面向新文科的Python 程序设计课程项目引导式教学

詹明君

（1.佛山科学技术学院 经济管理学院,广东 佛山 528000；2.广东省社会科学研究基地创新与经济转型升级研究中心，广东 广州 510000）

随着数字经济时代的到来，传统文科的创新发展作为我国高等教育高质量发展战略中的“四新”建设的重要环节之一，更加凸显了其重要性和必要性。传统文科的数字化变革需求已迫在眉捷［1］。2018 年8 月，中共中央提出“高等教育要努力发展新工科、新医科、新农科、新文科”，即“四新”建设，“新文科”这一概念被正式提出。2019 年，教育部与科技部等多个部门联合启动“六卓越一拔尖”计划2.0，推进“新文科”建设进入正式实施阶段［2］。2021 年，习总书记为推动“四新”建设提出重要指示，强调学科交叉融合的催化作用，打破学科专业壁垒的重要性。因此，实现当前数字经济背景下的跨学科融合，重构传统文科的人才培养体系，提升复合型专业人才的培养模式具有重要且迫切的意义。

“四新”建设中的“新”强调的是创新。新文科则是要推动哲学社会科学与新科技革命的交叉融合，用中国理论、中国范式、中国标准、中国自信讲好中国故事。在当下的数字信息时代，特别是人工智能和元宇宙技术的出现与应用，传统文科在研究对象和方法上的单一和局限不足逐渐显现。计算机思维和计算技能已经成为公民教育需求的一部分，而数字技术在为人们带来便利的同时也引发了越来越多的原生数字问题，并已蔓延至环境保护、社会治理和可持续发展等人文学科的研究内容上。因此，在数字技术和传统文科间架起桥梁将可以有效推进新文科的发展，实现学科融合。

在数智赋能下，以数据为支撑的数字空间成为了当下社会对话的符号体系，计算机语言通过简单的0、1 编码建立了自然系统和人类系统的数字化连接［1］，从而有助于实现数字技术与传统文科间的联通与对话。为了有效运用计算机语言，Python 作为编程语言中解释性与扩展性强、门槛低、优点众多的开源工具，适合传统文科生用以接触数字空间的大门。因此，本文拟通过《Python 程序设计》课程在传统文科中的项目式教学的探讨，探索Python 与传统文科融合的现实路径，推进科学与人文的协同发展。

1 新挑战：数字技术背景下新文科生培养现状

人工智能、数字技术、大数据采集与编程等新技术、新产业的出现改变了人们的认知工具和方法，但同时也伴随着不可避免的价值观、法律、伦理道德等问题，传统文科在处理这些问题上已经面临根本性挑战。这些问题不仅是单纯的技术问题，而是传统文科未涉足的深层次哲学和文化问题。当前，对于新文科建设的讨论主要是围绕传统文科与其他自然科学的交叉融合，把新技术融入传统文科课程中，较少考虑非技术性问题，这是由于学科融合的过程中，直接将自然科学中新技术培养方法搬运至新文科的培养中。因此，为有效推进新文科建设，不能把“新文科”这个概念过于工具化和技术化［3］，应该把新技术作为工具进行融合，服务于“新文科”的内容。因此，在数字化科学变革中，有必要培养新文科生的计算思维和理论构建思维，但不应过分关注繁重的编程工作，基础的数字技术素养能帮助文科生更好地理解和表达文化现象。

1.1 人文科学的独立和融合探索

“人文科学”起源于15 世纪的意大利，并在后续的发展中与以数学为首的自然科学不断分合，直至19 世纪形成基本分离格局，并延续至今［3］。英国科学家和小说家斯诺认为工业革命带来的科技发展推动社会的生产方式和生产力的变革，强化了社会分工，由此影响到社会效率以及社会再分配，这种社会演变影响到人类精神生活和社会制度的重塑，由此衍生出早期专业化细分的教育体系。在分化的教育体系内，人文与科学逐渐发展成两种不同的文化价值阵营［1］。但斯诺预见到这两种文化的分裂伴随的巨大危害，因而提出两种文化向“第3 种文化”演进的趋势与愿景，这种文化可以充当人文与科学之间对话的桥梁，从而推进人文与科学的友好相处，这为当前新文科的建设提供了支撑。近代科学技术的高速发展加速了人文与社会科学的发展与重构，同时也激发了传统文科向新文科发展的内在需求，作为知识创造与传承的主要阵地，大学应该在传统的文科教育中融合新技术，寻求创新与突破，推进新文科建设［4］。

