實戰(zhàn)化背景下軍隊院校大學計算機基礎(chǔ)課程改革探索與實踐

周 鋼，郭 暉，謝 茜，黃佳維

（海軍工程大學 電子工程學院，湖北 武漢 430033）

0 引言

2017 年，軍委訓管部頒布教學新大綱，明確大學計算機基礎(chǔ)課是大學計算機基礎(chǔ)教學中的基礎(chǔ)課程，是全軍生長軍（警）官各專業(yè)必修的科學文化課程，并引入Python 編程內(nèi)容，以培養(yǎng)計算思維和信息素質(zhì)為目標［1-2］。根據(jù)人才培養(yǎng)目標和專業(yè)類型，大學計算機基礎(chǔ)課程按照“普及計算機文化、培養(yǎng)專業(yè)應(yīng)用能力、訓練計算思維能力”分類目標明確方法推動式、內(nèi)容重組式和全面改革式的教改方法，形成了側(cè)重基礎(chǔ)理論體系、理論實踐綜合、計算思維培養(yǎng)的3種教學模式［3-4］。

與地方高校不同，軍隊院校人才培養(yǎng)要“面向戰(zhàn)場、面向部隊、面向未來”，堅持立德樹人、為戰(zhàn)育人，使人才培養(yǎng)供給側(cè)同未來戰(zhàn)場需求側(cè)精準對接［5］。因此，面向信息化、智能化的未來戰(zhàn)場，加強實戰(zhàn)化背景下、高技術(shù)條件下的大學計算機基礎(chǔ)課程建設(shè)，必然對常規(guī)傳統(tǒng)教學模式進行適應(yīng)性優(yōu)化，按照適應(yīng)備戰(zhàn)打仗，培養(yǎng)打贏人才的根本目標開展綜合改革實踐。

實戰(zhàn)背景下的軍隊院校大學計算機基礎(chǔ)課程改革實踐，圍繞實戰(zhàn)化這個大背景，深入分析實戰(zhàn)化與信息化的內(nèi)在統(tǒng)一性，從理論知識延伸到能力培養(yǎng)、思維培塑、思政建設(shè)的立體化培養(yǎng)目標塑造，注重對標專業(yè)要求和崗位需求，采用案例教學、研討教學、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學方式，實現(xiàn)課堂直連戰(zhàn)場，能力對接崗位，提升打贏勝戰(zhàn)能力。

1 實戰(zhàn)化背景下大學計算機基礎(chǔ)課程

實戰(zhàn)化教學是貫徹習主席強軍目標重大戰(zhàn)略思想，落實軍委總部首長關(guān)于院校教育一系列重要指示要求，推進院校教育向?qū)崙?zhàn)聚焦、向部隊靠攏，培養(yǎng)能打仗打勝仗高素質(zhì)新型軍事人才［6］。

實戰(zhàn)化背景下的大學計算機基礎(chǔ)課程教學改革實踐，首要厘清實戰(zhàn)化與信息化的內(nèi)在統(tǒng)一性，突出課程在學生信息素質(zhì)培養(yǎng)上的關(guān)鍵作用和基礎(chǔ)地位。

1.1 實戰(zhàn)化與信息化的內(nèi)在統(tǒng)一性

實戰(zhàn)化教學應(yīng)體現(xiàn)信息化戰(zhàn)爭的內(nèi)涵和制勝機理。未來戰(zhàn)爭是以機械化為載體、以信息化為支撐、突出智能化決策的深度融合體系。未來戰(zhàn)爭是信息化條件下作戰(zhàn)，以網(wǎng)絡(luò)信息體系為支撐，信息化是最大的實戰(zhàn)化，信息力是最重要的戰(zhàn)斗力，信息知識、能力和素質(zhì)是高素質(zhì)新型軍事人才的重要評價指標和培養(yǎng)目標。

