面向“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系

宋 暉，劉曉強(qiáng)，杜 明，王志軍

（東華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201620）

1 背 景

近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了新一輪發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)改變了社會(huì)生產(chǎn)和生活方式。2012年“互聯(lián)網(wǎng)+”概念出現(xiàn)，并日益與工業(yè)、商業(yè)、金融業(yè)等各領(lǐng)域全面深度融合。2015 年3 月，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告[1]中首次提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃, 提倡要大力推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合，促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融（ITFIN）的健康發(fā)展，引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國(guó)際市場(chǎng)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”成為一種國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，為高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)提出了迫切要求，也指明了方向[2]。目前互聯(lián)網(wǎng)中云計(jì)算、移動(dòng)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)，行業(yè)融合等新概念、新技術(shù)在全國(guó)面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中還較少涉及。很多計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革工作針對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下的教學(xué)方式，即“互聯(lián)網(wǎng)+教育”進(jìn)行了深入的探索和實(shí)踐[3-4]，而面向各行業(yè) “互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用需求，如何建立相應(yīng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容，則成為高校人才IT素質(zhì)培養(yǎng)的進(jìn)一步重點(diǎn)研究方向。

2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了新一輪發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)平臺(tái)改變了人們的生活、生產(chǎn)方式，也對(duì)大學(xué)生的計(jì)算機(jī)教學(xué)提出了新的要求，各行業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用要求大學(xué)生具備以下素質(zhì)。①具備“互聯(lián)網(wǎng)+”意識(shí)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的目標(biāo)是互聯(lián)網(wǎng)與領(lǐng)域業(yè)務(wù)融合，了解各領(lǐng)域融合案例與應(yīng)用模式，具備領(lǐng)域應(yīng)用的創(chuàng)新思維能力；②掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，了解基于Web、移動(dòng)、云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)途徑和特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)目標(biāo)，目前的教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面還面臨著以下挑戰(zhàn)。

（1）課程體系中缺乏“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維和技術(shù)能力體現(xiàn)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”將互聯(lián)網(wǎng)作為技術(shù)基礎(chǔ)，為各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域服務(wù)，并正在產(chǎn)生大量業(yè)務(wù)新模式。非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的主要任務(wù)就是培養(yǎng)學(xué)生將IT技術(shù)進(jìn)行領(lǐng)域應(yīng)用的能力。當(dāng)前的教學(xué)體系比較重視程序設(shè)計(jì)和工具應(yīng)用，缺乏“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用思維、技術(shù)分析和整合能力的培養(yǎng)，無(wú)法支持面向“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

（2）支持面向“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)的教材和教學(xué)資源匱乏?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是一種信息支持平臺(tái)，也是一種業(yè)務(wù)模式，它是對(duì)各種基于互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)在各領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，涉及技術(shù)繁雜，與應(yīng)用領(lǐng)域緊密結(jié)合?，F(xiàn)有的教學(xué)資源主要還是單項(xiàng)技術(shù)介紹或業(yè)務(wù)模式的分享。如何將互聯(lián)網(wǎng)思維、前沿技術(shù)和領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行有效整合，梳理出適合非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的素材，編寫(xiě)支持教學(xué)實(shí)踐的教材是第一步。但是，由于“互聯(lián)網(wǎng)+”涉及的技術(shù)面廣而且變化迅速，而教材的出版和修訂周期都很長(zhǎng)，單一的教材無(wú)法支持實(shí)際教學(xué)需求。

（3）單向以知識(shí)模塊為主導(dǎo)的教學(xué)方式難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。單向以知識(shí)模塊為主導(dǎo)的教學(xué)方式雖然循序漸進(jìn)，但知識(shí)離散，實(shí)踐環(huán)節(jié)更多的是技術(shù)驗(yàn)證或簡(jiǎn)單應(yīng)用，很難完成在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)針對(duì)全體學(xué)生實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用的教學(xué)目標(biāo)。需要設(shè)計(jì)貫穿課程的“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)案例和實(shí)踐案例，通過(guò)模塊分解，技術(shù)解剖到模仿實(shí)現(xiàn)等多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到理解掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用思維的教學(xué)目標(biāo)。

3 面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)體系

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)涉及面非常廣，很難通過(guò)一兩門(mén)計(jì)算機(jī)課程實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的覆蓋，因此需要設(shè)計(jì)合理的教學(xué)體系，將知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容組織、滲透到合適的課程中。我們通過(guò)對(duì)近年的教學(xué)成效和教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和總結(jié)[5]，同時(shí)對(duì)高校的各專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)、學(xué)生就業(yè)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解不同專(zhuān)業(yè)院系對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)需求和社會(huì)應(yīng)用需求，提出了基于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，融入“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)方案。課程方案在東華大學(xué)面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)展教學(xué)，獲得了良好的學(xué)生和兄弟院校的反饋。

