新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革探索

摘 要：隨著新工科建設(shè)計(jì)劃的啟動(dòng)，國(guó)內(nèi)關(guān)于新工科的研究與討論空前活躍，實(shí)踐探索已經(jīng)在路上。本文以大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)為牽引，分析新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革的意義，探索出了一些計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科在新工科背景下的改革措施。

關(guān)鍵詞：新工科；大學(xué)計(jì)算機(jī)課程；改革

大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)是以培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才為目標(biāo)的[1]。2017年6月9日，教育部在北京召開(kāi)“新工科研究與實(shí)踐專(zhuān)家組成立暨第一次工作會(huì)議”，形成“北京指南”，標(biāo)志著以新工科建設(shè)為主題的高等工程教育改革進(jìn)入到一個(gè)新的階段?！靶鹿た啤钡母拍钜唤?jīng)提出就受到工程教育界的廣泛關(guān)注，被稱(chēng)為我國(guó)工程教育的新革命。如何探索新工科背景下綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力在大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)中的體現(xiàn)，事實(shí)上這應(yīng)當(dāng)是一個(gè)亟需改革探索的問(wèn)題。為此，本文結(jié)合有關(guān)新工科的討論，就新工科背景下的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革做以探索。

1 研究新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革的重要意義

互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新科技快速改變著現(xiàn)代工業(yè)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和勞動(dòng)力市場(chǎng)。國(guó)家實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”、“一帶一路”、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，為中國(guó)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新機(jī)遇、注入了新動(dòng)力。從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到轉(zhuǎn)化成技術(shù)或產(chǎn)品的時(shí)間不斷縮短，知識(shí)更新和新知識(shí)產(chǎn)生的速度不斷加快，這些發(fā)展和變化對(duì)現(xiàn)代工程技術(shù)人才的知識(shí)、能力和技能、職業(yè)素質(zhì)和視野都提出了新要求。為了支撐快速發(fā)展的新經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)新型工程創(chuàng)新人才，高等工程教育必須進(jìn)行全面、深刻的改革和創(chuàng)新，尤其是大學(xué)計(jì)算機(jī)課程亟需新思維、新理念，全面創(chuàng)新教育模式，培養(yǎng)綜合素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

因此，傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)模式已不能夠適應(yīng)新工科背景下復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求。合理利用先進(jìn)技術(shù)，在傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上，探索新型教學(xué)模式，對(duì)于培養(yǎng)具有一定信息素養(yǎng)、文化水平和創(chuàng)新能力的新型人才具有重要意義。

2 大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

雖然大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的重要性得到認(rèn)可，但目前的種種現(xiàn)象表明，我國(guó)傳統(tǒng)的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)已陷入了危機(jī)之中。在各高校的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程中，都存在以下普遍現(xiàn)象：首先，在高校方面，一些高校的教學(xué)主管部門(mén)直接質(zhì)疑設(shè)置大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的必要性。很多高校都已經(jīng)縮減了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)和學(xué)分，有的學(xué)校只保留了程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程，或者將《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程從必修改為選修，個(gè)別院校甚至取消了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程。有的專(zhuān)業(yè)學(xué)院對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)教學(xué)效果不滿(mǎn)意，認(rèn)為對(duì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)和研究幫助不大。對(duì)于將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革，也沒(méi)有表現(xiàn)出積極配合的態(tài)度和意愿。其次，在教師方面，在很多大學(xué)中，大學(xué)計(jì)算機(jī)課程事實(shí)上已淪為雞肋，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)從事大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的老師，臨時(shí)安排計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)教師或研究生來(lái)完成教學(xué)任務(wù)。由于許多學(xué)校基礎(chǔ)課教學(xué)改革任務(wù)繁重，但成果與職稱(chēng)評(píng)定條件不掛鉤，導(dǎo)致大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教師不愿意投入更多的時(shí)間和精力。最后，在學(xué)生方面，大學(xué)生普遍對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程不感興趣。有些學(xué)生就直接質(zhì)疑大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的必要性，教師經(jīng)常被問(wèn)到的問(wèn)題就是“我是生物專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，為什么要學(xué)習(xí)編程？”各種問(wèn)卷調(diào)查也表明，學(xué)生認(rèn)為計(jì)算機(jī)對(duì)學(xué)業(yè)和生活很重要，但大學(xué)計(jì)算機(jī)課程則不是他們想要的。

3 新工科背景下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革策略

3.1 新工科背景下擴(kuò)展多學(xué)科交叉融合

大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的背景學(xué)科是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，而且該學(xué)科從理論上的圖靈機(jī)到現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)僅有百年，但是其對(duì)各個(gè)學(xué)科研究意義絕不低于其自身的工具性意義。