實戰(zhàn)化是信息化條件下的實戰(zhàn)，信息化是最大的實戰(zhàn)化，兩者具有高度內(nèi)在統(tǒng)一性，主要體現(xiàn)在：①未來作戰(zhàn)環(huán)境是復雜電磁環(huán)境，戰(zhàn)場環(huán)境是陸、海、空、天和電磁環(huán)境下的多域作戰(zhàn)，電磁環(huán)境是包括雷達、電子偵查、計算機網(wǎng)絡(luò)等在內(nèi)的多種復雜電磁交織、多種信息網(wǎng)絡(luò)交互的虛擬空間；②未來作戰(zhàn)裝備是自動化裝備，作戰(zhàn)裝備嵌入大量信息化、智能化設(shè)備，提高裝備自動偵查、打擊、評估能力，裝備的通信、情報、計算等功能依托大量嵌入式電子設(shè)備，自動化程度高；③未來作戰(zhàn)樣式是基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)，以軍事信息系統(tǒng)為核心，通過信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通和數(shù)據(jù)廣泛融合各作戰(zhàn)單元，形成一體化聯(lián)合作戰(zhàn)。

面向未來戰(zhàn)場培養(yǎng)軍事人才，推崇實戰(zhàn)化教學，未來戰(zhàn)場是高技術(shù)條件下的信息戰(zhàn)場，信息化是最大的實戰(zhàn)化，因此，實戰(zhàn)化教學首要就是培養(yǎng)學生的信息知識、能力和素質(zhì)。

1.2 大學計算機基礎(chǔ)課程的作用與地位

大學計算機基礎(chǔ)課程是軍隊院校生長軍（警）官本?？频谋匦藁A(chǔ)科學文化課程，培養(yǎng)學生計算機基礎(chǔ)知識、信息素質(zhì)和計算思維。該課程在軍隊院校計算機類課程體系、新型作戰(zhàn)力量專業(yè)建設(shè)和高素質(zhì)科技軍事人才培養(yǎng)中均有著基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性作用，具體在課程、專業(yè)和人才培養(yǎng)3個方面發(fā)揮重要作用，主要體現(xiàn)在：

（1）是構(gòu)建計算機類課程體系的核心。以軍隊綜合性院校和軍種工程大學為典型代表的軍隊理工類高校，一般構(gòu)建以“大學計算機基礎(chǔ)”“程序設(shè)計基礎(chǔ)”和“微機原理接口”基礎(chǔ)課程為主體，輔以“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”“多媒體技術(shù)”“計算機網(wǎng)絡(luò)”等專業(yè)課程，附加“人工智能”“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”等選修課程，形成“基礎(chǔ)+專業(yè)+選修”的計算機類課程體系［7］。其中，大學計算機基礎(chǔ)課程在課程體系中涉及內(nèi)容最全面、理論知識最基礎(chǔ)、教學人數(shù)最廣泛，在課程體系中發(fā)揮了重大作用，是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。

（2）是建設(shè)新型作戰(zhàn)力量專業(yè)的關(guān)鍵。軍隊新型作戰(zhàn)力量是緊跟世界軍事發(fā)展趨勢，緊盯主要強敵對手，跟蹤研究國內(nèi)外形勢變化，重點在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能化技術(shù)、航天技術(shù)等創(chuàng)新發(fā)展領(lǐng)域同軍隊打仗備戰(zhàn)需求融合中形成和發(fā)展起來的［8］。新型作戰(zhàn)力量專業(yè)具有鮮明的技術(shù)加成、信息需求和智能導向，其中計算機基礎(chǔ)是信息技術(shù) 的基礎(chǔ)，更是新型作戰(zhàn)力量專業(yè)人才信息素質(zhì)培養(yǎng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

（3）是培養(yǎng)高素質(zhì)科技軍事人才的基礎(chǔ)。打贏未來戰(zhàn)爭，“人”是關(guān)鍵因素，迫切需要高素質(zhì)科技軍事人才。其中，新型軍事人才最核心的素質(zhì)是信息素質(zhì)，最重要的能力是信息能力，需要掌握打贏未來信息化戰(zhàn)爭的信息能力并形成與之相匹配的信息意識、信息道德和信息安全［9］。大學計算機基礎(chǔ)課程是人才信息素質(zhì)培養(yǎng)的首門課程，具有基礎(chǔ)性作用。

