基于“新工科人才的核心素質(zhì)”培養(yǎng)的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程研究與實(shí)踐

齊永波，馬曉敏，胡鳳燕，王玲玲

（煙臺(tái)大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005）

1 課程體系的演變過(guò)程——以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)為例

1.1 “三個(gè)層次”體系

三個(gè)層次教學(xué)體系本身是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)歷史上的一次重要改革，其核心內(nèi)容在于讓高校將計(jì)算機(jī)課程納入基本的基礎(chǔ)課范疇當(dāng)中明確了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)應(yīng)該達(dá)到的基本目標(biāo)，包括計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)三個(gè)方面，即我們所說(shuō)的三個(gè)層次。在這種多層次教學(xué)課程的要求之下，學(xué)?？梢愿鶕?jù)自身的發(fā)展需求和學(xué)生的能力差異，選擇不同的層次結(jié)構(gòu)和課程方案，形成較為典型的課程體系建設(shè)框架。從初期的文化基礎(chǔ)課程入手，過(guò)渡到軟件技術(shù)基礎(chǔ)和硬件技術(shù)基礎(chǔ)之后，在學(xué)生能力得到提高的過(guò)程當(dāng)中，融入信息管理和輔助設(shè)計(jì)的有關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以從根源上促進(jìn)學(xué)生能力的深度發(fā)展。

1.2 “1+X”課程體系

在進(jìn)入21世紀(jì)之后，社會(huì)信息化發(fā)展速度變得更加明顯，計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他專業(yè)知識(shí)之間形成了聯(lián)動(dòng)合作，各個(gè)專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的要求變得更加突出，呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展特點(diǎn)。無(wú)論是大學(xué)還是中小學(xué)，都將計(jì)算機(jī)教育視為一項(xiàng)基礎(chǔ)性課程，對(duì)于計(jì)算機(jī)課程的期望明顯增加。社會(huì)也高度關(guān)注學(xué)校不同類型的計(jì)算機(jī)課程建設(shè)工作，因此在2006年提出了“1+X”的課程發(fā)展方案以一門大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)必修課程為主，其他幾項(xiàng)重點(diǎn)必修或選修課程為輔助，讓學(xué)生能夠在一個(gè)更高的層次上正確認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)。例如理工科在學(xué)習(xí)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之后，會(huì)將程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等內(nèi)容融入其中，醫(yī)藥類學(xué)科會(huì)加入一些醫(yī)學(xué)成像和醫(yī)學(xué)信息分析課程，諸如此類的課程建設(shè)都滿足了計(jì)算機(jī)的專業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了融合創(chuàng)新和基礎(chǔ)教育層面的信息推廣，可正確應(yīng)對(duì)不同專業(yè)和不同層次的教育需求。

2 基礎(chǔ)課程體系的相關(guān)要求

2.1 通識(shí)課程

通識(shí)課程培養(yǎng)的是學(xué)生的基本素養(yǎng)之類課程沒有明確的專業(yè)特征，但是能夠讓學(xué)生了解到計(jì)算機(jī)相關(guān)的基本知識(shí)和程序設(shè)計(jì)方法，了解到信息技術(shù)和社會(huì)發(fā)展之間的密切聯(lián)系，此類課程往往也是入門課程，以大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)為例，這就是面向?qū)W生基本素養(yǎng)培養(yǎng)的一項(xiàng)通識(shí)課程，與計(jì)算機(jī)學(xué)科導(dǎo)論在功能定位上比較接近。

2.2 技術(shù)課程

技術(shù)課程的特點(diǎn)在于具有明確的專業(yè)指向性，需要讓學(xué)生掌握專業(yè)領(lǐng)域中的有關(guān)技術(shù)與操作能力，為今后的崗位工作打好基礎(chǔ)。例如程序設(shè)計(jì)和多媒體技術(shù)應(yīng)用就成為了技術(shù)型課程的主要組成部分，而現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展讓人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容也被納入考核要求當(dāng)中。

2.3 交叉課程

交叉課程指的是計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他專業(yè)進(jìn)行結(jié)合的基礎(chǔ)性，教學(xué)內(nèi)容從專業(yè)需求的角度充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不同特點(diǎn)，具有明確的專業(yè)化特征。面向新工科的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改進(jìn)方向應(yīng)該具備良好的系統(tǒng)支撐能力，對(duì)專業(yè)教學(xué)形成全程輔助，適應(yīng)不同層次的學(xué)生和不同專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)要求。[1]以此為基礎(chǔ)提出相應(yīng)的課程體系之后，就能基于通識(shí)教育和技術(shù)課程進(jìn)行學(xué)科交叉，建立專業(yè)化的課程框架，各個(gè)高校也可以根據(jù)人才培養(yǎng)的定位和學(xué)生能力差異，設(shè)計(jì)符合個(gè)體要求的課程。

3 課程建設(shè)的具體策略

3.1 計(jì)算機(jī)思維和技術(shù)課程的建設(shè)

