜数字”游戏，学生需要编写代码实现猜数字的功能，通过游戏的趣味性让学生更好地理解和掌握循环结构的应用。

案例驱动教学：选取与学生生活密切相关或具有趣味性的案例，如社交媒体数据分析、电影票房预测、股票价格走势分析等，引导学生运用Python语言解决实际问题。通过案例驱动教学，让学生在解决实际问题的过程中学习编程知识和技能，提高学生的学习积极性和实践能力。

项目式教学：组织学生开展项目实践，将复杂工程问题分解为多个子任务，让学生以小组为单位进行项目开发。在项目实施过程中，学生需要运用所学的Python知识和技能，完成需求分析、系统设计、代码实现、测试调试等环节。项目式教学能够培养学生的团队协作能力、问题解决能力和创新思维，同时也能让学生体验到编程的乐趣和成就感。

2.思政教学法

案例分析法：在讲解Python程序设计的应用案例时，选取具有思政教育意义的案例，如利用Python开展环保数据分析、助力乡村振兴等项目，引导学生分析案例中的思政元素，如社会责任、环保意识、奉献精神等，使学生在学习专业知识的同时受到思政教育的熏陶。

专题讨论法：围绕Python程序设计中的思政热点问题，如人工智能伦理、数据安全与隐私保护等，组织学生开展专题讨论。通过讨论，让学生发表自己的观点和看法，教师进行引导和总结，帮助学生树立正确的价值观和职业道德观。

实践体验法：结合Python程序设计课程的项目实践，鼓励学生参与社会实践活动，如为社区开发便民服务小程序、为企业提供数据分析解决方案等。在实践过程中，学生能够亲身体验到自己的编程成果对社会的实际贡献，增强社会责任感和使命感，同时也能够锻炼学生的实践能力和团队协作能力。

3.4评价体系设计

1.过程性评价

课堂表现：包括学生的出勤情况、课堂参与度、回答问题的积极性等方面。教师可以通过课堂提问、小组讨论、随机抽查等方式，了解学生的学习状态和课堂表现，给予相应的评价和反馈。

作业完成情况：作业是检验学生学习效果的重要手段。教师应根据教学内容布置适量、有针对性的作业，包括选择题、填空题、编程题等。对学生的作业进行认真批改和评价，及时反馈作业中存在的问题，指导学生进行改进。

小组项目评价：在项目式教学过程中，对学生的小组项目进行评价。评价内容包括项目的需求分析、系统设计、代码实现、测试调试、文档编写等方面。同时，还要评价小组成员之间的协作情况、分工合理性以及每个成员的贡献度等，鼓励学生积极参与小组项目，培养团队协作能力。

2.结果性评价

期末考试 ：期末考试是检验学生学习成果的重要环节。考试内容应涵盖Python程序设计的基础知识、基本技能和综合应用能力。考试形式可以采用大作业的方式，主要考查学生的编程实践能力和解决实际问题的能力。

4基于OBE理念的Python程序设计“趣味 + 思政”教学方法实施案例

4.1教学案例背景

以西安明德理工学院软件工程专业《Python程序设计》课程为例，该课程面向大三学生开设，36学时，其中理论教学24学时，实践教学12学时。学生在学习本课程之前已经具备了一定的计算机基础知识和编程思想，但对Python语言的了解较少，解决复杂工程问题的能力有待提高。

4.2教学实施步骤

课程导入与目标明确：在课程开始时，教师通过介绍Python语言的发展历程、应用领域以及在解决复杂工程问题中的优势，激发学生的学习兴趣和求知欲望。同时，明确本课程的学习目标，包括知识目标、能力目标和素质目标，让学生对课程有一个整体的认识和了解。

基础语法与数据处理教学：教师采用案例驱动教学法，以“学生成绩管理系统”为例，讲解Python语言的基本语法和数据处理方法。首先，引导学生分析学生成绩管理系统的需求，包括学生信息录入、成绩录入、成绩查询、成绩统计等功能。然后，教师逐步讲解如何使用Python语言实现这些功能，涉及到变量、数据类型、运算符、控制结构、列表、字典等基础知识。在讲解过程中，教师通过提问、讨论等方式，引导学生思考和参与，提高学生的课堂参与度。同时，布置相关的编程作业，让学生巩固所学知识。

