课程思政教学案例 | Python“筑”模型,北斗“显”担当——经纬度距离计算

编者按：

全面推进课程思政建设，是深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神的重要举措。学校以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，落实立德树人根本任务，充分发挥教师队伍“主力军”、课程建设“主阵地”、课堂教学“主渠道”作用，通过课程思政示范项目建设、课程思政专题培训等系列活动，将课程思政元素有机融入课程建设和课堂教学，将思政工作体系贯通人才培养体系全过程，构建全员全程全方位育人大格局。

为进一步强化示范引领与资源共享，现推出本科课程思政教学案例，展示教学改革创新实践中形成的有效做法与典型经验，供各教学单位和教师学习借鉴，切实提高人才培养质量。

授课教师：魏凯斌

一、概况

本教学案例聚焦Python程序设计课程中的“面向对象程序设计”章节，以我国自主研发的北斗卫星导 航系统为思政载体，围绕“经纬度距离计算”核心任务（如图1），设计知识传授、能力培养、价值引领三位一 体的教学方案。通过让学生自主设计“Point类”封装经纬度属性、实现弧度转换与距离计算方法，将Python面向对象的“封装、实例方法、类的应用”等专业知识，与北斗导航“自主创新、科技报国、服务国家战略”的思政内涵深度融合。

图1教学案例示意图

图2实践任务

教学案例实施过程中，结合北斗导航在交通、农业、乡村振兴等领域的实际应用场景，如图2所示，设置基础任务（完成经纬度距离计算）、进阶任务（设计City类继承Point类，关联城市产业信息）、创新任务（模拟乡村物流导航距离计算）三级实践目标，适配不同编程基础学生的学习需求。教学中配套使用北斗 卫星组网视频、经纬度定位原理示意图、真实城市坐标数据等教学资源，帮助学生建立“专业知识——国之重器——社会价值”的认知关联，实现“学编程、懂技术、明使命”的教学目标。

本案例是Python程序设计课程中“面向对象程序设计”章节的核心教学案例，时长2课时（100分钟），适用于本科计算机类、电子信息类等专业大一或大二学生。案例以北斗导航系统“计算地球表面两点经纬度距离”的真实需求为驱动，引导学生通过分析需求→设计类结构→编写代码→调试优化→拓展应用的流程，掌握类的定义、属性封装、实例方法设计等专业知识，同时理解北斗导航技术自主可控的战略意义，培育科技报国情怀。教学实施分为4个环节：一是情境导入（10分钟），播放北斗导航系统原理的短视频，提出“如何用代码计算两个乡村的导航距离”问题；二是理论讲解（40分钟），结合“Point类”设计，讲解类的封装、实例方 法等知识，关联北斗定位“数据安全”需求；三是实践操作（35分钟），基础完成“经纬度距离计算”代码编写，进阶尝试设计“City类”关联乡村产业；四是总结升华（15分钟），分享代码成果，讨论“技术如何服务国家战略”，渗透思政内涵。

1.专业教学痛点

传统面向对象教学多采用“计算圆面积、矩形周长”等抽象案例，学生难以理解“类与对象”的实际应 用价值，导致“会写代码但不会解决真实问题”，编程思维与实践能力脱节。同时，学生对“封装、继承”等概念的理解停留在语法层面，无法体会其在大型系统（如北斗导航）中的设计逻辑。

2.思政融入难点

编程类课程思政易出现“两张皮”现象——要么单纯空喊“爱国、创新”等口号，与教学过程脱节；要么过度侧重技术细节，忽略价值引领，学生难以建立专业学习到国家需求的关联认知，科技报国情怀培育缺乏具体载体。

 3.学生学习难点 

部分学生编程基础薄弱，对“将真实场景（如北斗导航）转化为编程问题”存在困难，易产生畏难情绪； 同时，学生对“技术自主可控”的重要性认知模糊，缺乏专业学习的使命感与主动性。

