以賦能為目標的大學計算機基礎混合式教學改革實踐

劉才華 姜洋 李俊生

摘? 要： 針對大學計算機基礎課程如何賦能，以及如何適應計算機新技術升級要求的問題，分析計算機基礎課程改革必要性。從教學目標、教學內容、教學模式和目標考核方面介紹計算機基礎課程混合式教學的改革方案，通過實踐說明教學改革效果。文章所做的有益探索，可為其他公共計算機基礎課程提供改革思路。

關鍵詞： 大學計算機基礎; 賦能教育; 課程建設; 計算機新技術; 混合教學模式

中圖分類號：G434? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）12-114-04

Abstract： Aiming at the issues of how to make the college basic computer courses enabling， and make the courses adapt to the requirements of the upgrading of new computer technology， this paper analyzes the necessity of the reform of computer basic courses. The reform scheme with blended teaching of computer basic course is introduced from the aspects of teaching objectives， teaching contents， teaching mode and objective assessment， and the effect of teaching reform through practice is described. The beneficial exploration in this paper can provide reform ideas for other public computer basic courses.

Key words： college computer fundamentals; enabling education; courses construction; new computer technology; blended teaching mode

0 引言

為了應對新一輪工業(yè)革命與產業(yè)變革對高等教育的挑戰(zhàn)，成果導向教育已經逐漸成為多個國家教育改革的主流理念[1]。成果導向核心內涵之一就是強調能力本位，注重學生能力的培養(yǎng)。我國正在推進的教育工程認證、新工科等教育改革，均強調以學生為中心，以產出為導向，提升學生的知識、能力和素質，形成了以賦能教育為核心的新一輪教育改革大潮[2-4]。賦能即賦予對象能力或者能量，教師必須對學生畢業(yè)時應達到的能力及水平有清楚的構想，然后尋求設計適宜的教育結構來保證學生達到這些預期目標。

計算機技術的迅猛發(fā)展，也帶動了教育改革的發(fā)展，以“云大物移智鏈”等為代表的計算機科學新技術已經成為未來新技術革命的核心競爭力。2017年7月國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確國家正在推動人工智能相關學科發(fā)展、技術創(chuàng)新等，以期各領域向智能化躍升，爭取在未來國際競爭中占據優(yōu)勢地位，帶動新一輪產業(yè)變革。2019年10月，習近平在中央政治局集中學習中指出，要把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的突破口，加快推動區(qū)塊鏈技術和產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。新一代的計算機相關技術涉及多個行業(yè)的革新，是未來多個專業(yè)學生需要了解的基本技術。

1 大學計算機基礎課程現狀分析

大學計算機課程，是面向全校非計算機專業(yè)的必修課程，肩負著計算機基礎知識傳遞、計算機基礎技能培養(yǎng)以及計算思維能力培養(yǎng)的重要使命。課程目前存在以下問題：

1.1 教學方法注重知識傳遞

在知識爆炸的年代，知識正在指數級增長，教師無法傳授全部的知識給學生。同時，現代社會獲取信息知識的途徑豐富，學生完全有能力自主學習一部分知識。本文針對學生對知識的傳遞方式，以及學生能力培養(yǎng)的調研發(fā)現，83.34%的學生更傾向于能力的培養(yǎng)和提升，而不是單純的被傳授知識?？梢妼W生的思維方式已經發(fā)生了改變，更注重在學習過程中能否獲得分析、歸納、解決問題的學習能力。但僅僅鍛煉學生的學習能力還是不夠的，應充分發(fā)揮課程作用，鍛煉學生團隊協作、信息素養(yǎng)、計算思維等多維能力的全面提升。

1.2 教學內容需與時俱進

目前針對計算機基礎課程的改革多在改革教學模式，教學內容雖然不盡相同，但是大同小異，并無根本性的改變。新時代信息技術發(fā)展迅速，計算機的基礎知識也應該隨著技術的更新普及而更新。同時，新技術的變革往往伴隨的不是單一行業(yè)而是全行業(yè)的變革與知識更新，即計算機知識具有全行業(yè)屬性，新技術可以應用到各個行業(yè)。我們也要結合課程、專業(yè)進行人工智能等新技術相關內容的補充，盡量提升各行業(yè)人才對計算機新技術的認知水平。

