基于多維度協同教育理論的計算機通識課程體系的研究與實踐

熊福松，凌 云，張志強

（蘇州大學 計算機科學與技術學院，江蘇 蘇州 215006）

0 引 言

面對“大眾創業、萬眾創新”的創業新形態和“互聯網+”的信息技術發展新時代，大學計算機通識課程的重要性不言而喻，肩負著培養大學生計算思維和創新能力的重任，對其他學科、專業的學習和科研都有著不可或缺的作用[1-2]。

近些年，學生的計算機水平有了很大的提高。雖然，新生中的計算機水平依然存在兩極分化的現象[3]，但是基本不存在入學前幾乎沒怎么用過計算機的學生。目前國內高校計算機通識課程教學的主要問題表現在以下幾個方面。

1）教學內容過時。

很多面臨淘汰的計算機技術在授課內容中占了不小的比例，而一些計算機新技術、學生普遍感興趣、發展潛力巨大的云計算、大數據、人工智能等內容卻很少涉及。

2）教學內容不能反映學科需求。

部分高校計算機基礎課教學不區分學科特點，力圖面面俱到，結果粗而不精。學生本專業迫切需求的計算機專業技術、專業技能卻得不到學習，因此學生學習熱情也不高、對專業幫助不大。

3）教學模式“一刀切”。

因為地區間、學校間計算機教學水平差異較大，導致新生計算機應用能力差異較大。目前，大部分高校依然采取“一刀切”的統一教學模式，這樣的教學方式必然導致一部分學生“吃不飽”，另一部分學生“吃不了”[4]，最終結果就是教師花費了大量的精力和時間在教學上，但是大部分學生卻失去了學習的熱情和興趣。

4）考核方法單一。

傳統的計算機通識課程考核方式一般都是統一組織、統一考試。大量存在平時課程學習過于放松、課堂教學效果不好、學生主要依靠考前突擊復習來通過考試的現象，嚴重影響了教學質量。種種因素導致學生普遍為了考試而學習，沒有真正做到將計算機知識與本專業實際應用相結合。

通過分析可以看出，當前計算機通識課程教學的主要矛盾為計算機技術在各學科、各專業上的應用深度、應用水平已經不能滿足各學科、各專業的應用需求。針對矛盾，筆者提出基于“多維度協調教育理論”[5]的計算機通識課程體系，并實踐于蘇州大學的教學以驗證其效果。

1 基于“多維度協同教育理論”的計算機通識課程體系構建

十年間，以計算思維為代表的計算機通識課程的教學新思想、教學新方法不斷涌現。基于計算思維的方法主要側重于解決學生使用計算機解決問題的能力培養，但對于不同學科、不同專業的計算機要求并沒有做出個性化的區分。文獻[5]提出了多維度協同教育理論框架，包括多維度協同教育原理、多維度協同教育空間理論、多維度協同教育的評價和多維度協同教學方法等內容，并將多維度協同教育理論應用于計算機科學與技術、軟件工程、網絡工程等計算機類專業的人才培養。目前，基于“多維度協同教育理論”的多學科跨專業的協同培養研究已成為當前高等教育研究的重要發展方向，也是全球共同發展的創新理念。

1.1 課程體系設計總體思路

計算機通識課程的授課對象主要是非計算機專業的學生。因此，計算機技術的教學應該在提升學生專業發展方面起助推作用，這樣的教學內容才會得到學生歡迎。例如，醫學專業的學生如果能夠教會他們用統計軟件；數學專業的學生傳授他們如何寫算法，如何用機器學習、人工智能算法解決數據問題等；化學專業的學生告訴他們如何用軟件處理高分子合成；物理專業的學生通過學習計算機技術后，如何能夠用所學知識去解決相關問題；機械專業的學生教會他們如何通過計算機控制設備等。

結合教指委2016年推出的新版《大學計算機基礎課程教學基本要求》[6]和綜合性大學的多學科特點，基于“多維度協同教育理論和方法”的人才培養理念，提出分類教學和分級教學相結合，圍繞課程教學內容、教學方式、考核方法3個維度進行協同改革的課程體系，為各學科發展提供技術支持。總體方案如圖1所示。

圖1 總體方案圖

1.2 “分類和分級”的協同教學內容設計

在充分調研各學科、各專業學生的入學計算機理論與實踐能力以及各專業對計算機通識課程教學效果的要求之后，將蘇州大學所有學科和專業劃分為4類（見表1）。

針對不同學科學生對計算機通識課程的不同教學要求，梳理相關知識點，并結合工程認證中畢業要求和支撐課程的要求，設計出分級的教學內容，從而制定滿足各專業要求的課程教學內容（見表2）。

表1 學科分類及相關情況

表2 計算機通識課程分類分級教學內容

1.3 教學方法設計

為了與時俱進并適應專業需求，計算機通識課程教學內容只能越來越多，但教學計劃中分配給計算機通識課程的課時卻很難增加。為了解決課時有限與教學內容不斷增加的矛盾，必須探索改進教學方法。

以當前課程教學方式注重課堂教學、忽視課后自主學習的現狀來說，可以采取“課前自學自評+課堂啟發式教學+課后自測自評”的教學方式，并在學習中強調和貫徹“自學為主、教學為輔”的理念。

1）課前自學自評。

根據每次課教師布置的引導性問題，學生要在課前通過教材和教學平臺（蘇州大學計算機公共課教學網站）對相關知識點進行自主學習，并完成教學平臺中的相關測試題，教師可以借助教學平臺了解學生的課前學習及掌握情況，方便把握和調整課堂教學的側重點。

