新工科背景下計算機(jī)專業(yè)拓展類課程教學(xué)實踐與研究

韓麗娟 孫玉紅

摘要：新工科建設(shè)是應(yīng)對新經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)而提出的國家重大戰(zhàn)略。本文針對分析了新工科建設(shè)形勢下，高等院校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的拓展課程教學(xué)過程中存在的問題，進(jìn)行了探索和實踐。根據(jù)拓展類課程的特點(diǎn)和問題存在的原因，通過對課程內(nèi)容的合理組織、教學(xué)措施的多方面改進(jìn)，以實際應(yīng)用作為任務(wù)驅(qū)動，綜合運(yùn)用示范教學(xué)、模擬教學(xué)和項目教學(xué)等多種方法，使學(xué)生變被動接收為主動探索，以提高學(xué)習(xí)的積極性和專業(yè)能力的培養(yǎng)。根據(jù)幾年的教學(xué)實踐，取得了不錯的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)課程;拓展;教學(xué)研究;教學(xué)實踐

中圖分類號：TP3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0106-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

在經(jīng)濟(jì)全球化的視角下，社會生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)生活都開始實現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)型。新工科建設(shè)，是從服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，而提出的一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃。為了更好地滿足產(chǎn)業(yè)的需求，近年來在計算機(jī)專業(yè)的人才培養(yǎng)中，許多高校在教學(xué)計劃中除了專業(yè)基礎(chǔ)課程或?qū)I(yè)核心課程之外，還制定了一系列專業(yè)拓展課程。

拓展課程與專業(yè)基礎(chǔ)課程聯(lián)系緊密，專業(yè)基礎(chǔ)課程是拓展課程的基石和有力支撐，拓展課程是專業(yè)基礎(chǔ)課程的外延、擴(kuò)充和提升。二者相互結(jié)合，才能為當(dāng)今時代培養(yǎng)出優(yōu)秀的復(fù)合型新工科人才。

相比較而言，專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容相對穩(wěn)定，教學(xué)方法也比較成熟，但專業(yè)拓展課程呈現(xiàn)出變化頻繁、變化多樣、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此在這類課程的教學(xué)中，應(yīng)進(jìn)一步考慮該類課程的特點(diǎn)，采取科學(xué)的教學(xué)方法，才能收到事半功倍的效果。本文分析了專業(yè)拓展課程的特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)實施過程中的問題，提出了相應(yīng)的解決措施，并根據(jù)課程的特點(diǎn)綜合采用先進(jìn)的教學(xué)方法，實現(xiàn)了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的目的。

1 課程的特點(diǎn)和存在的問題

所謂專業(yè)拓展課程，是指根據(jù)社會和市場需要，以增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)能力為目標(biāo)，達(dá)到拓寬學(xué)生的專業(yè)知識面為目的所開設(shè)的課程。在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案中，基礎(chǔ)課程如高級程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、計算機(jī)組成原理、計算機(jī)圖形學(xué)等，這類課程在相當(dāng)長的時間內(nèi)，通常是相對固定的，或者內(nèi)容進(jìn)行少量的更新（主要是一些最新的研究成果的補(bǔ)充）。一般而言，這類基礎(chǔ)課程經(jīng)過多年的教學(xué)積累，已經(jīng)形成了一些行之有效的教學(xué)方法。但對于專業(yè)拓展課程，隨著時間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，在教學(xué)科目的設(shè)置上更易于變化。比如，最近幾年比較熱點(diǎn)的Web開發(fā)、移動應(yīng)用開發(fā)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理等方面的課程。

內(nèi)容變化快、變化頻繁是專業(yè)拓展課的第一大特點(diǎn)，究其主要原因是，計算機(jī)類專業(yè)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)關(guān)系密切，隨著產(chǎn)業(yè)需求的變化，為了更好地適應(yīng)市場和用人單位需求，在制定培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案時，必須考慮產(chǎn)業(yè)的需求。專業(yè)拓展課程的第二個特點(diǎn)是，課程內(nèi)容新穎。因為新技術(shù)催生的新課程，內(nèi)容通常是與之前的課程有較大差別，對教師和學(xué)生來說都具有一定的挑戰(zhàn)性，因此在教學(xué)實施過程中需要科學(xué)的方法。另外，在知識的接收和運(yùn)用上，專業(yè)拓展課一方面可以使學(xué)生將專業(yè)基礎(chǔ)課掌握和運(yùn)用，另一方面對于拓展學(xué)生的綜合專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)，起到了至關(guān)重要的作用。

