生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

常小紅　張國(guó)鵬　李改霞　羅翔　姜曉旭　戎軍艷

關(guān)鍵詞：課程特點(diǎn)；計(jì)算思維；課程思政；混合式教學(xué)模式；考核評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）02-0109-03

生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是不折不扣的工科專業(yè)，屬于電子、醫(yī)學(xué)、計(jì)算機(jī)交叉專業(yè)。因此相較于醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生在大學(xué)期間要學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)課程較多，對(duì)使用計(jì)算機(jī)的技術(shù)和能力要求也高。計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生入學(xué)學(xué)習(xí)的第一門計(jì)算機(jī)課程，它是一門基礎(chǔ)課，也是一門通識(shí)課。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)作為學(xué)生后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)必備的信息技能和起點(diǎn)，無(wú)論是學(xué)習(xí)、科研、生活或者工作都是非常重要的。

隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及使用，計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)的教學(xué)出現(xiàn)了許多新的機(jī)遇和諸多挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在：學(xué)生有了更多的機(jī)會(huì)接觸和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)，學(xué)習(xí)該課程的起點(diǎn)發(fā)生了改變；新媒體、各種網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)的出現(xiàn)使得教學(xué)環(huán)境也發(fā)生了改變；MOOC、SPOC以及翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)方法手段的碰撞，使得該課程的教學(xué)模式和手段有了新的突破；課程思政背景下該課程的教學(xué)理念和目標(biāo)產(chǎn)生了新的變化。面對(duì)這些機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如何更好地開(kāi)展該課程的教學(xué)，提高教學(xué)效果，許多教學(xué)一線的教師進(jìn)行了有益的研究和探索。文獻(xiàn)[1]提出了多維一體教學(xué)模式，將“微教育”理念、微載體、教學(xué)環(huán)境、多元教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)活動(dòng)等組合在一起實(shí)施教學(xué)。文獻(xiàn)[2-4]介紹了基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的線上、線下混合式教學(xué)模式。文獻(xiàn)[5] 介紹了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的應(yīng)用。文獻(xiàn)[6-7]對(duì)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程中如何融入思政進(jìn)行了探索與實(shí)踐。這些關(guān)于教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)理念等的研究與探索都取得了一定的效果，對(duì)該課程的教學(xué)具有一定的指導(dǎo)意義。但是對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容如何設(shè)置、使用何種教學(xué)模式、如何評(píng)價(jià)考核才能更加有效的實(shí)施教學(xué)從而提升教學(xué)效果，仍舊有許多值得研究和探索的問(wèn)題。

1 課程特點(diǎn)與現(xiàn)狀分析

1.1 性質(zhì)地位：專業(yè)基礎(chǔ)課程

計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，學(xué)完該課程后，學(xué)生將進(jìn)一步學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機(jī)原理與應(yīng)用、醫(yī)學(xué)圖像處理等計(jì)算機(jī)相關(guān)課程。作為基礎(chǔ)課程應(yīng)該如何設(shè)計(jì)才能真正發(fā)揮其作用，這是非常值得深思的問(wèn)題。

1.2 培養(yǎng)目標(biāo)：夯實(shí)“三基”，培養(yǎng)信息素養(yǎng)

計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的培養(yǎng)目標(biāo)重在夯實(shí)“三基”，就是在學(xué)生原有計(jì)算機(jī)水平的基礎(chǔ)上扎實(shí)學(xué)生計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本知識(shí)、基本理論和使用計(jì)算機(jī)的基本技能，為后續(xù)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程打下良好的基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生的基本信息素養(yǎng)，就是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的理解和領(lǐng)悟能力以及對(duì)信息技術(shù)的基本使用能力。該課程的教學(xué)重在引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入計(jì)算機(jī)課程的學(xué)習(xí)中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程的興趣和熱情，訓(xùn)練學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力，并為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程奠定良好的基礎(chǔ)。

1.3 教學(xué)內(nèi)容：知識(shí)點(diǎn)多，模塊跨度大

計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程幾乎涉及與計(jì)算機(jī)相關(guān)的各知識(shí)領(lǐng)域，教學(xué)內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)基本概念、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、常用軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體處理技術(shù)，甚至包括程序設(shè)計(jì)等內(nèi)容。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用普及，教學(xué)內(nèi)容又增加了計(jì)算思維、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新工科的內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多、散亂，各模塊之間聯(lián)系較少、跨度大，既要學(xué)生掌握基本知識(shí)，又要介紹新技術(shù)、新進(jìn)展。教學(xué)內(nèi)容既要考慮到深度，又要考慮到廣度，看似簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)課程，實(shí)際上內(nèi)容遠(yuǎn)非看上去那樣簡(jiǎn)單，教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中各種細(xì)節(jié)繁多。而近年來(lái)，各大高校計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)卻在縮減，內(nèi)容增多和學(xué)時(shí)減少的矛盾正影響著教學(xué)。

