高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革探索

呂云山　栗強(qiáng)強(qiáng)

【摘要】交叉融合是新工科的核心，計(jì)算思維融合不同專(zhuān)業(yè)，為新工科建設(shè)提供了一條現(xiàn)實(shí)可行的途徑。隨著新工科建設(shè)的不斷開(kāi)展和深入，必將建立起一系列以計(jì)算思維為核心的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系及與專(zhuān)業(yè)結(jié)合的課程教學(xué)體系。因此，計(jì)算思維是每個(gè)大學(xué)生必須掌握的基本技能。高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)基礎(chǔ)課程內(nèi)容改革也將圍繞“計(jì)算思維”能力的培養(yǎng)，調(diào)整優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)，達(dá)到新工科背景下計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的要求。

【關(guān)鍵詞】高校;計(jì)算機(jī);教學(xué)改革

一、背景

2017年2月，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》，“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目正式啟動(dòng)，迅速成為當(dāng)前高等教育關(guān)注的熱點(diǎn)，也成為新時(shí)代高等教育教學(xué)改革的新方向。2018年教育部發(fā)布《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，這意味著新工科教學(xué)改革全面開(kāi)始。新工科的研究和實(shí)踐將圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系展開(kāi)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用層出不窮，對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用的要求也逐步提高。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是高等學(xué)校通識(shí)教育的重要組成部分，主要任務(wù)已由培養(yǎng)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)及基本應(yīng)用轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，使學(xué)生具備應(yīng)用信息技術(shù)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)、模擬和求解的能力。

目前，高校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程均面向全校大一新生開(kāi)設(shè)，知識(shí)體系結(jié)構(gòu)按照以往要求設(shè)置，教學(xué)模式按照傳統(tǒng)要求開(kāi)展，在“新工科”視角下，高等教育中大部分應(yīng)用型本科高校在面向大一新生進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)時(shí)，還不能達(dá)到與之匹配的計(jì)算機(jī)問(wèn)題求解能力培養(yǎng)課程體系。因此，進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育教學(xué)方式，培養(yǎng)具有“計(jì)算思維”的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，有著十分重要的意義。

二、存在的問(wèn)題

結(jié)合我國(guó)工程教育的理念和要求，目前很多應(yīng)用型本科高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育存在以下不足：

（一）與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)脫節(jié)

長(zhǎng)期以來(lái)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容設(shè)置定位為面向大一新生的通識(shí)課程，較少考慮本門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的支撐，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)內(nèi)容理解不深入、不透徹，在后續(xù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)時(shí)無(wú)法對(duì)本門(mén)課程進(jìn)行有效呼應(yīng)和理解，無(wú)法很好地做到課程之間的銜接，可能導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生學(xué)而無(wú)用想法。而且，當(dāng)前的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)并未能讓學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)科學(xué)作為一門(mén)學(xué)科的重要性和系統(tǒng)性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維方式與工程實(shí)踐能力。

（二）教學(xué)模式落伍

目前，大部分院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本依照傳統(tǒng)的教學(xué)方法，大部分教師采用“計(jì)算機(jī)+投影儀”教學(xué)模式進(jìn)行灌溉式教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接受，缺乏課堂參與性與互動(dòng)性，大大降低學(xué)生的積極性。課程考核基本以計(jì)算機(jī)等級(jí)考試要求內(nèi)容為主，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)并不注重工程項(xiàng)目中計(jì)算思維的培養(yǎng)，只是關(guān)注考核內(nèi)容的練習(xí)，缺少計(jì)算思維的訓(xùn)練。

（三）教學(xué)思維陳舊

教師多年計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)形成了相對(duì)固定的教學(xué)模式和思維習(xí)慣，在教學(xué)方式、理念及手段上不能做到與時(shí)俱進(jìn)，常學(xué)常新。負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)單位由于長(zhǎng)久以來(lái)形成的慣性思維，對(duì)于教學(xué)內(nèi)容往往一成不變，也不會(huì)積極主動(dòng)對(duì)接所在高校學(xué)科專(zhuān)業(yè)的建設(shè)需求進(jìn)行課程內(nèi)容的調(diào)整。新工科背景下課程改革的推進(jìn)更加困難。

（四）學(xué)生差異性

由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和教育資源分配不均衡，學(xué)生計(jì)算機(jī)水平和能力相差大。因而，整個(gè)授課過(guò)程難以針對(duì)每一個(gè)學(xué)生指導(dǎo)到位，難以滿(mǎn)足每個(gè)學(xué)生獨(dú)立個(gè)體發(fā)展的需要。

綜上，隨著教育信息技術(shù)的快速發(fā)展和多學(xué)科融合發(fā)展的新業(yè)態(tài)的不斷涌現(xiàn)，我校也必須對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容做出相應(yīng)的調(diào)整和變革。改革不僅要重視課程體系的優(yōu)化重組和教學(xué)內(nèi)容的更新調(diào)整，還要在重視培養(yǎng)學(xué)生工程思維和綜合能力、注重學(xué)科交叉和問(wèn)題導(dǎo)向、反映學(xué)科前沿和技術(shù)進(jìn)步、體現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)需求方面有所加強(qiáng)。

三、改革措施探索

計(jì)算思維是數(shù)學(xué)思維和工程思維的相互融合，以設(shè)計(jì)和構(gòu)造為特征，以計(jì)算機(jī)學(xué)科為代表，其根本問(wèn)題是什么能被有效的自動(dòng)進(jìn)行，為了機(jī)器的自動(dòng)化，需要在抽象過(guò)程中進(jìn)行符號(hào)轉(zhuǎn)換和建立計(jì)算模型。計(jì)算思維是人的求解問(wèn)題的思維方法，不是計(jì)算機(jī)的思維方式。因此，圍繞計(jì)算思維進(jìn)行計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的改革措施有：