1.3 混合教學模式需要完善

隨著計算機基礎教育改革的發(fā)展以及MOOC等教學方式的普及，很多學校的大學計算機基礎課程均采用開放課程的方式來上課，MOOC形式教學要求學生具備較好的自我管理能力。隨之而來的問題是很多學生并未按照要求進行學習，實際教學效果很差。因此，需要對教學模式的設計更加完善立體化，通過多種手段來保證教學效果。

教育理念改革熱潮以及新技術的快速發(fā)展對大學計算機課程的教學模式、教學手段以及教學內容均提出了新的要求。教學理念要與國家政策方針保持一致性，教學模式手段要與時俱進，教學內容要滿足各行業(yè)的計算機知識升級需求。因此，以賦能為目標的大學計算機基礎課程改革具有重要的研究意義。

2 計算機基礎教學改革方案

2.1 教學目標設計

根據所述改革方向，可以將大學計算機基礎課程的教學目標設計為3個，主要注重學生的賦能培養(yǎng)，具體如下：

⑴ 計算機知識掌握能力。具體包括了解計算機的發(fā)展歷史、計算機的應用、計算機發(fā)展趨勢與計算機研究新熱點，了解計算機安全知識;掌握計算機編碼知識;理解計算機軟硬件知識;了解網絡基礎知識;掌握利用計算機對數據的獲取、處理和呈現方法;理解人工智能技術基本理論和實際應用;理解大數據技術基本理論和實際應用;理解物聯網技術基本理論和實際應用。

⑵ 培養(yǎng)自主學習能力、信息組織能力、計算機新技術的應用能力，提高信息素養(yǎng)。這部分主要通過大規(guī)模在線課堂以及翻轉課堂形式實現。

⑶ 培養(yǎng)計算素養(yǎng)，逐步構建計算思維能力。要培養(yǎng)學生基本的算法與編程思維進而實現學生分析和解決問題能力，構建計算機思維能力。

2.2 教學內容設計

根據對應的教學目標，在總課時不變的情況下，重新設定的教學內容以及教學方式見表1，保留大部分的教學內容，將部分教學內容挪到SPOC上學習，教師加強對學生學習過程的監(jiān)督。同時，通過翻轉課堂方式進一步檢驗相應知識的學習。最后，增加12學時的新技術講座內容，并鼓勵學生自主學習新技術相關知識。

2.3 教學模式設計

根據教學目標以及教學內容所設計的一種混合教學模式如圖1所示。教學方法主要包括SPOC教學、實驗實做、翻轉課堂以及新知識的講解。

⑴ SPOC教學主要通過MOOC方式實現學生的網上自主學習，學生可以充分利用碎片化的時間進行學習，教師對教學中的問題有集中的答疑講解。教師注重學生平時的學習表現，并結合其平時表現與期末考試的成績，評價學生對于基礎知識的掌握程度。通過自主的在線學習不僅鍛煉了學生自我管理、自主學習能力，還使學生可以很好地利用碎片化的時間，提升時間管理能力。

⑵ 實驗實做環(huán)節(jié)則主要針對Office操作以及Python編程部分制作一些操作案例。雖然學生平時接觸辦公軟件較多，但是學生只會一些基礎的功能，缺少對辦公軟件高級功能的系統性學習。辦公軟件的系統使用可以提升學生對辦公軟件的掌握程度，大幅提升工作效率。同時，通過對算法與編程的實際練習促進學生具備分析、解決乃至評價更新問題的能力。學生通過具體的案例，可以完成必備技能及計算思維能力的培養(yǎng)。

