立德樹人視域下計算機專業(yè)三位一體教學(xué)模式研究與實踐

郭恒川 王國強 趙國增

(洛陽理工學(xué)院計算機與信息工程學(xué)院，河南 洛陽 471023)

一、引言

教育是國之大計，事關(guān)國家發(fā)展和民族未來。中國高等教育經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)從精英化教育發(fā)展為大眾化教育，最終進入現(xiàn)在的普及化教育。如何辦出具有中國特色的高等教育，加快教育的現(xiàn)代化步伐，是中國高等教育面臨的重要挑戰(zhàn)。計算機專業(yè)是高等教育工科中的一個重要學(xué)科體系，其在國民經(jīng)濟建設(shè)中的地位越來越重要，具有規(guī)模大、層次多、需求大、社會認可度高等特點。計算機專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低將會影響到國家的發(fā)展和民族的進步。如何在現(xiàn)有的高等教育條件下，研究、優(yōu)化、創(chuàng)新教學(xué)模式，將知識傳授、能力培養(yǎng)、思政教育融為一體，促進學(xué)生德能并修，綜合發(fā)展，是每一名高校教師需要積極參與并實踐的任務(wù)。

二、國內(nèi)高校教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前，隨著教育領(lǐng)域的深化改革，各高校均已開始注重理論知識的傳授和實踐能力的培養(yǎng)。但如何激發(fā)學(xué)生在“以學(xué)生為中心”這種現(xiàn)代教學(xué)方式中的主動性，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)換為實踐的應(yīng)用能力，是需不斷探索實踐的問題。計算機專業(yè)在教學(xué)方面比較注重知識的邏輯性和系統(tǒng)性，在授課過程中主要采用先理論后實驗的方式，這種常規(guī)的教學(xué)模式，對學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)較為基礎(chǔ)、單一，不利于學(xué)生就業(yè)能力與社會需求接軌，不利于實現(xiàn)中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《中國教育現(xiàn)代化2035》提出的教育現(xiàn)代化和提高教育質(zhì)量的目標。

(一)缺乏個性化教學(xué)方式

“以學(xué)生為中心”的教育理念意味著教學(xué)過程要充分做到“因材施教”，但由于課程評價體系、規(guī)范、制度等因素的影響，采用統(tǒng)一的課程大綱、教材、進度、難度的傳統(tǒng)教學(xué)模式依然是大多數(shù)教師的選擇。每個學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格是不同的，在要求教學(xué)各方面都統(tǒng)一的前提下，教師無法兼顧到所有的學(xué)生，并實現(xiàn)因材施教，長期如此會使學(xué)生對學(xué)習(xí)失去興趣。如何創(chuàng)新教學(xué)方式，使教學(xué)對象能夠從宏觀群體轉(zhuǎn)向微觀個體，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力差異提供恰當(dāng)、準確、個性化的教育，是高校課程教學(xué)實踐和改革首先需要深入思考的問題。

(二)教學(xué)學(xué)時有限

隨著高校人才培養(yǎng)方案不斷修訂，課程學(xué)時壓縮已成趨勢。隨著新技術(shù)不斷的出現(xiàn)，課程內(nèi)容變得越來越多、教材越來越厚，上課時間卻越來越少，這是許多課程面臨的共同問題。因教學(xué)學(xué)時減少，盡管教師能夠盡職盡責(zé)地耐心講解，但在教學(xué)內(nèi)容覆蓋率和教學(xué)進度之間依然難以平衡，教學(xué)效果也不盡如人意。為了彌補學(xué)時不足，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)，教師通常會建立豐富的課程資源庫，省去了學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上查閱課程相關(guān)學(xué)習(xí)資源所花費的大量時間。但許多習(xí)慣了“填鴨式”教學(xué)的學(xué)生難以適應(yīng)基于自主學(xué)習(xí)的新模式，在非課堂環(huán)境下失去學(xué)習(xí)興趣，使得這種延伸課堂的教學(xué)方式未起到應(yīng)有的作用。如何激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動力，合理延伸并創(chuàng)造課堂的時間和空間，是高校課程教學(xué)改革和實踐需要融合創(chuàng)新的地方。