3.1 課程體系構(gòu)建

面向“互聯(lián)網(wǎng)+”構(gòu)建的課程體系，應(yīng)是在現(xiàn)有的課程基礎(chǔ)上進(jìn)行改革，設(shè)立2個(gè)層次的課程群（如圖1所示），第一層次“程序設(shè)計(jì)類(lèi)”包括4門(mén)課程，通過(guò)各種基礎(chǔ)語(yǔ)言類(lèi)課程培養(yǎng)學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的計(jì)算思維能力基礎(chǔ)；第二層次“創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)類(lèi)”包括6門(mén)課程，面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的不同類(lèi)別的關(guān)鍵技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用能力。

課程群中， Python語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)、電子商務(wù)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)技術(shù)為近年來(lái)逐步開(kāi)設(shè)的新課程。綜合應(yīng)用課程：信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)已在很多高校開(kāi)設(shè)多年，這些課程需要將互聯(lián)網(wǎng)中云計(jì)算、移動(dòng)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)，行業(yè)融合等新概念、新技術(shù)與原有的教學(xué)內(nèi)容融合，梳理淘汰精簡(jiǎn)過(guò)時(shí)知識(shí)，增加“互聯(lián)網(wǎng)+”的行業(yè)案例，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力，助力學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用。

圖1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系

3.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”課程核心教學(xué)內(nèi)容組織

第二層次的創(chuàng)新應(yīng)用課程群面向“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的各種技術(shù)，圍繞互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)分析等核心技術(shù)，根據(jù)側(cè)重點(diǎn)不同組織為6門(mén)課程。在東華大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)踐中，各門(mén)課程的核心教學(xué)內(nèi)容如下：①計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)課程在傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，引入互聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、云平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)，介紹核心技術(shù)及其應(yīng)用，通過(guò)云存儲(chǔ)、云桌面、智能家居等新實(shí)踐案例幫助學(xué)生掌握互聯(lián)網(wǎng)如何為行業(yè)應(yīng)用提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。②信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)課程介紹信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的核心技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。課程圍繞典型“互聯(lián)網(wǎng)+”案例：網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)和網(wǎng)上書(shū)店，使用開(kāi)源MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MongoDB和云數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的教學(xué)。③多媒體應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)課程貫穿“互聯(lián)網(wǎng)+”海洋農(nóng)業(yè)案例介紹圖像、聲音、視頻處理軟件，同時(shí)引入HTML5技術(shù)、移動(dòng)多媒體、云渲染、VR&AR&MR等技術(shù)，支持新的多媒體應(yīng)用模式。④移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)課程基于Android平臺(tái)和Android應(yīng)用程序，介紹移動(dòng)應(yīng)用APP的開(kāi)發(fā)基本技術(shù)，引入圍繞地圖定位的互聯(lián)網(wǎng)生活應(yīng)用為課程案例，幫助學(xué)生掌握基于移動(dòng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的方法。⑤電子商務(wù)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)技術(shù)課程圍繞“互聯(lián)網(wǎng)+”中最廣泛的電子商務(wù)應(yīng)用，全面介紹電商平臺(tái)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。⑥數(shù)據(jù)分析技術(shù)課程針對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”各行業(yè)產(chǎn)生的日益增長(zhǎng)的大數(shù)據(jù)處理需求，講授數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、探索、挖掘、圖形化展示等統(tǒng)計(jì)、人工智能數(shù)據(jù)處理方法，引入國(guó)民經(jīng)濟(jì)、各行業(yè)、各學(xué)科專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)集，引導(dǎo)學(xué)生掌握利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)處理領(lǐng)域數(shù)據(jù)的基本思想和方法。

4 建設(shè)實(shí)施方案

4.1 建設(shè)核心內(nèi)容穩(wěn)定、技術(shù)模塊時(shí)變的教學(xué)資源

開(kāi)展教學(xué)首先需要有教學(xué)大綱、教材、實(shí)驗(yàn)案例等教學(xué)資源的支持，而“互聯(lián)網(wǎng)+”本身也是一個(gè)探索中的新事物，相關(guān)技術(shù)大量涌現(xiàn)，相關(guān)應(yīng)用種類(lèi)繁多，需要將互聯(lián)網(wǎng)思維、前沿技術(shù)和領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行有效提煉和整合，梳理出適合非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容和素材，建設(shè)適用的教學(xué)支持資源。以原有的計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用能力系列課程為基礎(chǔ)，精練“互聯(lián)網(wǎng)+”的實(shí)際應(yīng)用案例，提取關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，融入傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等課程中，建設(shè)新的教材和相關(guān)教學(xué)資源。每門(mén)課程都圍繞精煉后較完善的一個(gè)或幾個(gè)大型案例展開(kāi)來(lái)介紹互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用思想、開(kāi)發(fā)方法和核心技術(shù)

