與專業(yè)相融合的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革研究

劉嘯 張傳慶 聶黎生

摘要：針對(duì)理工科人才培養(yǎng)的需求，分析總結(jié)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的必要性，提出了目前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)與學(xué)科專業(yè)聯(lián)系不密切的問(wèn)題，通過(guò)行業(yè)內(nèi)計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展的現(xiàn)狀得出計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)與相關(guān)專業(yè)融合的切入點(diǎn)，給出課程改革中應(yīng)該增加的課程模塊內(nèi)容，并提出基于翻轉(zhuǎn)課堂的線上線下教學(xué)模式。對(duì)本科院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);課程改革;專業(yè)融合;翻轉(zhuǎn)課堂;理工科

中圖分類號(hào)：G434? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）23-0114-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Research on the Reform of Computer Basic Course Integrated with the Major

LIU Xiao1， ZHANG Chuan-qing2， NIE Li-sheng1

（1. School of Education Intelligent Technology， Jiangsu Normal University， Xuzhou 221116， China; 2. Logistics Management Office， Jiangsu Normal University， Xuzhou 221116， China）

Abstract： Analyses the demand of the cultivation of talents in science and engineering， summarizes the necessity of computer basis teaching， puts forward the basic computer teaching and the close contact of disciplines， through industry development present situation of computer application basic computer teaching and related professional integration of the breakthrough point， given should increase the course module content in the curriculum reform， and put forward based on turning the classroom online teaching mode. This paper probes into the reform of computer basic teaching in universities.

Key words： basis of computer; course reform; combination with specialty; flipped classroom; science and engineering

1 引言

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是面向高等院校非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的公共必修課程，其教學(xué)目標(biāo)是全面培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平和使用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力。由于大多數(shù)院校的新生入學(xué)時(shí)都已經(jīng)初步具備了一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，因此對(duì)本門課程的開(kāi)設(shè)始終存在著一些疑問(wèn)。目前大多數(shù)院校的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容以辦公套件的教學(xué)為主，學(xué)生對(duì)課程的興趣不易調(diào)動(dòng)，與專業(yè)相融合進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和方案的調(diào)整不失為一個(gè)好的研究方向。下文以作者所在學(xué)校生命科學(xué)學(xué)院若干專業(yè)為切入點(diǎn)，討論與專業(yè)相融合的課程改革思路。

2 開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的必要性

在大學(xué)本科階段對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程是很有必要的，從以下幾點(diǎn)可以得到這個(gè)結(jié)論。

從人才培養(yǎng)角度看，2015年11月28日，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)正式發(fā)布《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》。明確提出高校要科學(xué)、系統(tǒng)地構(gòu)建計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的“能力體系—知識(shí)體系—課程體系”。其中突出強(qiáng)調(diào)了《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程在整個(gè)課程體系中的基礎(chǔ)性地位和作用?！洞髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》作為各高校普遍開(kāi)設(shè)的必修課程，有著無(wú)可比擬的重要地位。開(kāi)設(shè)這門課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的操作技能、信息素養(yǎng)和計(jì)算思維，該門課程講授的知識(shí)，諸如進(jìn)制轉(zhuǎn)換、ASCII碼表示以及數(shù)據(jù)的分類等，對(duì)后續(xù)計(jì)算機(jī)課程尤其是程序設(shè)計(jì)類課程起到重要的鋪墊作用。如果學(xué)生沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，將對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)造成疑惑，帶來(lái)學(xué)習(xí)上的困難。

從工作實(shí)際看，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展迅速。為了適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)和信息社會(huì)發(fā)展的需要，熟練操作和應(yīng)用計(jì)算機(jī)已成為人們必須具備的一種基本技能。許多單位、部門已把掌握一定的計(jì)算機(jī)知識(shí)和應(yīng)用技能作為職務(wù)晉升、職稱評(píng)定、上崗資格的重要依據(jù)之一。本課程所涵蓋的實(shí)踐操作內(nèi)容滿足了對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)技能培養(yǎng)的需求，尤其是本課程中辦公軟件的高級(jí)應(yīng)用操作對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的提高提供了切實(shí)的保障。