(三)學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極性

由于信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為教師們提供了更多的教學(xué)方式，慕課、反轉(zhuǎn)課堂、虛擬化教學(xué)等多種教學(xué)方式被引入課堂，課堂教學(xué)模式呈現(xiàn)多樣化。但也存在著學(xué)習(xí)效果缺乏有效監(jiān)督、學(xué)習(xí)形式松散，學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)缺乏有效保障等弊端[1]。對學(xué)生來說，面對大量的網(wǎng)絡(luò)信息難于辨別真假，缺乏正確的判斷力，更容易受到錯誤思想意識的干擾。他們從進入大學(xué)學(xué)習(xí)時，一部分人由于不習(xí)慣大學(xué)的教學(xué)模式，會認為課程理論知識的學(xué)習(xí)枯燥乏味，從而出現(xiàn)厭學(xué)的現(xiàn)象。在對學(xué)生進行調(diào)查中發(fā)現(xiàn)相當(dāng)一部分學(xué)生在課堂上會出現(xiàn)走神、不聽課、玩手機、睡覺等現(xiàn)象。如何樹立積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，更好地調(diào)動學(xué)生積極性，從而讓學(xué)生提高課堂學(xué)習(xí)效率，變得尤為重要。

(四)缺乏對畢業(yè)要求更全面的支撐

工程教育專業(yè)認證是我國高等教育質(zhì)量保證體系的重要組成部分，對高等教育的改革和發(fā)展起著積極的推動作用。其中的畢業(yè)要求反映畢業(yè)生能夠獲得職業(yè)能力的一些要素，是對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、知識結(jié)構(gòu)、綜合能力及創(chuàng)新意識等多方面的要求。每一項畢業(yè)要求需要分解成可以安排教學(xué)活動且效果可衡量的具體指標點，各課程根據(jù)課程內(nèi)容對畢業(yè)要求的某些指標點產(chǎn)生支撐。通常專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容涉及知識掌握、工具使用、分析并解決問題的能力等方面，對人文素養(yǎng)、職業(yè)道德的內(nèi)容，團隊協(xié)作、交流表達的能力，終身學(xué)習(xí)的意識等較難涉及并提供支撐。如何改革課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式，是高校課程教學(xué)實踐和改革中亟待解決的重要問題。

三、三位一體教學(xué)模式研究

根據(jù)對國內(nèi)高校教學(xué)現(xiàn)狀分析，將其中出現(xiàn)的問題進行歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)主要有學(xué)生思想觀念與信念薄弱，個人素質(zhì)和實踐能力培養(yǎng)不足兩個問題。為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)符合社會需求的專業(yè)人才，需要對這兩個問題產(chǎn)生的原因進行分析并改進和實踐。

2020年5月，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，其中提出把立德樹人成效作為檢驗高校一切工作的根本標準，全面推進課程思政建設(shè)是落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措[2]。課程思政建設(shè)是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)，要堅持把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程。如何將愛國情懷、創(chuàng)新精神、奮斗精神、社會主義核心價值觀等德育元素融入高校學(xué)生的思想,要依靠課程思政全方面滲透進課程教學(xué)的方方面面。

工程教育專業(yè)認證近年來成為中國高校工科專業(yè)新的風(fēng)向標，各工科專業(yè)均將認證的要求作為標準來改進其人才培養(yǎng)的模式。工程教育專業(yè)認證是“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”，把強調(diào)畢業(yè)生畢業(yè)時具有什么樣的能力作為基本標準，促使教育從“知識導(dǎo)向型”向“能力導(dǎo)向型”轉(zhuǎn)變，使人才培養(yǎng)更接近實際的社會需求[3]。如何強化學(xué)生符合企業(yè)需求的實踐應(yīng)用能力；如何推進課程教學(xué)中理論和實踐融合；如何培養(yǎng)工程教育專業(yè)認證畢業(yè)要求所需的合作能力、溝通能力、職業(yè)規(guī)范等。這些都需要拓展原有的教學(xué)模式，增加工作室教學(xué)模式來延伸、補充現(xiàn)有的課程教學(xué)。

