新工科背景下《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革*

張瑾 方健 閻朝坤 苗茹 王建林

摘 要：當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展以及新工科建設(shè)的需要，使得社會(huì)對(duì)于具有較高信息素養(yǎng)的創(chuàng)新復(fù)合型人才的需求不斷增加，然而學(xué)生學(xué)習(xí)自主性不足、獨(dú)立思考和解決問題的能力差、創(chuàng)新性不強(qiáng)則是當(dāng)前高等教育面臨的突出問題，也是教育部高等教育工作強(qiáng)調(diào)解決的重點(diǎn)問題。文章針對(duì)當(dāng)前時(shí)代背景下高等教育的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及課程評(píng)價(jià)方式三方面出發(fā)，探討了《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革內(nèi)容，以期對(duì)同行提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);新工科;創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G434;G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-8454（2020）22-0055-04

伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能2.0、中國制造 2025等一系列國家戰(zhàn)略的出臺(tái)，以及習(xí)近平在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)“把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展” 的要求，各行各業(yè)更加重視與信息技術(shù)的深度融合。

而《國家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[1]、教育部高等教育司于2017年2月起陸續(xù)達(dá)成或發(fā)布的“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”以及《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》[2-5]等一系列文件，分別強(qiáng)調(diào)了培養(yǎng)創(chuàng)新型及復(fù)合型人才的重要性，要求各高校加快推進(jìn)新工科建設(shè)，全面提高高等教育和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

當(dāng)今科技發(fā)展呈現(xiàn)為學(xué)科交叉滲透、綜合發(fā)展的趨勢(shì)，新一代人工智能系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)各學(xué)科交叉融合提出了更高的要求。相較于傳統(tǒng)工科，“新工科”更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性，對(duì)人才的信息素養(yǎng)提出了更高的要求。在新工科背景下，大學(xué)教育的目的應(yīng)該是培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的創(chuàng)新型及復(fù)合型人才，而非僅掌握某項(xiàng)技能的匠人，而一個(gè)人素質(zhì)和能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的。大學(xué)《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》是高校各專業(yè)學(xué)習(xí)信息技術(shù)的基礎(chǔ)課程，開展面向新工科的大學(xué)《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革，對(duì)于提高學(xué)生的信息素養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教改的必要性

下面，筆者將從教材、學(xué)生及時(shí)代特征三方面出發(fā)，就新工科背景下的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程改革的必要性進(jìn)行分析。

首先是在教材方面，現(xiàn)有教材根據(jù)其講授內(nèi)容的不同可以分為兩類：一類是以計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)為主，主要介紹計(jì)算機(jī)的基本概念、操作系統(tǒng)及辦公軟件的使用、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)等，計(jì)算機(jī)學(xué)科相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)涉及甚少，遠(yuǎn)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展對(duì)掌握多學(xué)科知識(shí)的復(fù)合型人才的需求，且上述內(nèi)容與中學(xué)信息技術(shù)課程存在重疊;另一類則為計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的濃縮，內(nèi)容涉及面廣，但針對(duì)性不強(qiáng)，缺乏系統(tǒng)性。

其次是在大數(shù)據(jù)時(shí)代的教學(xué)需求方面，因當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下的知識(shí)獲取方式更加便捷、渠道更加多元化，使得大數(shù)據(jù)時(shí)代的高等教育要求把教育的關(guān)注點(diǎn)由強(qiáng)調(diào)成果遷移到強(qiáng)調(diào)過程、從強(qiáng)調(diào)內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)方法、把對(duì)學(xué)生的內(nèi)容訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)榧寄芘囵B(yǎng)[6]。傳統(tǒng)的以知識(shí)導(dǎo)向?yàn)橹鞯恼n程教學(xué)更多關(guān)注的是教學(xué)內(nèi)容，直接講結(jié)論，學(xué)生不能切實(shí)理解結(jié)論的發(fā)現(xiàn)過程，只能死記硬背，師生互動(dòng)少、學(xué)生參與度低，不能在有限的時(shí)間內(nèi)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性以及提高其自主學(xué)習(xí)的能力。

最后是在學(xué)生方面，《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課主要面向大一學(xué)生開設(shè)，該階段學(xué)生正處于由高中生到大學(xué)生階段身份過渡的轉(zhuǎn)折期。大多數(shù)學(xué)生習(xí)慣于初高中階段有監(jiān)督的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式，對(duì)于大學(xué)課堂講授內(nèi)容多、講課進(jìn)度快、更多強(qiáng)調(diào)課下自學(xué)的無監(jiān)督教學(xué)管理模式尚未適應(yīng)，學(xué)習(xí)自主性、探索性以及獨(dú)立思考和解決問題的能力差。此外，不同地區(qū)中學(xué)階段信息技術(shù)教育重視程度的差異使得學(xué)生基礎(chǔ)存在較大差別。