1.2 学科融合下的文科专业Python 课程教学现状

1.2.1 学科分类制度存在学术壁垒，不利于复合型人才培养

我国实行国家学科分类制度，虽然教育部将交叉学科设置的权限下放至高校，但交叉学科属于二级学科管理，分类方法仍是传统的线性单科分类模式，且高校开设交叉学科比例偏低，导致交叉学科的生长空间受限，从而稀释了交叉学科融合的作用［5］。在我国，学科分类遵循单学科发展模式，一定程度上营造了各学科独立发展的氛围，学科按同质性归类，具有独立的理论体系、研究范式，不同的话语体系阻碍了学科间的交流，强化了学科壁垒，但因此导致大部分学生缺乏对于跨学科问题的综合性处理与解决能力。

1.2.2 课程脱离学情，教学资源陈旧

在新文科建设的推进下，《Python 程序设计语言》课程逐渐成为了文科专业的平台课，旨在促进学科融合发展。然而，一方面，当前文科专业的课程设置只是在原有基础上简单地增设该课程，导致与原有文科课程之间的关联度受限，甚至需要从数学学院或计算机学院借助师资进行授课；另一方面，文科学生数理能力薄弱，缺乏计算机相关领域的知识，而《Python 程序设计语言》课程目前在教学内容上与自然科学的设置无异，主要偏重于语法和原理，内容复杂抽象。此外，教学案例大多沿用陈旧的非现实例子，如使用Turtle 库绘制五角星与文科专业内容相距甚远的案例进行实验，无法让学生联系实际，内容枯燥，难以激发学生的学习兴趣。

1.2.3 课程目标定位存在偏差，教学思维未适应新文科要求

由于当前《Python 程序设计语言》课程的设置只是在原有文科课程中进行新增，且教学内容并未适配文科专业的内容，导致该课程的授课内容容易与计算机专业或数学专业的内容混淆，不能很好地体现文科特色。因此，一方面，应明确《Python 程序设计语言》课程在每个文科专业中的定位，确立区别于计算机、数学专业的教学目标；另一方面，融合文科专业特色设计课程内容和案例，培养具有数字化思维的复合型新文科人才。

2 新路径：项目引导式教学实施路径

针对以上存在的挑战性问题，结合“四新”建设战略中的“新文科”建设要求，为了培养高质量的复合型新文科专业人才，探索适合文科创新教育的发展路径具有重要意义。如上所述，单一地从技术的角度探讨数字技术与新文科的融合容易将新文科工具化，从而忽略了文科发展的本质。它不仅依附于两种文化而存在，具有缓冲作用，而且应成为原创思想的培养土壤［4］。因此，在学科融合过程中，如何利用新技术的同时继承传统文科的内核是关键。本节以文科专业开设的《Python 程序设计语言》课程为例，结合文科学生的学情，探讨以项目引导的方式构建一种具有文科专业特色的课程教学方法。

2.1 项目引导式理念

传统教学方式以认知为取向进行知识的传承，而项目驱动式教学方式则以实践为取向［6-7］，一方面，以项目为主线，通过项目的逐层推进以带动学科的基础理论和概念的学习，以学生为主体，引导学生自主发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，可有效弥补“知识条块性”分离和学生创新不足的痛点；另一方面，随着项目的实施与完成，学生可以自行构建该学科的知识框架和体系。项目驱动式教学区别于传统的知识再现教学，有助于提升学生的认知能力和主观能动性。

此外，考虑文科生的学情，直接复制理工科在该课程上的教学方法难以适配文科专业，且理工科对于该课程的教学目标与文科的发展也存在偏差，使得该课程与文科专业知识剥离。因此，为了适应文科生的学情，本文提出项目引导式教学理念，即以文科专业实际相关的案例为主导，基于这些案例搭建项目，从而引导学生在完成每个项目的过程中学习该课程的基础语法和原理。其中，以“词云图”作为首项目，旨在提升学生的成就感，激发其学习兴趣和动力。