2） 課堂啟發式教學。

課堂教學主要采用啟發式教學方法，針對每個教學環節的核心知識點，有意識地引導學生發現問題、思考解決方案，強化學生的自主學習能力，將課堂上的有限時間用于難度比較大、比較復雜的教學內容上，提高課堂效率。

3）課后自測自評。

通過課堂教學后，學生對知識有了更深入更完整的掌握。課后要求學生自學完成教學平臺的內容和章節所有測評，這不但可以提高學生自學能力，還可以提高學生學習的主動性，有助于鞏固所學知識及測評自己掌握情況，很好地實現了課堂教學與自學相結合。

1.4 多維度考核方法設計

目前，高校大量存在平時課程學習過于放松、課堂教學效果不好、學生主要依靠考前突擊復習通過考試的現象，這嚴重影響了課程的學習效果。為解決學生應付考試的問題，必須探索改進當前考核方法。此外，考核方法的好壞直接影響教學內容和教學方式的執行效果，是把控整個教學環節的最后一環，也是極其重要的一環。

在考核方法中可以采用多維度協同的過程性與終結性相結合的考核方法，采取“自測考核+上機實驗+上機考試+理論筆試”的方式，從多個維度把控學生學習的連續性和延續性，降低突擊復習過關的可能性，從而保證課堂的教學效果。

1）自測考核。

自測考核包括課前自學成績和課后自測成績。每一章節教學的前后，學生需按規定時間在課前和課后學習完教學平臺的內容，并完成自測題。此成績作為平時成績的一部分。

2）上機實驗。

上機實驗課需要獨立完成并提交教師布置的實驗作業，教師根據提交結果記錄平時上機實驗成績。

3）上機考試。

在期中和期末會各安排1次上機考試，考查學生的上機實操能力。

4）理論筆試。

期末筆試主要用于考核學生對課程理論知識的掌握程度。

結合以上4部分成績，最后綜合給出學生的課程成績。課程成績的計算公式如下：課程成績=自測考核成績×10%+上機實驗成績×20%+上機考試成績×20%+理論筆試成績×50%。從以上多個維度來保證學生重視平時課程的理論和實踐學習，使學生在學習過程中可以隨時了解個人的知識掌握情況及在學生中所處的位置，從而提高學習興趣、增強學習動力。

2 實施效果分析

基于多維度協同教育理論的計算機通識課程體系，已正式實施于2018級新生。2018—2019學年第一學期，主要實施的是計算機信息技術這門課，通過一學期的分類、分級教學實踐，在教學效果上取得了明顯的效果。

2.1 出勤率提高

在以前的教學過程中，考核方式采用一刀切的模式，很多學生不注重平時的學習和積累，突擊復習迎考的學生比比皆是。采用新的教學方法和考核方法后，由于課前自測和課后自測必須在相應章節教學前后的規定時間內完成，且每人只有1次機會，每位學生必須注重平時上課的效果才能考出好成績。另外，由于教學內容的分類分級的設計，使得教學內容和學生的能力更吻合，對其以后的專業學習幫助也更大，學生的學習積極性也隨著提高，整體出勤率都有了很大的提高。

2.2 學生課程成績提高

本次改革使得大部分專業的計算機信息技術課程學習難度加大了，特別是經濟管理類和理工農醫類，增加了云計算、人工智能、物聯網、大數據技術以及計算思維和程序設計的內容，但從期末考試的卷面成績來看，平均分有了約8%的提高。以教務處提供的數據顯示，本次學習計算機信息技術課程的學生數近6 000人，全校所有學生的卷面分約為70.68，而去年同期的平均分為65.52，提高了7.87%。如果按學科分類來計算，得到的結論類似，藝術體育類、一般文科類、經濟管理類和理工農醫類的卷面分均有不同程度的提高。

2.3 學生學習興趣提高

在教學過程中，教學部門建立了QQ群用于全校學生自愿加入，形成一個學生的討論、答疑平臺，學生加入的積極性很高（3 000人的群已滿）。教學部門安排了每位教師的答疑時間，并鼓勵學生群里發言、討論、互相答疑，這大大地提高了學生的學習興趣。從教師自身感受來看，“計算機信息技術”這門課，在以前的教學中，學生向教師提問題的寥寥無幾，這和現在形成了鮮明的反差。同時，對于經濟管理類和理工農醫類的學生，由于教學內容涉及程序設計，和第二學期要學習的程序設計及應用課程無縫銜接，使得學生更加重視，擔心學不好的話，影響后續課程的學習，因此在群里討論和提問最多的就是程序設計的問題。此外，教師在答疑的過程中能更多地了解學生的掌握情況，從而可以調整授課的側重點。

3 結 語

針對不同學科、不同專業對計算機通識課程的不同需求，探索了多維度協同教育理論與方法，提出了適合各學科特色的計算機通識課程體系結構。設計并采用“分類和分級”相結合的協同教學內容、“課前自學自評+課堂啟發式教學+課后自測自評”的教學方法、“自測考核+上機實驗+上機考試+理論筆試”的過程性考核方法等多維度的教學模式，有效提高了學生學習的興趣，凸顯了計算機通識課程與學科特點的結合，培養了學生利用計算機解決與本專業相關問題的能力，為各學科發展提供了技術支持。

在后續的工作中，筆者打算在學科分類的基礎上，更細粒度地對課程體系進行研究，以專業為基礎，使之更精準地適合各專業的需求，并研究開發出適合學生自學的MOOC資源和學生自學軟件。