通過近幾年對專業(yè)拓展課程教學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)存在以下問題。首先是，學(xué)習(xí)新課程進(jìn)入困難。每門專業(yè)課程在設(shè)置時，一般考慮其先修課程，這一點(diǎn)對新課程的教學(xué)效果至關(guān)重要。以Web開發(fā)課程為例，當(dāng)教師講動態(tài)網(wǎng)站構(gòu)建[1]時，學(xué)生應(yīng)具備網(wǎng)頁編寫的基礎(chǔ)知識，因為動態(tài)網(wǎng)頁生成的結(jié)果是一個個頁面，而學(xué)生如果缺乏相應(yīng)的頁面編輯知識，則會一片茫然。另外一點(diǎn)，學(xué)完應(yīng)用性的課程后，在較短時間內(nèi)疏于實踐。同樣是Web開發(fā)類課程，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)一段時間后，常常處于躍躍欲試的狀態(tài)，但對課程的后續(xù)安排，缺乏對學(xué)生能力進(jìn)一步提高的機(jī)會。

根據(jù)上述問題，我們在拓展課程教學(xué)過程中對教學(xué)措施與教學(xué)方法進(jìn)行了一定的改革和探索。

2教學(xué)措施

專業(yè)拓展課作為培養(yǎng)計劃中專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要補(bǔ)充和完善模塊，我們在專業(yè)拓展課程教學(xué)中，除了常規(guī)的教學(xué)安排和教學(xué)手段之外，我們還注意了以下一些教學(xué)措施的開展。

2.1教學(xué)內(nèi)容的合理組織

因為專業(yè)拓展課需要學(xué)生具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識，因此在專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容組織上，除了基本理論和能力培養(yǎng)所需要的基礎(chǔ)知識，教師還要在教學(xué)中從多方面滲透相關(guān)知識的擴(kuò)展和應(yīng)用。例如，計算機(jī)圖形學(xué)[2]課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課程，在幾何造型內(nèi)容的講授過程中，教師可根據(jù)三角網(wǎng)格這一幾何表示方法對學(xué)生進(jìn)行少量的擴(kuò)展，例如編程實現(xiàn)模型的讀取等。如此一來，學(xué)生在拓展課程如3D建模課程或UNITY課程中，對于模型的數(shù)據(jù)表示就輕松自然地接受掌握了。同時，在拓展課程的開展過程中，也需要經(jīng)?；仡櫾诨A(chǔ)科目中所學(xué)的相關(guān)知識，以更好地接收新的內(nèi)容;通過課程之間的相互聯(lián)系，學(xué)生在拓展課的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步鞏固了基礎(chǔ)課的知識。

2.2充分發(fā)揮課程論文和學(xué)科競賽的驅(qū)動作用

在專業(yè)拓展課程教學(xué)過程中，要充分利用課程論文的促進(jìn)作用，通過設(shè)置一些與拓展課程有關(guān)的課程設(shè)計題目，使學(xué)生參與到設(shè)計與開發(fā)中。教師在設(shè)置課程設(shè)計題目時，要考慮到題目的難度和題目之間的關(guān)聯(lián)，使不同的學(xué)生從不同角度獲得與課程有關(guān)的設(shè)計或開發(fā)經(jīng)驗。此外，因為專業(yè)的特點(diǎn)，要充分利用競賽項目的驅(qū)動作用，鼓勵學(xué)生參與參加一些競賽，如軟件設(shè)計大賽，電子設(shè)計大賽;通過科技學(xué)術(shù)節(jié)等類型，形成良好地學(xué)習(xí)和開拓創(chuàng)新的氛圍。通過一些比賽作品的完成，使得學(xué)生對拓展課程提高興趣，并通過強(qiáng)烈的需求，促進(jìn)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和主動學(xué)習(xí)，對拓展課程的教學(xué)效果起到了很好的促進(jìn)作用。

