面向交通行業(yè)的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)教學(xué)改革探索

計算機學(xué)科開設(shè)有硬件、軟件、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)安全等專業(yè)課程與基礎(chǔ)課程，有著各種信息服務(wù)的特點，而立足信息學(xué)科服務(wù)交通行業(yè)無疑是交通信息方向發(fā)展的有益補充，也同樣是計算機學(xué)科發(fā)展的應(yīng)用擴充。面向交通行業(yè)的計算機學(xué)科建設(shè)有別于傳統(tǒng)的計算機學(xué)科，特別在培養(yǎng)體系與培養(yǎng)目標上出現(xiàn)了新的變化。面向交通行業(yè)的計算機學(xué)科建設(shè)改革是需要進行深入研究的課題，這也有利于立足計算機學(xué)科為其他學(xué)科發(fā)展及人才培養(yǎng)模式提供理論支持。教育部計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會在2004年就全面地對學(xué)科辦學(xué)問題進行了調(diào)研，并希望本專業(yè)的畢業(yè)生能夠具有獨立解決問題的能力和較好的動手能力，并具有扎實的理論基礎(chǔ)和理論結(jié)合實際的能力。計算機學(xué)科專業(yè)的基本能力可以歸納為計算機思維能力、算法設(shè)計與分析能力、程序設(shè)計與實現(xiàn)能力、系統(tǒng)能力[1]。系統(tǒng)能力就是指計算機系統(tǒng)的認知、分析、開發(fā)與應(yīng)用能力，也就是能夠系統(tǒng)地分析和解決問題，對系統(tǒng)進行求解。總之，培養(yǎng)學(xué)生是以服務(wù)社會為主要目標，在人才的培養(yǎng)過程中應(yīng)嚴格堅持“以學(xué)生為中心”[2]的原則。

教學(xué)改革本身是面向社會，培養(yǎng)本專業(yè)在行業(yè)中的理論與實際相結(jié)合的人才，而對于交通信息類人才的培養(yǎng)，跨域多個學(xué)科，且需要保障本專業(yè)的基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容不能受到過大的沖擊。為此，本文依托陜西省特色專業(yè)“計算機科學(xué)與技術(shù)（交通信息方向）”作為教學(xué)體系背景進行了理論研究。

一、教學(xué)構(gòu)成要素及分類方法

通過對各種教學(xué)要素進行分類及分析，可以對課程教學(xué)中的要素歸納為教師、課程、學(xué)生、方法、目標、反饋、實踐等，圖1顯示了諸要素關(guān)系。

圖1 構(gòu)成教學(xué)諸要素關(guān)系

對教學(xué)方法的研究無疑是對諸多教學(xué)要素間的關(guān)系進行研究，并找出優(yōu)化關(guān)系的過程，合理的組織教學(xué)方法[3]（如表1所示）。

二、現(xiàn)有課程教學(xué)體系分析

由于本方向具有多種行業(yè)及專業(yè)交叉的專業(yè)特點，本專業(yè)方向主要立足于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)服務(wù)于交通。專業(yè)建設(shè)中，“交通信息類核心課程”的構(gòu)建體系如圖2所示。

圖2 專業(yè)構(gòu)成課程體系

教學(xué)思想是貫穿整個教學(xué)過程中能夠聯(lián)系各個教學(xué)要素的有機構(gòu)成，需要在考慮各種教學(xué)目標與教學(xué)內(nèi)容的同時，對整個教學(xué)思想進行明確，這樣可以避免拘泥于課程的教學(xué)進入強“教”弱“用”。在對整個教學(xué)過程中對教學(xué)影響最大的3個要素是：學(xué)生的能動性、自主發(fā)現(xiàn)、學(xué)以致用。

1.學(xué)習(xí)能動性。學(xué)習(xí)能動性也叫學(xué)習(xí)自主性，這是學(xué)生主觀能動性最基本的表現(xiàn)，同時也是相信學(xué)生的一種表現(xiàn)。課程過程中，進行有效的表揚與鼓勵可對學(xué)生自主學(xué)習(xí)起到重要的作用。學(xué)生在表揚和鼓勵中能樹立自信和自尊，特別應(yīng)對付出更多努力的學(xué)生給予良好的評價。