（一）調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)要求，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容應(yīng)結(jié)合CDIO的工程教育理念并以實(shí)踐項(xiàng)目為核心進(jìn)行調(diào)整與修改，體現(xiàn)出應(yīng)用型、工程型人才培養(yǎng)模式的特點(diǎn)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)要踐行以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，從培養(yǎng)學(xué)生的能力出發(fā)進(jìn)行課程知識(shí)體系改革，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的能力目標(biāo)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容相對(duì)陳舊，難度偏低，沒(méi)有結(jié)合實(shí)踐項(xiàng)目中的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)，已經(jīng)不適應(yīng)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)需求。在以計(jì)算思維能力培養(yǎng)為目標(biāo)的新工科計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)以工程教育為核心，將課程內(nèi)容結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景重新規(guī)劃與調(diào)整，形成應(yīng)用項(xiàng)目式教學(xué)方式。

新工科建設(shè)下的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)將圍繞工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證提出的畢業(yè)要求調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)、提高課程難度、加大實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)比例等措施，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景將課程內(nèi)容項(xiàng)目化，模塊化，注重培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力，鍛煉學(xué)生以計(jì)算思維方式解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（二）改革教學(xué)模式

結(jié)合CIDO工程教育理念并以產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE模式是工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證作為推動(dòng)高等工程教育內(nèi)涵式發(fā)展的重要舉措，將此理念和模式運(yùn)用到新工科建設(shè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中，展現(xiàn)了使用新方法解決新業(yè)態(tài)的理念。

在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的具體實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)新工科建設(shè)需求，適時(shí)引入CDIO（構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate））的工程教學(xué)理念，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計(jì)，并改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)手段和考試方式，探索出一套符合本課程實(shí)際的課程教學(xué)模式改革方案。在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上，突出工程教育的特點(diǎn)，實(shí)行理論教學(xué)、課內(nèi)實(shí)踐和課外實(shí)踐相結(jié)合的模式。

（三）創(chuàng)新教學(xué)方法與手段

根據(jù)高校辦學(xué)條件和學(xué)生情況，引入MOOC在線(xiàn)學(xué)習(xí)資源，開(kāi)設(shè)SPOC授課班級(jí)，形成“MOOC/SPOC自主在線(xiàn)學(xué)習(xí)+線(xiàn)下課堂學(xué)習(xí)”方式。在課堂教學(xué)中，以回顧上次課程主要內(nèi)容、提問(wèn)、回答作業(yè)中存在的問(wèn)題、回答學(xué)生提問(wèn)開(kāi)始，對(duì)知識(shí)梳理，保證學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容的理解;再以項(xiàng)目實(shí)踐為主，進(jìn)行課程內(nèi)容教學(xué)。以O(shè)BE（成果為導(dǎo)向的教學(xué)模式，Outcame based education）思想組織教學(xué)，以學(xué)生學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出、學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)培養(yǎng)、學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)為重點(diǎn)，同時(shí)注重理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)工程問(wèn)題、分析解決工程問(wèn)題的能力。

（四）教學(xué)質(zhì)量保障

在新工科背景下，應(yīng)用型高校的內(nèi)涵和特征對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的質(zhì)量保障體系提出新的要求。（1）計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育呈現(xiàn)“多元化”發(fā)展趨勢(shì)，專(zhuān)業(yè)學(xué)科與信息融合愈加明顯。作為我校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)基礎(chǔ)課程的授課教師也需要不斷強(qiáng)化個(gè)人的計(jì)算思維，進(jìn)一步提高個(gè)人的專(zhuān)業(yè)化水平。（2）圍繞“卓越工程師計(jì)劃”、“工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證”等人才培養(yǎng)體系的具體要求，提出多維度、過(guò)程性和開(kāi)放性的課程考核質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

因此，以當(dāng)前產(chǎn)業(yè)需求和科技發(fā)展為導(dǎo)向，建立由外部驅(qū)動(dòng)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，完善學(xué)生、教師、用人單位和校友共同參與的“以學(xué)生為中心”學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)體系，完善從學(xué)習(xí)目標(biāo)—培養(yǎng)目標(biāo)—培養(yǎng)方案—課程大綱—評(píng)價(jià)分析—課程品質(zhì)報(bào)告—改進(jìn)方案實(shí)施—學(xué)習(xí)目標(biāo)的閉環(huán)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)體系。

在“新工科”的建設(shè)中，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程面向的群體是所在高校的大一新生，是大學(xué)公共基礎(chǔ)課的重要組成部分，在學(xué)生信息技術(shù)的普及與信息素養(yǎng)的培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。基于對(duì)工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)與定位的認(rèn)識(shí)，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)新技術(shù)的發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮到計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域的深入應(yīng)用，結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)，以及各專(zhuān)業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的不同要求，本文圍繞計(jì)算思維進(jìn)行了新工科環(huán)境下計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革探索，在后續(xù)的進(jìn)一步探索中要不斷發(fā)展和完善，才能使這門(mén)課程保持旺盛長(zhǎng)久的生命力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王潤(rùn)云.計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐.教育發(fā)展研究，2003.

作者簡(jiǎn)介：

呂云山（1986-），男，漢族，重慶人，講師，重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院，研究方向：計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)、人工智能;

栗強(qiáng)強(qiáng)（1991-），男，漢族，山西晉城人，講師，重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。