從當(dāng)前就業(yè)角度看，很多領(lǐng)域都要求畢業(yè)生取得計(jì)算機(jī)等級(jí)考試證書(shū)。比如報(bào)考公務(wù)員、事業(yè)單位編制，教師招聘等，都明確要求取得全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)及以上證書(shū);再者上海等地落戶就業(yè)申請(qǐng)一次性提交的申請(qǐng)材料亦要求計(jì)算機(jī)等級(jí)證書(shū)。本課程中的理論知識(shí)和實(shí)踐操作正好對(duì)應(yīng)了全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試中相關(guān)類別的一級(jí)、二級(jí)考試內(nèi)容，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生獲得相應(yīng)的計(jì)算機(jī)等級(jí)證書(shū)。

從我校學(xué)生信息素養(yǎng)看，我校教務(wù)處在每年開(kāi)學(xué)初會(huì)組織大一新生進(jìn)行計(jì)算機(jī)免修考試。該方案自實(shí)施以來(lái)，雖然歷年學(xué)生報(bào)名考試熱情高漲，但是能夠達(dá)到免修標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)生每年從未超過(guò)五人。說(shuō)明我校新生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和信息素養(yǎng)總體水平不高，仍然需要通過(guò)系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平。

3 課程改革的原因

隨著新興信息技術(shù)與各行業(yè)、領(lǐng)域的深度融合，各學(xué)科專業(yè)對(duì)計(jì)算思維、信息素養(yǎng)的培養(yǎng)需求急劇增加。目前，我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)著重于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和通用技能的培養(yǎng)，與學(xué)科專業(yè)的結(jié)合不夠緊密，教學(xué)目標(biāo)傾向于統(tǒng)一化，沒(méi)有充分體現(xiàn)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)對(duì)各學(xué)科人才培養(yǎng)的支持與影響。依據(jù)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)編制的白皮書(shū)，即《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》，按照通識(shí)教育與專業(yè)教育相融合的培養(yǎng)理念，我們將完善大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，其教學(xué)體系要依據(jù)與學(xué)科專業(yè)緊密關(guān)聯(lián)的角度來(lái)進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)一步明晰通過(guò)該課程學(xué)習(xí)我院學(xué)生應(yīng)獲得的知識(shí)、素質(zhì)與能力。

生命科學(xué)學(xué)院設(shè)本科專業(yè)方向有生物科學(xué)（師范）、生物技術(shù)和生物制藥，仔細(xì)研讀我院2018版人才培養(yǎng)方案后總結(jié)各專業(yè)對(duì)于學(xué)生計(jì)算機(jī)方面的能力培養(yǎng)要求如下。生物科學(xué)（師范）：具備較為扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)方面的基礎(chǔ)理論及知識(shí)，同時(shí)具有計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，具有一定的計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)應(yīng)用的能力;生物技術(shù)：具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等方面的知識(shí)和較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)操作技術(shù)，具有一定的計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)應(yīng)用的能力;生物制藥：掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)跟蹤并獲取信息的方法。各專業(yè)對(duì)于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)的需求主要是使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)、較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和計(jì)算思維，進(jìn)而能夠解決專業(yè)問(wèn)題。因此，生命科學(xué)學(xué)院的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容要突出計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本專業(yè)技能相結(jié)合，為后續(xù)本專業(yè)涉及的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)分析、定量化、建模等應(yīng)用打好基礎(chǔ)，其中生物科學(xué)（師范）專業(yè)還要有對(duì)師范生教育教學(xué)能力方面的培養(yǎng)，優(yōu)質(zhì)幻燈片課件的制作、慕課及微課的設(shè)計(jì)與制作也必不可少。

4 行業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及教學(xué)改革的切入點(diǎn)

2018年5月，第六屆數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)與生命科學(xué)交叉研究青年學(xué)者論壇在北京成功舉辦。本論壇旨在加強(qiáng)從事 “數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)與生命科學(xué)交叉研究”青年學(xué)者之間的聯(lián)系，交流生命科學(xué)與計(jì)算生物學(xué)研究領(lǐng)域的最新成果，了解相關(guān)國(guó)際發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究熱點(diǎn)，促進(jìn)我國(guó)數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)與生命科學(xué)交叉研究與應(yīng)用實(shí)踐的更好發(fā)展。由此可見(jiàn)生命科學(xué)的研究和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用密不可分。