以北斗导航“经纬度距离计算”的真实场景为核心，构建“需求——知识——实践”的闭环教学。

1.需求具象化

提供我国某省份乡村的真实经纬度数据（如秦安蜜桃种植基地），明确“计算县城到乡村的物流运输距离”需求，让学生感知“类与对象”在实际系统中的应用价值。

2.知识场景化

讲解“封装”时，结合北斗导航“经纬度数据不对外暴露，仅通过接口提供计算服务”的设计逻辑，说明“私有属性”的安全意义；讲解“实例方法”时，以“弧度转换”“距离计算”为例，对应北斗定位的数据预处理、结果输出流程。

3.实践分层化

设计“基础——进阶——创新”三级任务，基础完成“Point类”核心功能编写，进阶实现“City类”继承与产业信息关联，创新组设计“物流时效计算”拓展功能，兼顾不同基础学生的实践需求，提升问题转化与代码实现能力。

遵循“思政为魂、专业为体”原则，将思政元素嵌入教学全流程，避免“贴标签”。

1.导入环节“情境渗透”

通过北斗导航“从受制于人到全球领先”的发展短片，自然引出“技术自主”的思政主题，激发学生学习兴趣；

2.讲解环节“知识关联”

每讲解一个专业知识点，同步关联北斗应用的思政内涵。如讲“代码调试”时，提及北斗卫星“发射前无数次参数调试”的严谨精神；讲“优化算法”时，对比国外GPS与北斗的技术差异，强调“自主创新”的重要性。

3.总结环节“价值升华”

组织“我的代码如何服务北斗”主题分享，引导学生结合自己编写的“距离计算代码”，讨论“专业知识如何助力国家战略（如乡村振兴、科技强军）”，将技术认知转化为使命认同。

打破“先讲理论再练案例”的传统模式，采用“需求逆向驱动”的教学流程。

先提出北斗导航的真实需求（如“计算乡村物流距离”），让学生带着问题思考“需要设计哪些类与方法”；再讲解实现需求所需的专业知识（如类的定义、属性封装），让理论学习更具针对性；最后通过实践验证需求解决方案，并拓展“如何优化代码以适配更多北斗应用场景”，培养学生的逆向思维与创新能力。

构建“专业能力+思政素养+实践创新”的三维评价体系，避免“唯代码论”。通过代码作业（语法正确性、逻辑完整性、注释规范性）、单元测试（类的应用、方法调用）评估专业知识掌握程度（占单元评价成绩的40%）；通过课后反思报告（对北斗“科技报国”内涵的认知）、主题讨论发言（对“技术自主”的认同度）评估思政素养培育效果（占单元评价成绩的40%）；通过拓展任务完成度（如物流时效计算功能）、代码优化建议（如提升距离计算精度的方法）评估实践创新能力（占单元评价成绩的 20%）

1.学生专业能力显著提升

对比实施前后数据，学生对“类的封装”“实例方法设计”等核心概念的理解正确率从72%提升至91%，实践任务（经纬度距离计算）的独立完成率从65%提升至85%，在后续“Python项目开发”综合课程作业中，选择“北斗相关应用”作为选题的学生占比大幅提高，体现专业知识应用能力的增强。

2.学生思政素养明显改善

课后问卷调查显示，93%的学生能准确阐述北斗导航“自主创新”的发展历程，87%的学生认同“专业学习应服务国家需求”，较实施前（56%）提升31个百分点；在“科技报国”主题反思活动中，32%的学生以“北斗编程实践”为素材，表达“用代码助力国产技术突破”的意愿，思政内涵认知转化为行动自觉。

3.教学满意度大幅提高

教学评价中，该案例的“学习兴趣激发”“知识实用性”和“思政融合自然度”三项指标得分均在4.7分以上（满分5分），较传统案例显著提升；学生访谈中，88%的学生反馈“通过北斗案例，明白编程不是写代码玩’，而是能为国家做事”，学习主动性与使命感增强。

该案例已在学校网络工程、计算机科学与技术、电子信息工程、数据科学与大数据技术等专业的程序设计课程中推广使用，覆盖学生200余人，配套的《Python程序设计讲义》被纳入学校课程思政教学讲义，供其他编程类课程参考。

编辑：张瑜

责编：元想胜

审核：王丽莉