1.4 教學(xué)方式：模式單一、效果不好

目前，計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的教學(xué)多數(shù)還是采用“課堂講授+上機(jī)實(shí)踐”的模式。課堂講授存在著滿堂灌的現(xiàn)象，學(xué)生多處于被動(dòng)接受的狀態(tài)主動(dòng)思考的機(jī)會(huì)較少。雖然教師有意識(shí)地和學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)、討論，但由于學(xué)生沒(méi)有預(yù)習(xí)，知識(shí)儲(chǔ)備不足，很難快速進(jìn)入狀態(tài)，教學(xué)效果改善不大。上機(jī)實(shí)踐主要以學(xué)生動(dòng)手操作為主，學(xué)生比較喜歡。學(xué)生通常建議所有課都在機(jī)房上，教師一邊講，學(xué)生一邊操作，這種模式是否可行呢？一方面，這種模式受到師資和機(jī)房資源的限制。另一方面，雖然計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程實(shí)踐性很強(qiáng)，但是理論也是很重要的，需要教師在課堂上講清楚，講透徹，尤其是對(duì)于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，不僅要知其然，還要知其所以然。因此，需要探索多元化的教學(xué)模式提高教和學(xué)的效果。

1.5 教學(xué)對(duì)象：有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，但較為薄弱

隨著信息技術(shù)的普及，很多學(xué)生小學(xué)、中學(xué)就開(kāi)始接觸計(jì)算機(jī)，開(kāi)始學(xué)習(xí)Word、PowerPoint等軟件的使用，開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)近三年的學(xué)情調(diào)查來(lái)看，學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)水平呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：1）多數(shù)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)感興趣，喜歡學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程。2）多數(shù)學(xué)生接觸過(guò)計(jì)算機(jī)但僅限于熟練地上網(wǎng)聊天，對(duì)計(jì)算機(jī)原理和技術(shù)并不熟練。3）接觸過(guò)計(jì)算機(jī)的學(xué)生基本上都學(xué)習(xí)過(guò)Windows操作系統(tǒng)、Word、PowerPoint等辦公軟件，但是學(xué)習(xí)不系統(tǒng)，理論知識(shí)了解很少，實(shí)踐操作不熟練；大多數(shù)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)、多媒體處理和程序設(shè)計(jì)接觸較少，比較陌生。由此可見(jiàn)，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程熱情比較高；對(duì)部分知識(shí)有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)但有差異；有一定的實(shí)踐操作能力，但理論知識(shí)較薄弱。面對(duì)學(xué)生學(xué)情的主觀、客觀情況，如何實(shí)施針對(duì)性教學(xué)，需要教師精心設(shè)計(jì)。

1.6 教學(xué)理念：重技能培訓(xùn)、輕思維訓(xùn)練和素質(zhì)養(yǎng)成

傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)教學(xué)側(cè)重軟件工具技能培訓(xùn)，在軟件快速迭代的大環(huán)境下，學(xué)生學(xué)習(xí)的工具技能知識(shí)還沒(méi)畢業(yè)可能就已過(guò)時(shí)。學(xué)習(xí)知識(shí)固然重要，但從長(zhǎng)期來(lái)看思維的訓(xùn)練和素質(zhì)的養(yǎng)成，顯然更重要。2012年國(guó)家教指委提出在訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用能力的基礎(chǔ)同時(shí)，也要重視培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力。近年來(lái)高校的教師已經(jīng)開(kāi)始重視思維方面的訓(xùn)練，但是做的力度還不夠。培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和綜合素質(zhì)方面也有待加強(qiáng)。

2 教學(xué)改革與探索

2.1 梳理整合教學(xué)內(nèi)容，注重思維訓(xùn)練和素質(zhì)養(yǎng)成

知識(shí)、能力、素質(zhì)構(gòu)成了人生學(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程，思維的訓(xùn)練和養(yǎng)成對(duì)于一個(gè)人來(lái)說(shuō)也是非常重要的，計(jì)算思維是一種普適思維，人人都應(yīng)該具備。根據(jù)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合課程和學(xué)生的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到學(xué)生后續(xù)要學(xué)習(xí)“高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”這門課程，因此在“計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)”課程內(nèi)容設(shè)置上將程序設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容砍掉，保留其他內(nèi)容并進(jìn)行梳理整合，重新進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容模塊化編排，構(gòu)建“知識(shí)、技能、思維”培養(yǎng)的內(nèi)容框架。課程總體內(nèi)容包括三個(gè)模塊，整體設(shè)計(jì)思想是在學(xué)生理解計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息的表示、熟悉單機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步高效學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)融入新工科知識(shí)，注重計(jì)算思維的培養(yǎng)與塑造，具體設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

同時(shí)，教學(xué)中深入挖掘課程內(nèi)容與思政元素的“觸點(diǎn)”，將思政的隱性教育融入課程中，培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，引領(lǐng)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。表2列出了主要課程內(nèi)容以及挖掘的對(duì)應(yīng)思政點(diǎn)。