加強(qiáng)這一方面的課程建設(shè)，有利于將通識(shí)課程和技術(shù)課程進(jìn)行深度融合，一方面讓學(xué)生了解到計(jì)算機(jī)的基本原理和操作方法，另一方面融入各項(xiàng)新技術(shù)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)業(yè)態(tài)的理解。此類課程在建設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，可以優(yōu)先在教學(xué)組織內(nèi)容上進(jìn)行完善，集中于行業(yè)發(fā)展的前沿性內(nèi)容增強(qiáng)對(duì)于新技術(shù)的理解和掌握。[2]正如前文提到的程序設(shè)計(jì)和人工智能應(yīng)用就是重要的課程組成元素，學(xué)校要針對(duì)新工科建設(shè)的具體要求，在教學(xué)案例和實(shí)踐內(nèi)容上進(jìn)行多方位調(diào)整。例如C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，我們可以參考美國(guó)伯克利加州大學(xué)所采取的教學(xué)體系，具體來(lái)看，就是課堂上要講述的是內(nèi)容的來(lái)龍去脈，要讓學(xué)生明白推導(dǎo)某個(gè)公式或知識(shí)點(diǎn)時(shí)遇到了哪些困難，而這些知識(shí)點(diǎn)將有怎樣的發(fā)展趨勢(shì)？在明確教學(xué)目標(biāo)之后，就要實(shí)現(xiàn)知識(shí)的理解和轉(zhuǎn)化。在講解到循環(huán)結(jié)構(gòu)的有關(guān)內(nèi)容時(shí)，一般會(huì)涉及到遞歸的說(shuō)明，遞歸是一項(xiàng)抽象的知識(shí)點(diǎn)，教師在講述的過(guò)程當(dāng)中可以運(yùn)用漢諾塔游戲作為案例，讓學(xué)習(xí)者明白遞歸方法的基本原理，然后以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)算法寫出問(wèn)題求解的程序，達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。例如煙臺(tái)大學(xué)在開設(shè)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中就融入了問(wèn)題求解的算法基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的前沿技術(shù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)

依托于學(xué)校提供的優(yōu)慕課在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，課程組建設(shè)了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程平臺(tái)，充分利用各種網(wǎng)絡(luò)資源，完善在線教學(xué)環(huán)節(jié)體系。整個(gè)平臺(tái)教學(xué)環(huán)節(jié)包括：課程通知、課程介紹、學(xué)習(xí)單元、教學(xué)資源、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、問(wèn)卷調(diào)查、課程活動(dòng)、網(wǎng)羅天下等內(nèi)容。其中學(xué)習(xí)單元主要包括知識(shí)導(dǎo)學(xué)、本章視頻、本章作業(yè)、討論話題、本章習(xí)題等，學(xué)生除了在實(shí)驗(yàn)課通過(guò)瀏覽器服務(wù)器模式進(jìn)行上機(jī)學(xué)習(xí)，也可以通過(guò)課程伴侶APP，隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。

3.3 全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)考試練習(xí)平臺(tái)的建設(shè)

依托學(xué)院自購(gòu)的萬(wàn)維全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)考試練習(xí)平臺(tái)，課程組按課程章節(jié)建設(shè)了相應(yīng)的大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目習(xí)題，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)建設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,切合各章節(jié)重點(diǎn)，細(xì)分小的操作知識(shí)點(diǎn)習(xí)題，學(xué)生在上機(jī)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)各章節(jié)的大實(shí)驗(yàn)習(xí)題的隨練隨考，掌握了相關(guān)的各知識(shí)點(diǎn)，得到技能訓(xùn)練，計(jì)算機(jī)素養(yǎng)得到提高。

3.4 交叉融合課程構(gòu)建

交叉融合課程構(gòu)建體現(xiàn)的是新時(shí)期的技術(shù)特點(diǎn)，是面向工科專業(yè)的新型交叉課程內(nèi)容。例如智能系統(tǒng)和信息產(chǎn)品設(shè)計(jì)等?？傮w來(lái)看，課程建設(shè)要高度關(guān)注實(shí)踐框架的構(gòu)建和教學(xué)方法的優(yōu)化改革，以培養(yǎng)交叉融合能力為核心，即便是面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的課程，也應(yīng)該進(jìn)行知識(shí)提煉，以此為基礎(chǔ)促進(jìn)學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐工作，覆蓋更多的知識(shí)框架。這樣一來(lái)，學(xué)生可以根據(jù)所掌握的問(wèn)題或項(xiàng)目的核心內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)手實(shí)踐，具備知識(shí)應(yīng)用能力，為后續(xù)的專業(yè)應(yīng)用打好基礎(chǔ)。[3]作為教育工作者也應(yīng)該為學(xué)生提供良好的實(shí)踐和發(fā)展空間，積極推進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的改革，在提升學(xué)生主觀能動(dòng)性的同時(shí)，建立協(xié)同學(xué)習(xí)或研究性學(xué)習(xí)機(jī)制以促進(jìn)學(xué)生的探討交流，例如北京大學(xué)在開設(shè)的基于Python 的慕課當(dāng)中就融入了機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析的相關(guān)案例，實(shí)現(xiàn)了課程知識(shí)的交叉和融合。

4 結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系建設(shè)，在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)得到不斷完善和優(yōu)化并鞏固教材成果，確定未來(lái)的課程建設(shè)思路。新工科建設(shè)背景之下，對(duì)高校計(jì)算機(jī)教學(xué)提出了新的要求，因此學(xué)校本身要關(guān)注學(xué)生的信息能力和計(jì)算思維能力培養(yǎng)重點(diǎn)，融入創(chuàng)新型課程元素，在課程分配和課程體系建設(shè)方面進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

在后續(xù)的研究當(dāng)中應(yīng)進(jìn)一步貫徹教學(xué)環(huán)節(jié)的體系建設(shè)和理念應(yīng)用，將教學(xué)改革成果體現(xiàn)在學(xué)生的能力培養(yǎng)工作當(dāng)中。