2.3產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合

充分利用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，發(fā)揮校地合作的優(yōu)勢，給學(xué)生提供足夠多的實踐機(jī)會。例如，通過引領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)習(xí)企業(yè)，邀請企業(yè)進(jìn)行拓展類課程的培訓(xùn)，將業(yè)務(wù)中的實際問題引入課堂作為案例進(jìn)行教學(xué)等方式。一些前沿性的課程則結(jié)合到科研過程中，通過前沿講座的形式，或者在基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中進(jìn)行涉獵，使學(xué)生提高探索的興趣和學(xué)習(xí)的熱情，這些做法都極大提高了拓展類課程的教學(xué)效果。

通過這種基礎(chǔ)課程教學(xué)中滲透，競賽項目驅(qū)動，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合多方位多層次的教學(xué)措施，在專業(yè)拓展課的教學(xué)質(zhì)量提高方面起到了重要作用。

3教學(xué)方法

在專業(yè)拓展課的教學(xué)過程中，使用多種教學(xué)方法以提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，我們借鑒了其他學(xué)科的一些教學(xué)方法，如示范教學(xué)方法、模擬教學(xué)方法和項目教學(xué)法。

示范教學(xué)法就是有目的的以教師的示范技能作為有效的刺激，以引起學(xué)生相應(yīng)的行動，使其通過模仿來掌握必要的技能。雖然這類教學(xué)方法被廣泛用于動作示范（體育類課程）語音示范（外語，音樂）書寫示范（書法、美術(shù)等）課程中，但在多媒體輔助教學(xué)普及的時代，我們很多的計算機(jī)課程也可采用示范教學(xué)法。以“Web編程”課程[1]為例，教師在課堂上一步一步動手操作一個案例，如實現(xiàn)一個驗證碼，以引起學(xué)生相應(yīng)的好奇心和求知欲，然后教師啟發(fā)學(xué)生思考其中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并做相應(yīng)解釋。學(xué)生在緊跟其后的實驗中親自驗證類似問題。在實現(xiàn)中還可能發(fā)現(xiàn)更多的問題，教師再進(jìn)一步解釋。

模擬教學(xué)法[3]是指在教師指導(dǎo)下，學(xué)生模擬扮演某一角色進(jìn)行技能訓(xùn)練的一種教學(xué)方法。這類教學(xué)方法在醫(yī)學(xué)類課程中常常被采用。在計算機(jī)類課程中，我們也可以借鑒使用。以“人機(jī)交互技術(shù)”課程[4]為例，其中大量是作為開發(fā)原則的內(nèi)容，對學(xué)生來說，缺乏趣味性。教師在教學(xué)過程中，可以參考使用模擬教學(xué)法，結(jié)合實踐，創(chuàng)造適當(dāng)?shù)膱鼍埃缍嗝襟w控制臺，某類軟件界面等，使學(xué)生既能模擬用戶又能模擬設(shè)計者，體會一些既有設(shè)計的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，從而激發(fā)思考，對于一些界面設(shè)計存在的問題和指導(dǎo)性原則才會有更加深入的體會。隨著5G時代的到來，模擬教學(xué)法和虛擬現(xiàn)實仿真可以進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，充分利用5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快、延時低及穩(wěn)定等特點(diǎn)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，AI智能技術(shù)等實現(xiàn)遠(yuǎn)程互動、虛擬現(xiàn)實，讓學(xué)生沉浸在課程內(nèi)容之中，交互式的體驗會加深學(xué)生對知識的理解，從多個視角去觀察和學(xué)習(xí)課程的內(nèi)容，直觀地身臨其境的感覺，新穎的學(xué)習(xí)方式和生動形象的場景會充分刺激學(xué)生興奮的細(xì)胞，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而會提供教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

5G網(wǎng)絡(luò)的到來，手機(jī)等各種移動終端的普及，為更好地實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實提供保障。教師針對不同的課程設(shè)置不同的虛擬環(huán)境，不同課程之間不是彼此孤立的，所以相關(guān)的設(shè)備和虛擬場景可以有效地融合使用，對于設(shè)備和虛擬環(huán)境的故障，其維護(hù)成本也比較低，這使得教學(xué)中的模擬教學(xué)法的實現(xiàn)更容易成為可能。