多學(xué)科交叉融合是新工科專(zhuān)業(yè)最主要的特征之一，每個(gè)新工科專(zhuān)業(yè)需要制定能夠支持本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的多學(xué)科交叉融合的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案。而計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)作為發(fā)展最快的學(xué)科開(kāi)創(chuàng)了信息時(shí)代，其方法論特性直接滲透和影響到一些學(xué)科，并延伸到各個(gè)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域。例如計(jì)算數(shù)學(xué)是研究如何用計(jì)算機(jī)解決各種數(shù)學(xué)問(wèn)題的科學(xué)，它的學(xué)科方向是提出和研究求解各種數(shù)學(xué)問(wèn)題的高效而穩(wěn)定的算法，主要研究與各類(lèi)科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算相關(guān)的計(jì)算方法，對(duì)各種算法及其應(yīng)用進(jìn)行理論和數(shù)值分析，設(shè)計(jì)和研究用數(shù)值模擬方法來(lái)代替某些耗資巨大甚至是難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，研制專(zhuān)用或通用科學(xué)工程應(yīng)用軟件和數(shù)值軟件等。計(jì)算數(shù)學(xué)與其他領(lǐng)域交叉滲透，形成了諸如計(jì)算力學(xué)、計(jì)算物理、計(jì)算化學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等一批交叉學(xué)科，在自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、工程技術(shù)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域取得了廣泛的研究成果。

更重要的是隨著云計(jì)算、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、普適計(jì)算、移動(dòng)通訊這些新技術(shù)的迅速發(fā)展，使得人們?nèi)ゾ幹埔粋€(gè)程序的任務(wù)將會(huì)被尋找一個(gè)程序的任務(wù)所替代[2]。例如當(dāng)前移動(dòng)技術(shù)日趨成熟帶來(lái)的就是移動(dòng)學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)理論的新進(jìn)展。正是由于學(xué)科知識(shí)體系的有機(jī)關(guān)聯(lián)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)在理論和實(shí)踐上的成果帶來(lái)了相關(guān)學(xué)科的活躍與繁榮。

3.2 新工科背景下提升教師任職要求

新工科背景下對(duì)教師的任職要求上強(qiáng)調(diào)多學(xué)科專(zhuān)業(yè)的交叉融合和學(xué)科專(zhuān)業(yè)的產(chǎn)業(yè)性。首先，在知識(shí)面上，不僅要拓展到除了大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)任務(wù)之外的所有相關(guān)課程和學(xué)科專(zhuān)業(yè)上，還要關(guān)注一些新興、交叉和前沿學(xué)科，尤其是與云計(jì)算、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等一些新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。其次，要求教師了解新技術(shù)和先進(jìn)工程設(shè)備的使用，掌握應(yīng)對(duì)新產(chǎn)業(yè)問(wèn)題的有效方式，積累解決各類(lèi)前沿問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。第三，在產(chǎn)業(yè)能力上，除了具備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)研究能力外，還要具備運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)、原理和方法解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，以及應(yīng)對(duì)、挑戰(zhàn)和處理未來(lái)問(wèn)題的能力。在教學(xué)能力水平上，不僅對(duì)教育理念、教育研究能力、教學(xué)學(xué)術(shù)水平、實(shí)踐教學(xué)能力有要求，還要強(qiáng)調(diào)“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)和信息技術(shù)的應(yīng)用。

3.3 新工科背景下創(chuàng)新教育教學(xué)方法

新工科背景下大力推行基于問(wèn)題的探究式學(xué)習(xí)、基于案例的討論式學(xué)習(xí)和基于項(xiàng)目的參與式學(xué)習(xí)等研究性學(xué)習(xí)方法，對(duì)于學(xué)生知識(shí)的獲取、應(yīng)用和創(chuàng)新、工程能力的培養(yǎng)和提高、社會(huì)能力的培養(yǎng)和提高以及綜合素質(zhì)的養(yǎng)成和提升具有明顯的成效[3]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、信息技術(shù)和優(yōu)質(zhì)在線教育資源的發(fā)展，為創(chuàng)新工程教育教學(xué)方法創(chuàng)造了極佳的條件，需要在新工科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中予以充分利用。首先，在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，一方面充分運(yùn)用各種優(yōu)質(zhì)在線教育資源，另一方面將混合式教學(xué)等教學(xué)方式與研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，以最大限度地發(fā)揮線上線下、課內(nèi)課外以及教師、學(xué)生在教與學(xué)上的作用。其次，充分運(yùn)用虛擬仿真、人工智能等信息技術(shù)支持研究性學(xué)習(xí)，加深學(xué)生理解，提高研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)效率和效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的改革是一項(xiàng)深入而持久的工作，為了適應(yīng)在新工科背景下的改革，應(yīng)發(fā)揮人才培養(yǎng)、科學(xué)研究及技術(shù)攻關(guān)能力的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢(shì)，以期培養(yǎng)適應(yīng)新形勢(shì)的高端創(chuàng)新型人才。其中最重要的是，改革的思想應(yīng)是“以學(xué)生為本”，盡可能地使學(xué)生掌握更多、更新、更實(shí)用的知識(shí)和技術(shù)。為此，對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容的選取、授課方法的改進(jìn)等方面還有許多可探討的地方。

參考文獻(xiàn)

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[2]李廉.以計(jì)算思維培養(yǎng)為導(dǎo)向深化大學(xué)計(jì)算機(jī)課程改革[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2013（4）：7.

[3]林健.面向卓越工程師培養(yǎng)的研究性學(xué)習(xí)[J].高等工程教育研究，2011（6）.

作者簡(jiǎn)介

劉哲，陸軍邊海防學(xué)院工程基礎(chǔ)系信息工程教研室，助教。