新工科背景下非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐

李瑞芳 劉華鎣 時貴英 倪紅梅

摘 要：新工科對計算機基礎(chǔ)課程提出了新的要求和挑戰(zhàn)。如何順應(yīng)新工科的時代發(fā)展，開展?jié)M足不同專業(yè)需求、能更好地實現(xiàn)交叉融合的計算機基礎(chǔ)課程改革成為研究的重點。因此，依托新工科背景，針對目前非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程中存在的問題，進行了教學(xué)內(nèi)容和評價體系的全方位改革和實踐，有效地提高了學(xué)生的計算思維能力和利用計算機解決專業(yè)問題的實踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：新工科; 非計算機專業(yè); 計算機基礎(chǔ)課程; 教學(xué)改革

中圖分類號： TP311

文獻標志碼： A

Abstract：The new engineering discipline brings the new requests and challenges for the basic computer courses. How to carry out teaching reform， which adapts to the new engineering disciplines， and meet the needs of different professional categories and better achieves cross-integration， has become the focus of research. Therefore， relying on the new engineering discipline， the all-round reform and practice about teaching contents and evaluation system are carried out， which focuses on problems existing in current basic computer courses for non-computer majors. It effectively improves the students ability of computational thinking and practical innovation in solving professional problems by using computers.

Key words：New engineering discipline; Non-computer majors; Basic computer courses; Teaching reform

0 引言

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)變革和社會變革正席卷而來。為主動應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以及一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》等一系列通知，要求推進“新工科”建設(shè)[1][2]。新工科強化了對所有學(xué)生開設(shè)計算機課程的必要性，強化了計算機課程教學(xué)目標的思想性和實用性，強化了對計算機應(yīng)用的理解和實踐，強化了計算機課程跨學(xué)科創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求[3]。因此，如何根據(jù)不同專業(yè)人才培養(yǎng)的定位和學(xué)生基礎(chǔ)，開展?jié)M足不同專業(yè)類別的需求，更好地實現(xiàn)交叉融合的非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革勢在必行。

1 非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1997年，教育部關(guān)于《加強工科非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)教學(xué)工作的幾點意見》正式發(fā)布，明確了計算機基礎(chǔ)教學(xué)在高等教育中的重要地位。經(jīng)過20多年的發(fā)展歷史，計算機基礎(chǔ)課程已經(jīng)成為非計算機專業(yè)高等教育的重要組成部分，在學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。但是，在實際教學(xué)中存在著不少問題，主要表現(xiàn)為以下幾點：

（1） 重統(tǒng)一講授，輕專業(yè)差別

目前各非計算機專業(yè)在選擇計算機基礎(chǔ)課程時，大都采用《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》+程序設(shè)計語言的培養(yǎng)模式。根據(jù)不同的專業(yè)特點，程序設(shè)計課程可選擇C語言、VB語言或者VFP語言。但是同一門課程在面向不同專業(yè)的講授過程中，一般都采用統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容，很少考慮學(xué)生的專業(yè)差別。

（2） 重步調(diào)一致，輕學(xué)生差異

作為面向全國招生的高校，由于經(jīng)濟發(fā)展的地域差異，大學(xué)新生的計算機水平存在著明顯的非“同一起點”現(xiàn)象。但在實際授課過程中，大部分課程都采用“一刀切”的教學(xué)方式，從而出現(xiàn)了基礎(chǔ)好的學(xué)生“吃不飽”，基礎(chǔ)差的學(xué)生“吃不了”的現(xiàn)象，不能滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

（3） 重線下授課，輕線上輔助

在課程講授過程中，著重關(guān)注線下課堂集中授課，對線上課程僅限于推薦學(xué)習(xí)，沒有納入到考核評價范疇，從而出現(xiàn)了形同虛設(shè)，學(xué)生不重視的局面，沒有充分發(fā)揮線上課程的輔助效用。

2 新工科背景下的計算機基礎(chǔ)課程的改革

相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。他們不僅在某一學(xué)科專業(yè)上學(xué)業(yè)精深，還應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”的特征;不僅能運用所掌握的知識解決現(xiàn)有的問題，還有能力學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)以解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用[4]。因此，《新工科研究與實踐項目指南》（“北京指南”）中提到要更加注重模式創(chuàng)新，“探索工程教育信息化教學(xué)改革，推進信息技術(shù)與工程教育深度融合，創(chuàng)新‘互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下工程教育教學(xué)方法，提升工程教育效果[5]。

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

在學(xué)習(xí)計算機知識的過程中，非計算機專業(yè)學(xué)生的思維方式不同于計算機專業(yè)的學(xué)生，其對計算機課程學(xué)習(xí)有其自身的需求[6]。因此，在新工科的背景下，必須針對非計算機專業(yè)學(xué)生的需求和學(xué)習(xí)特點，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容。

2.1.1 基本知識與前沿技術(shù)并重

信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，這就要求計算機基礎(chǔ)課程內(nèi)容不斷更新，尤其是“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程。作為向非計算機專業(yè)學(xué)生提供計算機基本知識、能力、素質(zhì)方面教育的公共基礎(chǔ)課程，“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程在教學(xué)內(nèi)容上不斷改進，如圖1所示。

尤其是2019年，考慮到新生信息化水平的不斷提高，將學(xué)生均有所了解的Windows 7操作系統(tǒng)及Office操作改為僅在實驗課上練習(xí)，而新增加了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計基礎(chǔ)（Python語言入門）以及云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)，實現(xiàn)了基礎(chǔ)知識和前沿技術(shù)并重。