當(dāng)今的時(shí)代生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)皆在迅猛發(fā)展，與生物專業(yè)相融合的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革要找到一個(gè)合適的切入點(diǎn)。兩個(gè)領(lǐng)域的交叉，尤其是計(jì)算機(jī)在生命科學(xué)中的應(yīng)用日趨廣泛和深入，基礎(chǔ)生物學(xué)和計(jì)算機(jī)密切相關(guān)。在生物學(xué)研究方面，計(jì)算機(jī)可利用經(jīng)典力學(xué)定律模擬微觀分子的相互作用，存儲(chǔ)和管理海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)掘隱含于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的自然規(guī)律。

生命科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，計(jì)算機(jī)自投入應(yīng)用以來(lái)即在實(shí)驗(yàn)科學(xué)中發(fā)揮著作用，承擔(dān)了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理以及分析，一些適合于不同類型生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的軟件包紛紛問(wèn)世，為科研人員的實(shí)驗(yàn)提供了巨大的方便。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)兩個(gè)分支為分子生物學(xué)提供了其必需的高性能計(jì)算平臺(tái);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為其創(chuàng)建了高帶寬的分布式計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境;算法研究和軟件工程則直接涉及分子生物學(xué)工具與軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā);數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為生物學(xué)信息的存儲(chǔ)檢索提供了有效手段。以上這些計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的理論和應(yīng)用技術(shù)可以作為不錯(cuò)的課程內(nèi)容改革的切入點(diǎn)。

5 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程與專業(yè)相融合應(yīng)該增加的模塊內(nèi)容

開(kāi)設(shè)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的目的是以計(jì)算機(jī)作為輔助工具，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)及其相關(guān)知識(shí)解決本專業(yè)實(shí)際問(wèn)題的能力，所以教學(xué)內(nèi)容應(yīng)將專業(yè)需要用的一些計(jì)算機(jī)知識(shí)融入計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中。首先，除計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的基本教學(xué)模塊外各專業(yè)增加生物學(xué)軟件包簡(jiǎn)介，例如Emboss;其次，生物科學(xué)（師范）專業(yè)學(xué)生應(yīng)加強(qiáng)課件、微課、慕課制作方面所涉及的內(nèi)容，比如音視頻編輯軟件、網(wǎng)頁(yè)制作軟件的簡(jiǎn)介，以及各大課件、微課、慕課資源平臺(tái)的介紹;生物技術(shù)專業(yè)要求學(xué)生有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理方面的技能，建議加強(qiáng)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)類軟件的介紹。

通過(guò)調(diào)研，為了滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求，在教學(xué)和各種實(shí)驗(yàn)練習(xí)中常用的軟件有如下幾種，見(jiàn)表1：

為了確保課程改革的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)使用翻轉(zhuǎn)課堂的理念，重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學(xué)，著力開(kāi)發(fā)數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，深度融合線上線下教學(xué)優(yōu)勢(shì)，拓展學(xué)習(xí)模式和空間。其中線下和線上具體實(shí)施如下。

1）線下部分

在課程理論部分增加以下內(nèi)容：計(jì)算思維的內(nèi)容，介紹計(jì)算思維的概念，計(jì)算思維的現(xiàn)狀及計(jì)算思維的應(yīng)用等;在計(jì)算機(jī)應(yīng)用部分增加與我院各專業(yè)相融合的計(jì)算機(jī)應(yīng)用模塊，在課堂上介紹與專業(yè)相融合的2到3種軟件工具，其他工具在線上提供學(xué)習(xí)鏈接;案例與專業(yè)相融合。

2）線上部分

在線選修課程的設(shè)計(jì)，以及案例庫(kù)，網(wǎng)址庫(kù)，共享軟件庫(kù)，參考資料庫(kù)等資源的提供。

通過(guò)初步調(diào)研，為了提升和改進(jìn)公共課教學(xué)質(zhì)量，并進(jìn)一步推動(dòng)大學(xué)計(jì)算基礎(chǔ)課程改革，針對(duì)理工類學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀和學(xué)生實(shí)際出發(fā)，設(shè)計(jì)如下選課方案，見(jiàn)表2。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程以與專業(yè)相融合為方向進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，提升了學(xué)生對(duì)本門課程的興趣，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)在計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)。

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