2 大學計算機基礎(chǔ)課程實戰(zhàn)化教學

實戰(zhàn)化和信息化具備內(nèi)在統(tǒng)一性，推動實戰(zhàn)化最主要的就是培養(yǎng)信息素質(zhì)，大學計算機基礎(chǔ)課程在構(gòu)建計算機課程體系、助力新型作戰(zhàn)力量專業(yè)建設(shè)和培養(yǎng)高素質(zhì)軍事人才上具有基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性影響，對軍隊院校學生信息素質(zhì)培養(yǎng)發(fā)揮著最廣泛、最首要作用。

按照“三個面向”的基本要求推動大學計算機基礎(chǔ)課程實戰(zhàn)化教學改革實踐，關(guān)注戰(zhàn)場作戰(zhàn)需要、對標部隊崗位需求、著眼未來發(fā)展趨勢，升華教學目標、重構(gòu)教學內(nèi)容、革新教學方法，精準對接未來戰(zhàn)場需求，提高備戰(zhàn)打戰(zhàn)能力。

2.1 教學目標對接未來作戰(zhàn)能力需求

課程教學目標立足但不僅限于計算機基礎(chǔ)知識的傳授，課程知識傳授由于計算機新技術(shù)發(fā)展更迭和未來作戰(zhàn)形態(tài)發(fā)展，知識時效性不能夠滿足未來需求。

為精準對接未來作戰(zhàn)能力需求，課程教學目標設(shè)立應(yīng)著眼長遠，更加注重能力培養(yǎng)、思維培養(yǎng)和情感熏陶。圍繞軍隊院校學生近、中、遠、長期的學習、工作需求，構(gòu)建“知識、能力、思維、情感”的立體化目標體系，具體分為：

（1）掌握計算機基礎(chǔ)知識理論體系。圍繞課程教學，掌握Python 程序設(shè)計、計算機硬件、操作系統(tǒng)、編碼與多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)為主體的計算機軟硬件和應(yīng)用基礎(chǔ)知識理論體系。

（2）具備信息編碼和處理基本能力。以信息為中心，以計算機為工具，掌握信息編碼、采集、處理、表示的相關(guān)技術(shù)和方法，具備信息處理基本能力。

（3）初步形成實際問題求解的計算思維。以計算機理論知識發(fā)展為牽引，學習像計算機科學家一樣發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題，提煉思維方法，形成解決實際問題的思路方法，初步形成計算思維。

（4）加強課程思政建設(shè)，注重情感熏陶。將思政元素融入課程教學，突出以國產(chǎn)自主可控為主的案例引入，提升家國情懷、部隊情節(jié)，堅定學生獻身國防事業(yè)的信念，從兵之初就走正第一步。

其中，知識、能力和思維3 個層面都是基于知識體系對標講解，以理論知識為基礎(chǔ)，用信息看待世界，用計算處理問題，形成相關(guān)之間對應(yīng)關(guān)系如表1 所示，而情感的思政建設(shè)則是融入講解。

Table 1 Corresponding relationship of curriculum teaching objectives表1 課程教學目標對應(yīng)關(guān)系

2.2 教學內(nèi)容對接專業(yè)及崗位需要

大學計算機基礎(chǔ)課程實戰(zhàn)化教學立足于課堂教學完成教學理論知識傳授，完成從硬件、系統(tǒng)、程序和應(yīng)用的理論知識體系講授，更加突出瞄準兩年后專業(yè)需求及畢業(yè)后崗位工作需求。

在教學內(nèi)容上，從兩個方面加強課程的橫向拓展和縱向延伸。

（1）注重計算工程應(yīng)用，加強內(nèi)容橫向拓展。圍繞科學計算教育（Computing in Science Education，CSE）為主［10］，強化計算機基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計在數(shù)學、物理等橫向?qū)W科和本專業(yè)基礎(chǔ)課程中的應(yīng)用，如運用循環(huán)完成積分計算、泰勒展開公式等高數(shù)問題和小球擺幅等物理問題，運用分支解決Sigmoid 函數(shù)構(gòu)建等，讓學生感受到計算機知識的強大作用和計算思維的應(yīng)用魅力。以課程知識體系為基礎(chǔ)，結(jié)合專業(yè)課程內(nèi)容，形成知識領(lǐng)域和專業(yè)科學問題的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