2.1.2 通識內(nèi)容與專業(yè)需求并重

為了滿足不同專業(yè)類別需求，更好地實現(xiàn)計算機與各專業(yè)的交叉融合，程序設(shè)計課程中在講授通識內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對不同的專業(yè)，設(shè)置不同的和專業(yè)相關(guān)的例題，提高了學(xué)生利用計算機解決專業(yè)問題的能力。例如在石油工程專業(yè)的“VB程序設(shè)計”課程中，除了各專業(yè)通用的基礎(chǔ)例題外，還增加了利用Weibull預(yù)測模型與乙型水驅(qū)曲線的聯(lián)解法進行可采儲量計算的專業(yè)例題，實現(xiàn)了通識內(nèi)容與專業(yè)需求并重，如表1和圖2、圖3所示。

2.1.3 基礎(chǔ)培養(yǎng)與拓展訓(xùn)練并重

為了避免出現(xiàn)了基礎(chǔ)好的學(xué)生“吃不飽”，基礎(chǔ)差的學(xué)生“吃不了”的現(xiàn)象，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，在教學(xué)內(nèi)容安排上，基礎(chǔ)性必須掌握的內(nèi)容采用傳統(tǒng)的課堂講授方法，而拓展性的內(nèi)容，則主要以線上課程課后學(xué)習(xí)或者實驗課拓展性訓(xùn)練的方式進行。例如在《VB程序設(shè)計》實驗課程中，制定了驗證型、設(shè)計型和綜合型的多層次實驗教學(xué)方案，如表2所示。

驗證型實驗使學(xué)生掌握基本知識點，設(shè)計型實驗培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力，綜合型實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，實現(xiàn)了基礎(chǔ)培養(yǎng)和拓展訓(xùn)練并重。

（2） 評價體系改革

高效合理的考核評價體系可以有效地培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方式、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

·線上與線下并重

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字時代的到來，線上學(xué)習(xí)已成為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)知識的重要途徑。線上學(xué)習(xí)方式突破了時間和空間的限制，具有自主、交互和開放性等優(yōu)點。目前計算機基礎(chǔ)課程主要采用學(xué)校的在線課程平臺、PTA程序設(shè)計類實驗輔助教學(xué)平臺和中國大學(xué)MOOC等方式進行線上學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過在線平臺進行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、答疑，從而使大部分同學(xué)站在同一起跑線上。此外，《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程在線平臺提供了擴展性的閱讀和測試;《VB程序設(shè)計》課程利用在線課程平臺依照進度發(fā)布作業(yè)，幫助學(xué)生查缺補漏以及鞏固所學(xué)的知識;《C程序設(shè)計》課程利用PTA平臺進行實驗內(nèi)容練習(xí)。為了避免學(xué)生半途而廢，學(xué)生觀看視頻、進行測試以及提交作業(yè)、進行實驗強化訓(xùn)練都會占一定的平時成績。此外，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以通過中國大學(xué)Mooc進行拓展性學(xué)習(xí)，保證學(xué)生可以“吃得飽”。通過線上線下結(jié)合，實現(xiàn)了學(xué)生的分層教學(xué)和管理，滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

·過程管理與傳統(tǒng)考試并重

為了避免學(xué)生考前突擊，重分數(shù)輕能力，在計算機基礎(chǔ)課程中，均采用了過程化管理方式?？偝煽?平時成績（10%）+期中考試成績（20%）+期末考試成績（70%）。其中平時成績包括平時出勤、課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)等;期中考試主要進行階段性考察，讓學(xué)生了解自己前期的學(xué)習(xí)效果，以免到學(xué)期末才發(fā)現(xiàn)問題，但為時已晚;期末考試進行學(xué)生對課程的全面考察。期中考試和期末考試均采用上機考試方式，使學(xué)生平時更注重上機實踐，計算機操作能力和計算思維能力得到了提高。

輔導(dǎo)答疑也是過程化管理的一個重要環(huán)節(jié)，是課堂教學(xué)的繼續(xù)，能了解學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況。計算機基礎(chǔ)課程除了實驗課課上答疑、答疑室答疑，還提供了在線課程、電子郵件、QQ、微信等多種答疑方式，實現(xiàn)了立體化全天候答疑，確保學(xué)生遇到問題時能夠得到及時解決。

3 關(guān)于教學(xué)改革的幾點思考

（1） 目前學(xué)生課外時間利用在線課程平臺觀看學(xué)習(xí)視頻、進行測試和作業(yè)練習(xí)，但教師只能看到最終結(jié)果，無法了解學(xué)生是否認真觀看視頻，測試和作業(yè)練習(xí)是否獨立完成。以后可將測試或作業(yè)改為課上統(tǒng)一進行，由于學(xué)時有限，題目可以少而精。

（2） 教師是教學(xué)過程的執(zhí)行者，教師個人素養(yǎng)的提高對整個教學(xué)改革具有重要保障作用。Mooc不但可以為學(xué)生提供免費的優(yōu)質(zhì)課程，也為教師提供了一個優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)平臺。教師可以在線觀看其他教師的教學(xué)過程，進行教學(xué)反思，在實踐中將開放教育資源引入到課堂教學(xué)中。通過實踐、學(xué)習(xí)、反思、再實踐的螺旋上升過程，不斷促進自身信息素養(yǎng)的提高，從而保證改革的順利開展。

4 總結(jié)

計算機基礎(chǔ)課程對教學(xué)內(nèi)容和評價體系的一系列改革，順應(yīng)了新工科的發(fā)展趨勢和發(fā)展要求，在一定程度上提高了學(xué)生的計算思維能力，強化了計算機與專業(yè)知識的融合，實現(xiàn)了學(xué)生計算機應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻

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（收稿日期： 2019.07.18）