項目教學(xué)法[5]在專業(yè)拓展課程教學(xué)中用得非常廣泛。例如在課程基本內(nèi)容完成之后，將一個相對獨(dú)立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價，都由學(xué)生參與。學(xué)生通過項目的實施，了解整個過程并把握每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。例如，大部分的專業(yè)拓展課程結(jié)課之前安排實訓(xùn)相應(yīng)的內(nèi)容。在實訓(xùn)過程中，學(xué)生通過連續(xù)幾天時間完成一個項目，項目可以來自企業(yè)需要解決的實際問題。在“構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運(yùn)行”的教學(xué)活動中，學(xué)生主動構(gòu)建知識、運(yùn)用知識，這也是將專業(yè)基礎(chǔ)課程中的知識得以應(yīng)用和鞏固，在此基礎(chǔ)上對知識的理解再提升;與此同時還鍛煉了技能，有了一定的解決現(xiàn)實問題的能力，做到“知行合一”，學(xué)生在動手實踐中邊學(xué)習(xí)探索邊延伸知識，提高了學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而形成良性循環(huán)，提高了學(xué)生的成就感和自信心，提高學(xué)生的核心競爭力，這與信息化技術(shù)支撐之下的人才培養(yǎng)目標(biāo)也是一致的，統(tǒng)一的。

4教學(xué)效果

項目教學(xué)法、示范教學(xué)法以及模擬教學(xué)法的結(jié)合、交叉使用，通過幾年的教學(xué)實踐，我們學(xué)院的專業(yè)拓展課程教學(xué)質(zhì)量有了明顯提高，表現(xiàn)在學(xué)生的動手實踐能力顯著提升，在各類省級、國家級的設(shè)計大賽中參與熱情和獲獎人次都有顯著提高，學(xué)生在課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計中作品也有了很大的改善，從作品的類型和作品的應(yīng)用水平上都有前所未有的進(jìn)步。培養(yǎng)的學(xué)生畢業(yè)后的從業(yè)能力較之以前也有較大提高。

這些教學(xué)方法雖然形式不一，方法不同，都是順應(yīng)的時代的發(fā)展需求，是相互彼此的有效補(bǔ)充，綜合用在學(xué)生身上，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識的興趣，增強(qiáng)了求知的欲望，在這個過程中，慢慢地也實現(xiàn)了對于傳統(tǒng)課堂的“翻轉(zhuǎn)”，以學(xué)生為中體，讓學(xué)生變被動為主動，讓“被動灌輸”變?yōu)椤爸鲃犹角蟆?5G和移動終端的普及，讓學(xué)生可以線上、線下結(jié)合學(xué)習(xí)，可以利用碎片時間學(xué)習(xí)，充分利用、管理好時間，使學(xué)生做自己時間的主人，規(guī)劃好人生，夯實專業(yè)基礎(chǔ)知識，利用拓展課程開闊自己專業(yè)視野，提高專業(yè)素養(yǎng)，也使得拓展課程達(dá)到較好的教學(xué)效果。

5 結(jié)語

本文根據(jù)計算機(jī)類專業(yè)中的專業(yè)拓展課程的特點(diǎn)，分析了該類課程教學(xué)過程中存在的問題，探索了一些行之有效的教學(xué)措施和方法，來提升新工科背景下人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，以適應(yīng)當(dāng)前中國對工科類人才的要求，為國家的發(fā)展提供相應(yīng)的儲備人才，為新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供人才支撐和智力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 傳智播客高教產(chǎn)品研發(fā)部. PHP網(wǎng)站開發(fā)實例教程[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[2] 孫家廣，胡事民.計算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程[M].2版北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3] 王水珍.情境模擬教學(xué)法：研究特點(diǎn)及未來展望[J].教師教育論壇，2017，30（11），30：74-78，94.

[4] 孟祥旭，李學(xué)慶，楊承磊.人機(jī)交互基礎(chǔ)教程[M].3版.北京：清華大學(xué)出版社，2016.[LinkOut]

[5] 李春蓉，李文華，楊翠芳.基于項目教學(xué)法的網(wǎng)頁設(shè)計基礎(chǔ)課程改革探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2018，（14）：91-93.

【通聯(lián)編輯：張薇】