(一)三位一體教學(xué)模式介紹

在課堂教學(xué)、實驗實訓(xùn)教學(xué)兩大傳統(tǒng)教學(xué)模式之外，增加工作室教學(xué)模式，形成“課堂-實驗實訓(xùn)室-工作室”三位一體的創(chuàng)新型教學(xué)模式。以立德樹人為目標，將思政教育作為基礎(chǔ)和紐帶，貫穿和融入到課堂教學(xué)、實驗實訓(xùn)、工作室三個育人環(huán)節(jié)，最終形成立德、立智、立能三者融為一體的全面育人成果。三位一體教學(xué)模式，如圖1所示，三種模式相互支持形成循環(huán)。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識，并在實驗實訓(xùn)教學(xué)中加以驗證和應(yīng)用。以實驗實訓(xùn)的低階實踐活動作為基礎(chǔ)應(yīng)用能力訓(xùn)練，為學(xué)生在工作室實踐活動中進行高階實踐做準備；在工作室實踐活動中由于超綱的內(nèi)容和難度，倒逼學(xué)生被動鞏固課堂所學(xué)知識并通過自學(xué)增加課程新知識。三種模式之間彼比促進，思政教育根據(jù)各模式的特點以不同形式自然融入其中，完成了育人目標的統(tǒng)一、育人方法的多樣、育人資源的整合，最終達到既樹人又立德的目的。

圖1 三位一體教學(xué)模式

(二)課堂教學(xué)建設(shè)

課堂教學(xué)方面按照教育部倡導(dǎo)的金課“兩性一度”標準，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和方式進行實施。在教學(xué)內(nèi)容方面，按社會實際需求對課程內(nèi)容進行篩選、整合，減少老舊且脫離實際的內(nèi)容，增加和實際結(jié)合緊密的內(nèi)容或?qū)W科新知識。在教學(xué)方式上，將傳統(tǒng)教學(xué)模式與案例學(xué)習(xí)、互動討論和引導(dǎo)等多種方法相結(jié)合，開展以學(xué)生為中心的“翻轉(zhuǎn)課堂”，“線上線下混合教學(xué)”的金課教學(xué)方式[4]。

多種課堂教學(xué)方式的開展有利于嵌入合適的課程思政元素，使思政教育和課堂教育有機統(tǒng)一。在傳統(tǒng)教學(xué)手段和新方法相結(jié)合，教師引導(dǎo)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合下，課堂思政教育開展的主要方法有：1.教師營造合適的時機，啟發(fā)學(xué)生在理解課程內(nèi)容的同時理解思政主題的啟發(fā)法；2.教師在課堂講述提前設(shè)計好的案例，描述其中思政內(nèi)容的案例法；3.教師設(shè)計實際任務(wù)，使學(xué)生在解決任務(wù)的過程中感受到思政內(nèi)容，并接受思政教育的探究法。通過多樣的教學(xué)方法，思政元素附于文字、圖片、視頻、聲音等載體上，既達到思政育人的目的，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(三)實驗實訓(xùn)教學(xué)建設(shè)

傳統(tǒng)的實驗實訓(xùn)教學(xué)方式以教師先布置題目，學(xué)生在固定時間、地點，按照實驗指導(dǎo)書的步驟進行的驗證實驗居多。這種方式的不足之處有：1.實驗實訓(xùn)教學(xué)具有低階性、易受實驗器材、時間和場地的限制，靈活性不夠；2.實驗實訓(xùn)內(nèi)容簡單、固化，缺少綜合研究和設(shè)計性，對學(xué)生的實踐能力鍛煉不足；3.教學(xué)方式單一與思政教育協(xié)同不足。針對這些問題，一方面應(yīng)增加設(shè)計性和研究性的綜合實驗，引入虛擬仿真實驗，拓展實驗教學(xué)的深度和廣度，延伸其時間和空間。另一方面應(yīng)提供大量的實驗學(xué)習(xí)資料，便于學(xué)生進行自主探究、問題討論等學(xué)習(xí)模式，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性和參與度。通過實驗實訓(xùn)教學(xué)的改革，學(xué)生會增加更多的學(xué)習(xí)任務(wù)，教師會使用更多的教學(xué)方法，增加思政內(nèi)容在實驗教學(xué)中切入點的數(shù)量，構(gòu)建思政體系，也更好地滿足工程教育專業(yè)認證對學(xué)生的素質(zhì)要求。