⑶ 翻轉課堂的部分，通過設計與SPOC教學內容相關的擴展性題目，考察學生對于知識的掌握能力。通過分組匯報的形式，學生經歷了協作搜集、討論、歸納到最后講解的信息處理全過程，可以全面提升學習的團隊協作以及信息素養(yǎng)能力。

⑷ 新技術講解，采用講座普及的方式，因為新技術往往缺少系統的信息材料，需要由老師來進行信息的歸納形成針對學生講座性質的導論式課程，通過學習新技術擴展了同學們的視野，并鼓勵學生將新技術與自身專業(yè)知識融合進行創(chuàng)新提高，進而實現知識提升。

2.4 課程目標達成考核設計

課程的評價由平時成績、平時課堂表現以及期末考試三個部分組成，具體見表2。

3 教學改革效果分析

經過一個學期的教學改革之后，學生考試成績由原來的平均成績66分，方差9.23，變?yōu)槠骄?9.65，方差8.87。兩次考試均為上機考試，學生從題庫隨機抽取題目，具有很好的可比性。兩年的翻轉課堂平均成績、平時成績基本持平。究其原因可能是以下幾點：①翻轉課堂效果好，學生開闊了眼界，增強了學習計算機的興趣;②對于實驗作業(yè)以及MOOC要求更嚴格，確保了學生對于知識點的掌握;③通過對新技術的講解，引導學生結合自身專業(yè)思考“人工智能+”等概念，思考未來計算機與自身專業(yè)的融合發(fā)展，培養(yǎng)學生學習計算機專業(yè)知識的熱情。

對本次教學方式實施之后學生的考試成績情況進行了相應的分析，具體課程目標的達成度如圖所示。課程目標1：達成度為83.1% ，表明本班學生已經掌握計算機的基本概念、原理，能夠動手操作，仍需加強學生對計算機新技術的掌握。課程目標2：達成度為85.6%，表明學生信息素養(yǎng)方面有顯著提升，制作文稿質量也較上年有提升，自主學習保持的比較好。在下輪課程的實施過程中，應該增加一些信息新技術講解與應用教學環(huán)節(jié)。課程目標3：該課程目標主要是通過實際操作以及python初步編程來達成的，達成度顯示為89.7%，說明學生可以很好地使用算法基本理論進行簡單編程，實現對于學生計算思維的培養(yǎng)。下一步要增加問題的復雜度，提升學生解決更復雜問題的能力。

對授班級進行了課程設置情況的調查，共收到92份有效的課程評價反饋，具體情況見表5。通過調研發(fā)現：①在教學內容方面90%同學認為增加新的內容帶來了益處，希望增加相關新技術的學習;②在教學方式方面，大約83.34%以上的同學是認同MOOC/SPOC的上課方式，說明目前MOOC已經得到了大部分同學的認可，但是要做好答疑的環(huán)節(jié);另外同學認為可以提升自己的能力，主要的提升在于時間管理能力以及自主學習能力;③67.78%的同學認為翻轉課堂確實帶來了能力的提升，主要的能力提升在于團隊協作、搜集整理信息以及匯報交流。翻轉課堂的方式有待設計更好的方式方法保證翻轉課堂的質量。本文搜集了學生對于新技術的感興趣程度，按照感興趣程度分別為人工智能90%，大數據74.4%，物聯網56.67%，云計算55.56%，區(qū)塊鏈31.11%。有趣的是學生對新技術的感興趣程度與新技術的流行程度是相關的，但是部分新技術學生可以查閱的資料有限，教師需要進行必要的講授。

4 結束語

混合模式的大學計算機基礎課程教學方法，通過SPOC+翻轉課堂+案例實做+新技術講座的方式，既保證了教學過程中學生能力的培養(yǎng)又兼顧了學生對于知識升級的需求。除了教學模式方法，在配套的學生評價部分設計了相應的考核方式，以保證新教學模式下學生的學習效果。通過調研分析發(fā)現，該教學流程設計獲得了學生的認可，并以較高的達成度完成了所設計的教學目標。

參考文獻（References）：

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