函数与模块设计教学：以“计算器程序”为例，讲解函数的定义、调用和参数传递。教师首先展示一个简单的计算器程序，让学生观察程序的结构和功能。然后，引导学生分析如何将计算器程序中的各个功能模块化，定义不同的函数来实现加、减、乘、除等运算。通过实例讲解，学生能够理解函数的作用和重要性。接下来，教师介绍模块的概念和使用方法，指导学生如何将自己编写的函数保存为模块，并在其他程序中导入和使用。为了加深学生对函数和模块的理解，教师布置相关的编程作业，要求学生设计一个包含多个函数和模块的程序，如“图书管理系统”等。

面向对象编程教学：以“图形绘制程序”为例，深入讲解面向对象编程的基本概念和方法。教师首先介绍面向对象编程的思想，将图形绘制程序中的各种图形（如圆形、矩形、三角形等）抽象为类，每个类包含属性（如颜色、位置、大小等）和方法（如绘制、移动、旋转等）。然后，通过代码演示，讲解如何使用Python定义类、创建对象、继承和多态等面向对象编程技术。在教学过程中，教师鼓励学生发挥自己的想象力，设计各种有趣的图形类，并在程序中进行绘制和操作。通过面向对象编程的学习，学生能够掌握面向对象的思维方式和编程方法，提高代码的复用性和可维护性。

常用库应用与项目实践教学：以“天气查询程序”为例,通过“天气查询程序”项目，让学生掌握requests、json、datetime、tkinter常用库的应用。教师首先引导学生搭建环境，安装Python、requests库。然后设计项目结构，创建项目文件夹和子文件夹。接着使用requests库从天气API获取天气数据，解析ISON格式的天气数据。使用tkinter库创建图形用户界面。最后导入并运行图形用户界面。还可以给学生布置一些扩展任务，例如添加更多天气信息、支持多城市查询、添加历史查询记录、使用matplotlib库绘制天气趋势图等。通过这些步骤和扩展任务，学生不仅能够掌握常用库的应用，还能在实践中提升编程能力和项目开发经验。

课程总结与评价反馈：在课程结束时，教师对整个课程进行总结，回顾课程的学习目标、教学内容和教学方法，引导学生总结自己在课程学习中的收获和体会。同时，教师通过问卷调查、访谈等方式，收集学生对课程教学的反馈意见，了解学生对课程内容、教学方法、教师教学等方面的评价和建议。根据学生的反馈，教师对课程教学进行反思和总结，为后续课程的改进提供依据。

4.3教学效果分析

学生学习积极性提高：通过趣味教学法的实施，如游戏化教学、案例驱动教学和项目式教学，学生的学习兴趣和积极性得到了显著提高。在课堂上，学生主动参与课堂讨论和各种活动，积极回答问题，课堂氛围活跃。在课后，学生能够按时完成作业，并且主动探索和学习与课程相关的知识，学习主动性明显增强。

学生解决复杂工程问题能力提升：经过项目实践的锻炼，学生在解决复杂工程问题的能力方面有了明显的进步。学生能够运用所学的Python知识和技能，独立完成项目的需求分析、系统设计、代码实现和测试调试等环节。在项目实施过程中，学生能够主动思考和解决问题，遇到困难时能够积极寻求解决方案，团队协作能力和创新思维得到了很好的培养。

学生综合素质增强：通过思政元素的融入，学生的综合素质得到了提升。学生在学习过程中树立了正确的价值观和职业道德观，增强了社会责任感和使命感。在项目实践过程中，学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，为社会做出贡献，同时也锻炼了自己的实践能力和团队协作能力。通过课程学习，学生的德智体美劳得到了全面发展，综合素质得到了显著提高。

5 结论

本文提出了一种基于OBE理念的Python程序设计“趣味 + 思政”教学方法，并以实际教学案例为载体，详细阐述了该教学方法在教学过程中的实施步骤与效果。实践结果表明，该教学方法能够有效提高学生的学习积极性、团队协作能力和解决复杂工程问题的能力，同时也能实现课程思政的目标，促进学生德智体美劳全面发展。

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