2.自主發(fā)現(xiàn)問題。根據(jù)學(xué)生已有的認知結(jié)構(gòu)和生活經(jīng)驗，在難度不大或延伸式的案例教學(xué)中，讓學(xué)生嘗試采用自主方式掌握新的知識，為其提供獨立探索問題的空間。南宋時期陸九淵在《陸九淵集·語錄下》提到“為學(xué)患無疑，疑則有進”，強調(diào)對問題有了思考的欲望，才能激發(fā)學(xué)生對問題的探索。

3.學(xué)以致用。在教學(xué)形式上，通?？梢圆捎冒咐治觯菓?yīng)盡量做到學(xué)以致用。在內(nèi)容上還存在很多的空間，如除在課堂教學(xué)過程中采用案例講解，還可以采用實地參觀、工程分析，開展到企業(yè)實習(xí)等方式，進行理論與實際的結(jié)合。

三、教學(xué)體系改革構(gòu)建探索

教學(xué)體系改革探索中存在大量需要改革的地方，通過當前課程建設(shè)中存在的問題提出具體的建設(shè)方案，以具體反應(yīng)在改革需要建設(shè)的內(nèi)容中。

1.當前課程建設(shè)中存在的問題。①交通信息相關(guān)課程在課程體系中呈現(xiàn)多專業(yè)交叉的特點，內(nèi)容頗雜，但要在有限的教學(xué)學(xué)時內(nèi)全部傳授給學(xué)生則顯得捉襟見肘。②教學(xué)教材采用其他院校著寫教材，但由于其他院校編寫教材是以自己專業(yè)發(fā)展為背景而編寫，限制了教學(xué)需要。③課堂教學(xué)需要創(chuàng)新。傳統(tǒng)的教學(xué)方式對于信息化時代的教學(xué)環(huán)境來說顯得陳舊，需要研究如何借助互聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境與手段進行教學(xué)改革。④考核時間存在與授課、畢設(shè)、實習(xí)等時間沖突，如何協(xié)調(diào)這種沖突并做適當調(diào)整還需要探索。

2.改革建設(shè)內(nèi)容。改革的主要內(nèi)容包括教學(xué)手段及模式、課程內(nèi)容、考核制度。①交通信息方向跨專業(yè)、跨行業(yè)的特點，并且與其他課程存在有機聯(lián)系，整理出一套相關(guān)的教學(xué)方法。新教學(xué)方法應(yīng)保證教學(xué)內(nèi)容緊跟行業(yè)發(fā)展，保證教學(xué)方法適應(yīng)專業(yè)特點，保證提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)吸引力。②建立一個貫穿課程教學(xué)全過程體系，激勵與促進興趣的教學(xué)模式與考核模式。教學(xué)模式緊密與教學(xué)反饋相結(jié)合，并借助現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)手段，提高各教學(xué)要素間的信息交互速度。③建立有效的教學(xué)效果反饋機制，對不同階段方法創(chuàng)新應(yīng)用有一套合理的檢驗標準，避免出現(xiàn)負面效應(yīng)。

四、具體建設(shè)方案

建設(shè)方案的建立是對教學(xué)中的各要素進行有機融合的必要系統(tǒng)手段，建設(shè)方案包括教學(xué)方案、教學(xué)方法、教材建設(shè)以及控制手段等主要內(nèi)容。

1.教學(xué)方案的選擇。為在有限的教學(xué)時提高教學(xué)工作效率，教學(xué)方案的設(shè)計內(nèi)容應(yīng)精準對應(yīng)教學(xué)目標。教學(xué)方案的選擇通常會選擇到具有同類專業(yè)的高層次高校進行調(diào)研、交流，獲取國內(nèi)較為先進的教學(xué)與考核方法。由于在本科階段，交通信息工程方向不是單獨的本科專業(yè)，通常都依托其他學(xué)科進行專業(yè)方向的教學(xué)，故此定位均有不同。因此，與國內(nèi)在交通信息學(xué)科具有優(yōu)勢的高校進行交流，對這些高校中相似專業(yè)的了解，可以達到取長補短的目的。同時，把獲取的先進經(jīng)驗應(yīng)用到本專業(yè)方向的教學(xué)方案選擇當中，實現(xiàn)“接地”。應(yīng)對于獲取的國內(nèi)外有效教學(xué)資料整理成方案，不斷地改進與論證，以達到本專業(yè)方向應(yīng)用的目的。