（2）注重計算思維運用，強化案例縱向延伸。加強計算思維的理解和運用，結(jié)合學科專業(yè)特色，瞄準未來工作崗位，推動實戰(zhàn)化教學，引入軍事應(yīng)用案例。計算思維是帶有實踐標簽的思維方法，注重運用計算機解決實際問題，計算思維面向的是具體問題，突出的是解決思路。軍隊院校培養(yǎng)目標是培育打贏勝戰(zhàn)的人才，最大的實際問題就是備戰(zhàn)打仗的問題。因此，實戰(zhàn)化教學內(nèi)容改革就是要將軍事訓練案例引入理論教學中，將戰(zhàn)場搬到課堂，將軍事融入案例，形成具有鮮明軍事特色的教學案例。例如，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)章節(jié)，學習分層思想，分析軍隊編制體制調(diào)整中扁平化作戰(zhàn)管理體系；在操作系統(tǒng)章節(jié)，借助進程調(diào)度思維，分析野戰(zhàn)通信車的信道保障調(diào)度算法設(shè)計。通過在每個教學內(nèi)容章節(jié)中的案例引入與深入分析，突出理論教學中計算思維融入軍事案例的應(yīng)用講解。

Table 2 Introduction of scientific problems into the teaching content of the course表2 課程教學內(nèi)容引入科學問題

同時，注重案例在實踐教學中的滲透和應(yīng)用，以軍事背景想定為問題，將軍事問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學問題，建立解決問題的數(shù)學模型，使用流程圖或偽代碼完成模型中關(guān)鍵算法構(gòu)建，最后從時空復雜度進一步評估算法，并根據(jù)情況進行優(yōu)化迭代。按照軍事背景、數(shù)學問題、算法設(shè)計和評估優(yōu)化步驟，規(guī)范化使用編程解決實際問題的步驟，從而在實踐教學中培養(yǎng)計算思維。

2.3 教學方法對接軍官素質(zhì)培養(yǎng)需要

課程教學方法主要是實現(xiàn)教學目標，完成教學內(nèi)容采取的具體教學手段，實戰(zhàn)化教學背景下，突出信息素質(zhì)培養(yǎng)，在教學方法上突出信息技術(shù)運用和開放研討交流，注重信息技術(shù)融入培養(yǎng)和領(lǐng)導能力培訓。

（1）要充分運用教育信息技術(shù)，充分運用MOOC、VR等技術(shù)實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂、虛擬實驗等，在教學實施中展現(xiàn)、感受和應(yīng)用信息技術(shù)。突出各類信息技術(shù)在教學中融入使用，在潛移默化中提升學生運用信息技術(shù)進行知識獲取、分析和提煉的能力。具體采用MOOC+翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，錄制課程SPOC 和微課視頻輔助教學，對于復雜、抽象理論知識構(gòu)建或引入虛擬實驗?zāi)Ｐ?，加深學生對知識理解。

（2）要突出培養(yǎng)未來軍官領(lǐng)導能力培養(yǎng)，教學中注重加強開放研討、團隊協(xié)助、冒險精神和科學決斷。綜合運用案例式教學、大作業(yè)、創(chuàng)新實踐活動等以提升學生問題洞察力、科學決斷力、組織協(xié)調(diào)力、實踐動手力、堅韌意志力。按照案例研討、課程大作業(yè)、課程配套競賽活動和學科創(chuàng)新實踐的層級遞升，完善綜合實踐體系。

3 課程實戰(zhàn)化教學改革實踐成效

檢驗大學計算機基礎(chǔ)課程實戰(zhàn)化教學改革實踐成效，核心是考察學生信息素質(zhì)提升和適應(yīng)未來發(fā)展情況，通過課程考核評估情況進行表象展現(xiàn)。據(jù)此，實踐成效突出表現(xiàn)在課程考核評價上，實戰(zhàn)化考核的核心是執(zhí)行標準從嚴，實施過程正規(guī)，關(guān)鍵在考核形式與方法。