(四)工作室建設(shè)

工作室模式是三位一體教學(xué)模式中的關(guān)鍵部分，是對學(xué)生在其他兩個模式教學(xué)之后的綜合能力拔高。工作室模式以授課教師或聘請企業(yè)方人員作為負責(zé)人，按照不同的課程特色和學(xué)生興趣特點分為競賽類、項目類、服務(wù)類三種。競賽類工作室以組織和培訓(xùn)學(xué)生參加專業(yè)競賽為目標，較適合于教學(xué)內(nèi)容和競賽內(nèi)容近似的課程，負責(zé)人可篩選學(xué)生進入該工作室學(xué)生團隊進行培養(yǎng)。通過競賽類工作室延伸了課程深度，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。項目類工作室以培養(yǎng)學(xué)生進行真實企業(yè)項目實踐為目標，該工作室是學(xué)校教學(xué)和社會工作之間的橋梁，為學(xué)生提供了一個接觸真實項目的平臺。工作過程按照行業(yè)實際項目流程進行，崗位設(shè)置按照項目真實崗位需求和職責(zé)設(shè)定，學(xué)生根據(jù)所學(xué)課程在項目中進行對應(yīng)崗位實踐。該類通過項目引導(dǎo)，提升學(xué)生知識的系統(tǒng)性、綜合性和多元發(fā)展。服務(wù)類工作室以利用所學(xué)專業(yè)知識進行志愿者活動為目標，是立德樹人、思政教育提升的重要陣地。授課內(nèi)容可用于服務(wù)社會活動的教師可組織學(xué)生定期進行技能服務(wù)活動，不但提供了知識轉(zhuǎn)化為實踐的平臺，而且使學(xué)生獲得良好的思想品德教育。

工作室模式的三類教學(xué)活動，不但將課堂有限的授課內(nèi)容進行了擴展，而且實現(xiàn)了多門課程知識的相互融合使用；不但完成了針對學(xué)生興趣和特點的個性化教學(xué)，而且使學(xué)生更清晰地認識到學(xué)校與社會、理論和實踐之間的差距；不但增強了學(xué)生人文素養(yǎng)和綜合能力，而且使思政教育從理論教育落實到實踐。該模式的嘗試是全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的創(chuàng)新之舉。

四、三位一體模式的實踐與效果

計算機組成原理在計算機專業(yè)的人才培養(yǎng)計劃中占有重要地位，課程內(nèi)容重視知識的理論性和系統(tǒng)性，其教學(xué)改革實踐可作為計算機專業(yè)教學(xué)改革的樣板。在課堂教學(xué)方面，為打破理論課程枯燥的印象，建設(shè)線上學(xué)習(xí)資源庫，合理分解知識點并準備視頻、文檔等學(xué)習(xí)資源。形成線上線下混合教學(xué)模式，教學(xué)中嵌入思政元素，采用啟發(fā)式教學(xué)，通過案例分析、觀看視頻資源、課堂討論、課下查閱資料等多種教學(xué)手段，使學(xué)生主動自覺學(xué)習(xí)，既鍛煉學(xué)生獨立思考的能力，又促進學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的提升[5]。主要的思政方向為科學(xué)思維、探索精神、責(zé)任意識、使命擔(dān)當(dāng)，樹立學(xué)生為國家計算機發(fā)展做貢獻的理想。