2.2 充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，構(gòu)建混合式教學(xué)模式

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展正以前所未有的速度與力度滲透到人們工作、學(xué)習(xí)和生活的方方面面，學(xué)生思想活躍，接受新事物快，對(duì)于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的學(xué)習(xí)方式喜聞樂(lè)見(jiàn)。將網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)引入到教學(xué)中來(lái)，這是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用這是一個(gè)現(xiàn)身說(shuō)法的事情，更加有助于學(xué)生理解課程中網(wǎng)絡(luò)部分的內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的“線上”教學(xué)方式，能夠突破時(shí)間和空間的限制，給學(xué)習(xí)者提供更豐富多樣的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)形式；而傳統(tǒng)課堂的“線下”教學(xué)方式，能夠讓教師和學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面的情感交流，讓學(xué)生體會(huì)到教師的魅力，感受到課程的溫度。

該課程探索了基于超星學(xué)習(xí)通、雨課堂兩種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，主要的思路是課前、課后使用超星學(xué)習(xí)通，課中使用雨課堂。具體的實(shí)現(xiàn)模式如圖1所示。

①課前：教師發(fā)布學(xué)習(xí)內(nèi)容與課前測(cè)試，學(xué)生預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容并完成測(cè)試，課前測(cè)試要求每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，主要用于教師掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生反饋情況，教師調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)和內(nèi)容。這樣一方面有利于教師在課堂上開(kāi)展針對(duì)性教學(xué)和因材施教，一方面緩解了教學(xué)內(nèi)容多和學(xué)時(shí)少的矛盾，同時(shí)提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。②課中：教師在課堂上對(duì)學(xué)生反饋的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的教學(xué)與討論，并通過(guò)雨課堂進(jìn)行測(cè)試，了解學(xué)生的掌握情況。③課后：教師發(fā)布實(shí)踐作業(yè)、章節(jié)測(cè)試和拓展性的學(xué)習(xí)資料，學(xué)生完成實(shí)踐作業(yè)和相關(guān)測(cè)試對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步復(fù)習(xí)鞏固，同時(shí)根據(jù)自己實(shí)際情況進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。由此可以看出，構(gòu)建的混合式教學(xué)模式大大提高了學(xué)生的參與度，真正做到了“以學(xué)生為主導(dǎo)，以教師為引導(dǎo)”，訓(xùn)練了學(xué)生的思維，提高了學(xué)生的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

根據(jù)學(xué)期末開(kāi)展的問(wèn)卷調(diào)查來(lái)看，學(xué)生對(duì)這種混合式教學(xué)模式非常認(rèn)可，如圖2所示。

2.3 改革考核機(jī)制，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果

課程的教學(xué)模式發(fā)生了改變，相應(yīng)的考核評(píng)價(jià)方式也應(yīng)該隨之變化。該課程傳統(tǒng)的考核評(píng)價(jià)往往采用“平時(shí)實(shí)踐成績(jī)+期末筆試成績(jī)”兩部分成績(jī)按照權(quán)重不同，形成課程最終成績(jī)。這種考核方式考慮了形成性考核，但形成性考核的方式比較單一、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)較為簡(jiǎn)單、成績(jī)區(qū)分度不大。期末筆試題目客觀題數(shù)量所占比重較大，記憶性題目較多，綜合性和應(yīng)用性題目較少，主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，沒(méi)有考查出學(xué)生利用所學(xué)內(nèi)容分析、運(yùn)用和創(chuàng)新的綜合能力。因此，現(xiàn)有的課程考核評(píng)價(jià)方式亟須升級(jí)優(yōu)化，從而逐步建立起科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)體系。

該課程改革后的考核評(píng)價(jià)仍舊包括形成性考核和終結(jié)性考核兩部分，但分別對(duì)兩部分的考核評(píng)價(jià)方式進(jìn)行了優(yōu)化，從“考核知識(shí)為導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱己四芰閷?dǎo)向”。主要表現(xiàn)在一方面加大了形成性考核的力度，豐富了形成性考核的形式。改革后的形成性考核主要包括實(shí)踐作業(yè)、課堂實(shí)測(cè)、互動(dòng)討論、分組作業(yè)、章節(jié)測(cè)試和階段測(cè)試等，涵蓋了課前、課中和課后，線上和線下的每一個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從理論和實(shí)踐兩方面綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，能夠評(píng)價(jià)出學(xué)生的真實(shí)水平。另一方面終結(jié)性考核主要以筆試閉卷的方式進(jìn)行，但考核題目加大了應(yīng)用型和綜合型題目的數(shù)量，主要考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)、現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)，重新梳理教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建“知識(shí)、能力、思維”的教學(xué)內(nèi)容框架，樹立培養(yǎng)計(jì)算思維和綜合素質(zhì)的教學(xué)理念，使用超星學(xué)習(xí)通和雨課堂打造線上線下、課內(nèi)課外相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，從多角度、多層次改革課程考核評(píng)價(jià)方式，讓計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課程真正發(fā)揮出基礎(chǔ)課程的作用，培養(yǎng)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的基本能力，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)類相關(guān)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。