2.2 思政元素的融入

2016 年12 月9 日，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调了课程思政的重要性，各类课程应与政治理论课同向同行，形成协同效应［8］。在习总书记的领导下，教育系统扎实推进学校思想政治工作的高质量发展。因此，扎实推进高校的思想教育工作，践行立德树人的根本任务，需要承担每一门课程的每一个老师贡献力量。

首先，《Python 程序设计语言》课程是偏理工科的课程，具有强编程语言风格，因此需要从传统的教学方法中探索课程思政的建设思路；其次，课程思政的建设也应匹配文科生的学情，融入文科专业特色。本文认为，项目引导式教学不仅可有效帮助文科生建立学习兴趣和信心，还可以在项目或案例的选择上更好地融入课程思政元素，教师可紧跟时事选择热点的案例来设计项目，例如日本不顾劝阻决然于2023 年8 月24 日北京时间12 点将福岛第一核电站的核污染水排入海洋，网上各自媒体平台上的评论信息在短时间内迅速传播并引发关注，以这些评论文本信息作为案例构建一个项目，不仅可以讲述文本的收集、处理与挖掘等技术，而且可以让学生主动去了解该时事，思考日本在核污染水排海这件事上的做法，强化学生的爱国主义精神、地球保护意识。

2.3 《Python 程序设计语言》课程项目引导式教学设计

项目引导式教学的核心在于项目的设计，这些项目的特点应该尽量符合文科专业特色，同时得融合思政元素。当前关于Python 课程的项目设计以及思政元素的思考较少考虑文科专业特色，如使用Turtle 库绘制五星红旗等项目。虽然这些教学设计融入了思政元素，但这样的项目具有一般性，且与文科专业知识的关联性较低，从而导致项目枯燥，容易让学生丢失兴趣。因此，如上一小节所述，在项目的选择上应选择适配文科专业知识的案例，使学生可以联系其他专业知识，形成协同效应。在选定案例后，本文认为词云图绘制作为首个项目具有重要意义，其代码简法洁易懂，并且可与任何专业相关案例的文本数据相适配，有助于提升学生学习编程的接受度，借此帮助学生打开编程技术的大门，有效提升学生进一步学习的兴趣和动力。进而引出课程的教学目标与其他项目内容的安排，具体如下：

2.3.1 首项目的引入——词云图

本文随机选取一本教材中心词云图代码，见图1。可见代码十分简洁，且代码编写者分享的代码中多会提供对应代码段的注释，其交互性和解释性对于初学者非常友好。如图1 所示，代码的变量和函数主要是用英语表达，容易发现text.txt 为该代码所读取的文本文档，因此，只需要直接将text.txt 文件内的内容替换为新的本文信息即可绘制对应的词云图。具体而言，本文以日本排放核污染水事件为例，在微博上采集了央视财经所发表关于“#日本已排放超1000 吨核污染水#”词条下的若干评论文本数据，并将这些评论数据保存在对应的text.txt 文件中。随后，运行代码即可生成对应评论信息的词云图，可清晰了解网民在这件事上的情绪与关注点，从而可以进一步展开专业知识相关的讨论。

图1 词云图代码

可以发现，初学者可以在几乎不花费学习成本的情况下便可完成词云图的绘制，这可以极大地提高文科生学习Python 的成就感，从而提升继续学习的兴趣与信心。因此，将词云图绘制作为该课程的首个项目具有重要的引导意义。

2.3.2 教学目标设定

通过对授课对象的简单调研，对于文科生而言，其一，他们认为自身的数理基础薄弱，这使得他们对Python 课程产生畏难情绪，或者他们对课程感兴趣但却面临着难以理解和掌握的挑战；其二，他们难以理解Python 课程与对应文科专业的培养目标之间的关系，他们认为所学内容与专业应用不匹配，无法在未来就业中得到应用，从而对该课程产生抗拒心理。因此，本文提出首项目为词云图的项目引导式教学方式旨在解决这些问题，提升学生的学习兴趣和动力并基于两个学习目标为学生提供两条学习曲线：第1，在掌握Python 的基本语法的前提下，学生可以如上述词云图项目般，理解代码并能够根据自身需求进行查改，为自身的专业知识服务。第2，通过每个项目的学习，学生可以期望深化对该编程语言的掌握，进一步自发深入学习，从而激发学生的自我能动性。这种教学方式不仅有助于让学生成为课堂的主体，提高学生的自主学习性，而且有助于Python 与文科专业知识融合，推进课程思政的建设。