實驗實訓(xùn)教學(xué)方面，改進傳統(tǒng)實體試驗箱的模式，使用Proteus虛擬仿真軟件進行實驗設(shè)計操作，錄制實驗講解視頻和資料并上傳到線上，圍繞著最終設(shè)計出CPU與簡易模型機為目標，修改各個實驗內(nèi)容。以此使學(xué)生利用課余時間提前預(yù)習(xí)實驗，教師可以不受設(shè)備限制靈活安排教學(xué)，改進出復(fù)雜、綜合的實驗，使學(xué)生從抽象到具體、從概念到實物，對計算機的運行有更全面系統(tǒng)的理解，更方便融入雙創(chuàng)精神、工程倫理、工匠精神的教育。學(xué)生成績統(tǒng)計結(jié)果如表1所示，2019級學(xué)生在改進課堂、實驗教學(xué)模式與思政教育共同作用下，整體學(xué)習(xí)成績較2018級有一定的提升，同時也保持著飽滿的精神面貌。

表1 學(xué)生成績描述統(tǒng)計表

按照計算機組成原理課的基礎(chǔ)理論性特點，首先可設(shè)置服務(wù)類工作室，學(xué)生通過課程的學(xué)習(xí)了解計算機結(jié)構(gòu)、組成、運行機制后，可依托工作室進行計算機故障維修的志愿者服務(wù)。通過志愿者服務(wù)增加了學(xué)生對于課程內(nèi)涉及的計算機部件的認知，更深刻地理解計算機的運行機制。學(xué)生通過活動樹立了樂于助人的精神，真實地體現(xiàn)了立德樹人的思政實踐。通過在活動中獲得的精神滿足感，可提高學(xué)生對于該課程的興趣，有助于課程成績的提高。通過活動可增強學(xué)生與他人的溝通交流能力、與團隊成員合作的能力、發(fā)現(xiàn)問題自主研究解決問題的能力，使該課程對計算機專業(yè)工程認證的畢業(yè)要求支撐更強。志愿者工作室志愿服務(wù)現(xiàn)場如圖2所示。

圖2 志愿者服務(wù)現(xiàn)場

以服務(wù)類工作室育人為引領(lǐng)，還可關(guān)聯(lián)至項目類和競賽類工作室活動。為了改進服務(wù)效率，激勵隊員的服務(wù)意識，可關(guān)聯(lián)項目工作室開發(fā)“陽光電腦E修”預(yù)約微信小程序提供給志愿者活動使用。項目工作室按軟件企業(yè)工作要求進行小程序開發(fā)，使參與開發(fā)的學(xué)生體驗整個軟件開發(fā)的流程，軟件設(shè)計能力得到提升，開發(fā)的微信小程序如圖3所示。除此之外，志愿者活動還可參加中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽“紅旅”賽道公益組比賽，與競賽工作室關(guān)聯(lián)進行聯(lián)動。以計算機組成原理發(fā)起的服務(wù)類工作室與項目類、競賽類工作室配合合力育人，學(xué)生能力全面提升，形成了多方位育人的良好效果[6]。

圖3 預(yù)約微信小程序

五、結(jié)語

為推進素質(zhì)教育，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，采用以立德樹人為紐帶貫穿三位一體的教學(xué)模式。該模式實現(xiàn)了全域育人，其實質(zhì)是在專業(yè)教育中融入課程思政和實踐教育，使之融合成為一個整體，構(gòu)建立德樹人、知識傳授、以能力培養(yǎng)為中心的人才培養(yǎng)模式[7]。該模式的建設(shè)是一項長期的、不斷創(chuàng)新的系統(tǒng)工程，課程教師應(yīng)尊重人才培養(yǎng)的客觀規(guī)律，根據(jù)具體專業(yè)特點，采用合適的教學(xué)方法和形式，并將思政元素潤物無聲地傳遞給學(xué)生，為國家培養(yǎng)德才兼?zhèn)?、能?dān)起民族復(fù)興大任的時代新人。