以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)”課程為例，課程在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，協(xié)議解析的傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容下，引入學(xué)生身邊的智能家居為實(shí)例，介紹各種家居產(chǎn)品如何嵌入網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，構(gòu)建小型局域網(wǎng)，通過(guò)TCP/IP的各層協(xié)議連入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備遠(yuǎn)程一體化的監(jiān)控和管理。

在教材建設(shè)時(shí)，在教材中嵌入二維碼關(guān)聯(lián)圖文、視頻等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，方便未來(lái)不斷擴(kuò)展和實(shí)時(shí)更新教學(xué)資源；通過(guò)MOOC平臺(tái)提供教學(xué)視頻、互動(dòng)討論的教學(xué)環(huán)境，建設(shè)教材相關(guān)的基于“互聯(lián)網(wǎng)”的立體化教學(xué)資源，形成核心思想穩(wěn)定、技術(shù)模塊時(shí)變擴(kuò)展、互動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)支持環(huán)境。

4.2 探索案例驅(qū)動(dòng)、立體混合互動(dòng)的教學(xué)方式

針對(duì)基礎(chǔ)教學(xué)學(xué)時(shí)有限、學(xué)生群體巨大的實(shí)際教學(xué)狀況，在教學(xué)實(shí)踐中探索案例驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方式、立體互動(dòng)的混合式學(xué)習(xí)方式。應(yīng)用MOOC教學(xué)平臺(tái)，提高教學(xué)覆蓋面和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量監(jiān)督能力，課程設(shè)立1/2以上的實(shí)踐課時(shí)，強(qiáng)化應(yīng)用實(shí)踐和面向應(yīng)用的考核環(huán)節(jié)。以“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的MOOC平臺(tái)和各種輔助工具支撐和保證學(xué)習(xí)、作業(yè)和考試等各環(huán)節(jié)的有效管理，在有限的師資條件下，能較好地保障大面積的計(jì)算機(jī)教學(xué)實(shí)踐的有序與有效實(shí)施。

在課程群中設(shè)置開(kāi)放性自主項(xiàng)目，學(xué)生可以自組小組，模仿課程范例系統(tǒng)，從自己的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，確定創(chuàng)新應(yīng)用目標(biāo)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。學(xué)期結(jié)束時(shí)，每組提交系統(tǒng)設(shè)計(jì)文檔和應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)和演示，檢驗(yàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用能力培養(yǎng)效果。

東華大學(xué)面向“創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)”的第二層次課程中，均設(shè)置開(kāi)放項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)，獲得學(xué)生的積極響應(yīng)，約有1/4的學(xué)生選擇參與開(kāi)放項(xiàng)目提交成果作為考核評(píng)價(jià)。很多同學(xué)將小組作業(yè)進(jìn)一步提升和完善，參與上海市和全國(guó)的計(jì)算機(jī)大賽，獲得各級(jí)別獎(jiǎng)項(xiàng)，培養(yǎng)了大批具備“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀學(xué)生。

5 結(jié) 語(yǔ)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是培養(yǎng)大學(xué)生 “互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新應(yīng)用能力的平臺(tái)，圍繞如何培養(yǎng)具有“互聯(lián)網(wǎng)+”意識(shí)和掌握相應(yīng)技術(shù)大學(xué)生人才的教學(xué)目標(biāo)，提取互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用核心思想和前沿技術(shù)，設(shè)置合理的課程體系及教學(xué)內(nèi)容，從各領(lǐng)域應(yīng)用中提煉體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)思維和典型技術(shù)的教學(xué)和實(shí)踐案例，探索行之有效的教學(xué)方法，使學(xué)生掌握信息技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用，面向廣大的學(xué)生群體，培養(yǎng)“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新能力。

[1] 政府工作報(bào)告(2015)[EB/OL]. [2017-03-16]. http://www.gov.cn/guowuyuan/2015-03/16/content_2835101.htm.

[2] 卓曉波.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”下計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)思考[J]. 高教學(xué)刊, 2017(10): 56-59.

[3] 唐坤劍, 杜廣周.“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)思考和探索[J]. 亞太教育, 2016(1): 101-102.

[4] 楊卉. 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程建設(shè)及實(shí)踐[J]. 教育教學(xué)論壇, 2016(33): 64-65.

[5] 教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì). 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求[M]. 北京: 高等教育出版社, 2016.