二、《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)

由于在計(jì)算機(jī)科技發(fā)展歷程中有許多失敗和成功的案例，充滿了人類開拓創(chuàng)新的思想火花，本文將以計(jì)算機(jī)發(fā)展史為主線探討《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革。

本節(jié)主要探討面向非計(jì)算機(jī)類本科生的《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)設(shè)計(jì)及規(guī)劃，在使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)科技發(fā)展脈絡(luò)的基礎(chǔ)上，拓寬學(xué)生視野，在教學(xué)過程中注重啟發(fā)并引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)、運(yùn)用前人的智慧來啟發(fā)自身智慧，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。使學(xué)生理解計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)的發(fā)展脈絡(luò)及內(nèi)在聯(lián)系，切實(shí)領(lǐng)會(huì)并掌握計(jì)算機(jī)科技基礎(chǔ)知識(shí)，注重激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和判斷，以培養(yǎng)學(xué)生的問題發(fā)現(xiàn)和知識(shí)總結(jié)能力，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)其將計(jì)算機(jī)科技范疇解決問題的思想和方法應(yīng)用到自身專業(yè)領(lǐng)域，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1.教學(xué)內(nèi)容

《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容以計(jì)算機(jī)發(fā)展史為主線，圍繞計(jì)算機(jī)的定義，分別從計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)的發(fā)展兩個(gè)方面，分為四個(gè)專題展開，詳見表1。教學(xué)形式以探討式、啟發(fā)式為主，注重互動(dòng)、開放式問題討論，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，從而啟迪智慧。

（1）早期計(jì)算工具專題

將首先明確計(jì)算機(jī)的定義，從而進(jìn)一步確立計(jì)算機(jī)與其他早期輔助計(jì)算工具的本質(zhì)區(qū)別，使學(xué)生了解人類社會(huì)輔助計(jì)算工具的發(fā)明是伴隨科技和社會(huì)發(fā)展的需求而產(chǎn)生的。從以算籌、算盤為代表的初級(jí)計(jì)算工具到計(jì)算尺、加法器、差分機(jī)、制表機(jī)等代表性的手動(dòng)、機(jī)械或機(jī)電式計(jì)算工具出發(fā)，鼓勵(lì)和啟發(fā)學(xué)生自主探究各類型工具的共性和特性。通過人類歷史上出現(xiàn)或流行過的手動(dòng)式、機(jī)械式、機(jī)電式計(jì)算機(jī)的發(fā)明歷程以及發(fā)明者的故事和經(jīng)歷、成功及失敗的原因，啟發(fā)學(xué)生自主分析總結(jié)創(chuàng)新或發(fā)明的規(guī)律，汲取前人的智慧、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，以激發(fā)自身創(chuàng)造力。

（2）計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生及發(fā)展專題

將緊密圍繞計(jì)算機(jī)的定義，啟發(fā)學(xué)生逐步分析總結(jié)計(jì)算機(jī)應(yīng)具備的基本組成部分，并由此進(jìn)一步導(dǎo)出馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的概念;根據(jù)電子元器件的發(fā)展變遷導(dǎo)出計(jì)算機(jī)的發(fā)展及分類方法，引導(dǎo)學(xué)生分析事物分類指標(biāo)的確立原則及科技的發(fā)展規(guī)律，探討新一代智能型計(jì)算機(jī)的研發(fā)背景及其發(fā)展方向;通過對(duì)歷史上知名計(jì)算機(jī)科學(xué)家的教育背景和個(gè)人經(jīng)歷的分享及討論，使學(xué)生意識(shí)到使自身成為具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力并掌握多學(xué)科知識(shí)的復(fù)合型人才的重要性。