2.教學(xué)方法改革。（1）啟發(fā)式教學(xué)方法。啟發(fā)式教學(xué)是通過教師的主導(dǎo)作用，即通過教師開導(dǎo)、誘導(dǎo)、引導(dǎo)，使學(xué)生達到自己主動鉆研，積極動腦，獨立探索問題并有所創(chuàng)新的效果。啟發(fā)式教學(xué)是根據(jù)學(xué)生認識的客觀規(guī)律以及學(xué)生的理解能力，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)其內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力。通過引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，鼓勵學(xué)生敢于思索、質(zhì)疑、想象、探索、爭辯、創(chuàng)新，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)教學(xué)問題、探索教學(xué)問題、解決教學(xué)問題的過程，學(xué)會運用所學(xué)知識和方法尋求解決實際問題的策略，體驗教學(xué)活動的探索與創(chuàng)造，引導(dǎo)學(xué)生成為發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者和創(chuàng)新者，使學(xué)生經(jīng)過獨立思考掌握知識，從而提高理解、分析和解決問題的能力。

（2）線上線下混合教學(xué)方法。線上、線下混合式教學(xué)模式（SPOC）是目前國際上盛行的一種全新教學(xué)模式。采用此教學(xué)模式，學(xué)生可以靈活利用手機、電腦等網(wǎng)絡(luò)終端自由選擇學(xué)習(xí)時間、地點、內(nèi)容進行學(xué)習(xí)；而教師則可利用網(wǎng)絡(luò)平臺的技術(shù)和資源，開展線上或線下的教學(xué)活動。該教學(xué)模式能夠有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索式學(xué)習(xí)的能力，促進教學(xué)質(zhì)量提高。而與MOOC教學(xué)相結(jié)合開展教學(xué)，無疑是提高教學(xué)資源、突破教學(xué)時空，完成教學(xué)資源擴展的更佳手段。

3.教材建設(shè)。針對教學(xué)內(nèi)容及授課方法，新編教學(xué)教材。使教材內(nèi)容適應(yīng)教學(xué)需要，注重課下學(xué)習(xí)，課堂鞏固。此外，市場上存在大量相似教材，但是在應(yīng)用上存在一定的背景差異。因此，應(yīng)盡量貼合“立足計算機學(xué)科面向交通”的特點，進行教材的設(shè)計與出版，完成教材與教學(xué)的無縫銜接。

4.教學(xué)方法閉環(huán)控制。在教學(xué)方法中存在大量的方法，短時期具有示范特點，能起到一定的促進作用，但更新或修訂存在問題。這通常表現(xiàn)為方法重復(fù)、沖突、不適應(yīng)發(fā)展等，在控制學(xué)方法上，這種狀態(tài)就被稱為“開環(huán)控制”，即難以及時響應(yīng)顯現(xiàn)的問題。因此，需要在制定方法或方案中采用嚴格的“閉環(huán)控制”方法，直到穩(wěn)定的起到系統(tǒng)性作用為止?！伴]環(huán)控制”方法是制定教學(xué)方法采用與學(xué)生訪談，及與其他相關(guān)教師討論等方式相結(jié)合的形式，建立教學(xué)環(huán)境中諸要素信息回饋通道，形成信息閉環(huán)，如圖3所示。

圖3 “閉環(huán)控制”方法

綜上所述，高等院校的實踐教學(xué)改革是教學(xué)內(nèi)容的改革與創(chuàng)新，是推動人才培養(yǎng)模式改革的關(guān)鍵，也是開展人才培養(yǎng)的重要過程，改革可以從分解教學(xué)諸元素入手。本文以面向交通行業(yè)開展的計算機科學(xué)教學(xué)為對象開展了交叉學(xué)科人才培養(yǎng)研究，并以此提供對交叉學(xué)科人才培養(yǎng)的通用分析與應(yīng)對方法。