海軍工程大學自2017級開始按照新大綱施訓，突出軍事案例和信息素質(zhì)，2018 級開始試點并逐步推廣實戰(zhàn)化教學，經(jīng)過兩期試點，從考核模式變革、信息素質(zhì)培養(yǎng)和綜合能力提升3個方面分析實踐情況。

（1）注重形成考核，強化開放作答。課程注重形成性評價，形成以知識理論+編程能力為主，課堂研討為輔，綜合試題為附加的綜合考核模式。從考核方式由終結(jié)性考試轉(zhuǎn)化為形成性考核，借助教育信息技術(shù)，注重課堂研討情況，注重實驗完成情況；從考試參考由標準答案筆試轉(zhuǎn)化為開放答案考試，基于軍事領(lǐng)域應(yīng)用，設(shè)置開放性考題，注重相關(guān)知識、素質(zhì)和思維在軍事領(lǐng)域的綜合拓展運用。如：多架次艦載機從航母起飛的調(diào)度問題、野戰(zhàn)部隊通信車保障問題、庫存武器裝備編碼問題等。

（2）注重編程能力，提升計算思維。通過改革實踐，Python 相關(guān)內(nèi)容學時增加到25%以上，考核增加到35%以上，加深對基礎(chǔ)理論知識的理解，強化以解決實際問題為主的綜合編程實踐訓練、考核，提升運用Python 解決科學工程和軍事背景問題的思維、方法、能力。同時，學生綜合考核成績、全國等考二級通過率穩(wěn)步提升。

（3）聯(lián)合協(xié)作提升，創(chuàng)新能力增強。課程設(shè)置了大作業(yè)、研討等實踐環(huán)節(jié)，學生以小組為單位協(xié)同配合完成任務(wù)，各類課程作業(yè)挑戰(zhàn)性強、完成度高，展現(xiàn)和培養(yǎng)了學生配合意識；配套的課程競賽“圖靈杯”計算機創(chuàng)新設(shè)計大賽，設(shè)置圖文設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和Python 編程3 個比賽內(nèi)容，其中提交Python 編程作品比例提高到60%以上，參與人數(shù)、作品難度、創(chuàng)意程度呈現(xiàn)逐年上升趨勢，綜合編程、智能應(yīng)用等作品逐年豐富。

4 結(jié)語

圍繞“立德樹人、為戰(zhàn)育人”為中心，緊扣“三個面向”總要求，按照緊貼崗位、緊貼部隊、緊貼作戰(zhàn)的總原則，以提升學生信息素質(zhì)為核心，推動軍隊院校大學計算機基礎(chǔ)課程實戰(zhàn)化教學改革實踐。從未來戰(zhàn)爭的環(huán)境、裝備和樣式3 個方面分析信息化與實戰(zhàn)化內(nèi)在統(tǒng)一性的基礎(chǔ)上，注重學生信息素質(zhì)培養(yǎng)，大學計算機基礎(chǔ)課程在計算機課程體系構(gòu)建、新型作戰(zhàn)力量專業(yè)建設(shè)和高素質(zhì)科技軍事人才培養(yǎng)3個方面發(fā)揮基礎(chǔ)性性和關(guān)鍵性作用。

實戰(zhàn)化背景下的大學計算機基礎(chǔ)課程改革中，通過構(gòu)建“知識、能力、思維、情感”的立體化目標體系，形成知識領(lǐng)域、信息能力、計算思維的對應(yīng)關(guān)系，圍繞科學性和軍事性，從學科專業(yè)的橫向拓展和崗位能力的縱向延伸兩個方面加強教學內(nèi)容拓展與延伸，教學方法上加強信息技術(shù)運用和開放研討交流，強化信息能力和領(lǐng)導力培養(yǎng)。通過兩期試點，學生軍事素質(zhì)增強、信息能力提高、領(lǐng)導能力提升，初步具備聯(lián)合作戰(zhàn)意識和計算思維，實戰(zhàn)化教學取得較好效果，可為軍隊院校開展課程實戰(zhàn)化教學改革提供有價值的參考。