2.3.3 教学内容设计

以词云图项目引导学生进入该课程的学习状态后，其他项目教学内容的选择也至关重要。在考虑到文科生的学情和思维特点的情况下，教学内容继续以项目式展开，同时案例的选择应尽可能符合对应文科专业的要求。首先，案例内容所涉及的语法知识由浅入深，内容结合文科生的专业课程，引导学生关联专业知识，提高对跨专业课程学习的兴趣，且可以帮助学生更好树立职业发展目标；其次，教学内容应能够为学生提供全面的能力培养基础，不仅能够为学生提供Python 的基础语法和原理知识，还可在项目设计中引入关键环节，为学生模拟真实的项目运作流程，帮助学生了解企业用人市场对新兴文科专业学生综合能力的需求，以促进其全面发展；再者，案例内容应有较强的社会实践性，以解决实际商业问题为导向，注重理论与实际的紧密联系，实现真正的学科融合。

2.3.4 教学过程安排

课堂授课以学生为主体，教师为指引。每个项目采取教学结合实践方式，根据学生人数成立项目组，教师通过将项目涉及的相关知识点进行拆分，形成阶段性教学目标，引导学生有节奏地推进项目的实践。同时，学生则以工作坊的形式进行讨论，教师以引导为主，让学生联系专业知识输出观点，从而可以让每个学生提升课堂体验感和参与感。随后，由每个项目组推选学生代表进行汇报演示，教师根据学生的汇报内容给予及时的点评和建议，其中包括对于教学过程中的共性问题。需要强调的是，项目引导式教学方式注重师生间的互动与交流，因此反馈是整个教学过程有效开展的连通器，教师根据学生的反馈改进课堂的教学，以及学生根据老师的教导改进学习方式才能促进高质量的教与学，具体见图2。

图2 项目引导式教学过程工作示意图

2.3.5 教学成果考核

区别于传统考核方式，为避免出现理论高分实践低分以及成绩与能力不匹配等情况，该课程采用学生项目实践的全流程考核方式，同时考虑对应文科专业的培养目标。课程最终成绩组成为100%=学生综合性25%+创新性25%+跨学科性25%+实践性25%。其中，综合性通过授课过程中教师对学生出勤与作业、团队内部讨论氛围、团队内分工情况、解决问题能力等方面进行评估；创新性主要关注学生对项目的理解能力，以及能否在教师引导的基础上对项目的实施进行拓展和创新；跨学科性主要关注Python 实操能力，对于源代码的搜索、理解、修改等运用能力，以及积极运用其他学科领域的专业知识解决实际案例问题的能力；实践性通过最后的项目汇报以及报告进行评估，学生需要根据自身的专业需求收集案例并利用所学知识解决需求，以此了解学生对Python 课程内容的掌握情况。

3 结语与展望

回顾人文学科与自然科学的学科分化和融合的历史进程，斯诺预见了“第三种文化”的趋势，人文与科学的融合为这两种文化的可持续发展提供了支撑，推动了“四新”建设的发展。其中，数字技术的高速发展对传统文科形成了巨大挑战，推动新文科的建设具有重要意义。为了有效运用计算机语言，Python 作为编程语言中解释性与扩展性强，门槛低等优点众多的开源工具，适合传统文科生用于接触数字空间的大门。但鉴于文科生数理基础弱且与其专业关联度低的学情，本文针对《Python 程序设计》课程提出项目引导式教学模式，大模块由多个项目组成，以“词云图绘制”作为首项目引导学生进入编程世界，为学生提供成就感和学习动力，并通过教学引导，学生实践，项目组工作坊讨论和汇报以及全过程反馈的模式开展教学。其中，需要强调的是，这种模式的优势在于可以有效结合学生所对应的文科专业知识作为案例，同时融入思政元素，通过教学相长的形式提高课堂的质量，构建具有对应文科专业特色的Python 课程。

然而，对于文科生而言，《Python 程序设计》课程具有天然的门槛，目前许多高校通过项目驱动式的教学方式也取得了一些成效。学科融合对于新文科的建设具有重要意义，这一过程必然会面临许多挑战和困难，但如本文所提出的图3 教学过程工作示意图所示，敢于尝试，不断接收反馈并不断改进，相信我国新文科建设、“四新”建设的进程会更加顺利。