2.考核方式

學(xué)生總評(píng)成績(jī)由學(xué)習(xí)過程成績(jī)和期末成績(jī)兩部分綜合構(gòu)成，并以百分制形式給定。為使學(xué)生重視平時(shí)學(xué)習(xí)，而非為應(yīng)付考試集中在期末突擊的不良現(xiàn)象，將加大學(xué)生學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)力度，規(guī)定學(xué)習(xí)過程和期末成績(jī)各占總評(píng)成績(jī)50%。學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)因素包含學(xué)生課堂表現(xiàn)（過程成績(jī)占比10%）、課堂討論活躍度（過程成績(jī)占比10%）、討論會(huì)完成度（過程成績(jī)占比20%）、回答問題情況（過程成績(jī)占比30%）、議題課堂展示情況（過程成績(jī)占比30%）幾個(gè)方面，各因素考核成績(jī)等級(jí)由教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程表現(xiàn)綜合評(píng)定，以A、B、C、D四個(gè)基本等級(jí)附加“+”和“-”屬性描述，分別標(biāo)明該項(xiàng)得分處于該級(jí)別優(yōu)等或次等（如B+表示B級(jí)優(yōu)等），評(píng)分等級(jí)與百分制成績(jī)轉(zhuǎn)換方式見表2;期末成績(jī)等級(jí)由教師根據(jù)學(xué)生所提交論文完成情況及論文水平評(píng)定，以百分制形式描述。

通過對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)表現(xiàn)的適當(dāng)評(píng)價(jià)，可以使教師隨時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和知識(shí)理解及掌握程度，有助于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的及時(shí)調(diào)整，從而便于挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)潛力，對(duì)于個(gè)性化、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)大有裨益。

四、結(jié)束語

通過《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課堂上不僅能夠在教師的引導(dǎo)下主動(dòng)回答問題，發(fā)表自身觀點(diǎn)，且部分學(xué)生問題總結(jié)比較到位，基本能夠循著問題表面挖掘出其深層含義，個(gè)別學(xué)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的總結(jié)分析能力;部分學(xué)生語言表述和問題發(fā)現(xiàn)及總結(jié)概括能力不足，需要在后續(xù)教學(xué)過程中進(jìn)一步探討該方面問題的教學(xué)方法。

對(duì)于以專題討論會(huì)為主的教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生表現(xiàn)出較高的積極性，分別就自身感興趣或?qū)I(yè)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行自由選題，以“摩爾定律—計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的特殊案例”“網(wǎng)紅經(jīng)濟(jì)”“輿情傳播與計(jì)算機(jī)發(fā)展”“護(hù)理與人工智能”“淺談網(wǎng)絡(luò)對(duì)股市的影響”“人工智能+醫(yī)學(xué)”“互聯(lián)網(wǎng)金融”“數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的聯(lián)系”“大數(shù)據(jù)時(shí)代下個(gè)人隱私安全現(xiàn)狀及其應(yīng)對(duì)措施”“計(jì)算機(jī)對(duì)生活的影響”等為題作了研討報(bào)告。報(bào)告結(jié)束后大家對(duì)各自感興趣的問題與作報(bào)告的同學(xué)展開現(xiàn)場(chǎng)討論，分別發(fā)表各自觀點(diǎn)或見解，課堂討論氣氛濃厚，使得學(xué)生對(duì)課堂講授知識(shí)的理解和把握程度得到了進(jìn)一步加深，培養(yǎng)了學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、探究并解決問題及開展技術(shù)交流的能力。

學(xué)期末課程結(jié)束后進(jìn)行了問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果反映出學(xué)生普遍歡迎增加學(xué)生參與度的課堂教學(xué)模式，且有部分學(xué)生表達(dá)出希望進(jìn)一步加大前情提要和學(xué)生課堂答題環(huán)節(jié)比重的訴求。在收回的283份有效問卷中，對(duì)于“課程學(xué)習(xí)結(jié)束后你的自學(xué)/知識(shí)總結(jié)概括能力有沒有提高？”的選項(xiàng)，選擇有一定提高的占比73.9%，選擇有很大提高的占比20.1%，表明大部分學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和分析問題以及知識(shí)的概括總結(jié)能力得到了提高，具備了一定的創(chuàng)新意識(shí)和能力，達(dá)到了預(yù)期教學(xué)效果。問卷得到的反饋結(jié)果也從另一方面反映出因?qū)W生基礎(chǔ)的不同，少量學(xué)生希望放慢教學(xué)進(jìn)度，有的學(xué)生則希望加快教學(xué)進(jìn)度的要求，如何解決此類矛盾是課程教學(xué)改革需要進(jìn)一步考慮的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]新華社.國家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/

content_1667143.htm.

[2]“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[3]“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線（“天大行動(dòng)”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[4]新工科建設(shè)指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

[5]教高司函[2017]6號(hào).教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知[Z].

[6]孟志遠(yuǎn)，盧瀟，胡凡剛.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教育變革的理論路徑與應(yīng)用思考——首屆中國教育大數(shù)據(jù)發(fā)展論壇探析[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2017，35（2）：9-18.

（編輯：李曉萍）