新工科背景下大學計算機課程改革探索

摘 要：隨著新工科建設計劃的啟動，國內關于新工科的研究與討論空前活躍，實踐探索已經在路上。本文以大學計算機課程教學為牽引，分析新工科背景下大學計算機課程改革的意義，探索出了一些計算機科學與技術學科在新工科背景下的改革措施。

關鍵詞：新工科；大學計算機課程；改革

大學計算機課程教學是以培養大學生綜合素質和創新能力、培養復合型創新人才為目標的[1]。2017年6月9日，教育部在北京召開“新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議”，形成“北京指南”，標志著以新工科建設為主題的高等工程教育改革進入到一個新的階段。“新工科”的概念一經提出就受到工程教育界的廣泛關注，被稱為我國工程教育的新革命。如何探索新工科背景下綜合素質和創新能力在大學計算機課程教學中的體現，事實上這應當是一個亟需改革探索的問題。為此，本文結合有關新工科的討論，就新工科背景下的大學計算機課程改革做以探索。

1 研究新工科背景下大學計算機課程改革的重要意義

互聯網、物聯網、大數據、人工智能等新科技快速改變著現代工業、經濟社會發展和勞動力市場。國家實施的創新驅動發展、“中國制造2025”、“一帶一路”、“互聯網+”等重大戰略，為中國的創新發展提供了新機遇、注入了新動力。從科學發現到轉化成技術或產品的時間不斷縮短，知識更新和新知識產生的速度不斷加快，這些發展和變化對現代工程技術人才的知識、能力和技能、職業素質和視野都提出了新要求。為了支撐快速發展的新經濟，培養新型工程創新人才，高等工程教育必須進行全面、深刻的改革和創新，尤其是大學計算機課程亟需新思維、新理念，全面創新教育模式，培養綜合素質創新型人才。

因此，傳統的大學計算機課程教學模式已不能夠適應新工科背景下復合型創新人才的培養需求。合理利用先進技術，在傳統教學模式基礎上，探索新型教學模式，對于培養具有一定信息素養、文化水平和創新能力的新型人才具有重要意義。

2 大學計算機課程教學建設過程中出現的問題

雖然大學計算機課程的重要性得到認可，但目前的種種現象表明，我國傳統的大學計算機課程教學已陷入了危機之中。在各高校的大學計算機課程中，都存在以下普遍現象：首先，在高校方面，一些高校的教學主管部門直接質疑設置大學計算機基礎課程的必要性。很多高校都已經縮減了大學計算機基礎課程的學時和學分，有的學校只保留了程序設計類課程，或者將《大學計算機基礎》課程從必修改為選修，個別院校甚至取消了大學計算機基礎課程。有的專業學院對大學計算機教學效果不滿意，認為對專業的學習和研究幫助不大。對于將計算機基礎知識與專業知識相結合的大學計算機課程教學改革，也沒有表現出積極配合的態度和意愿。其次，在教師方面，在很多大學中，大學計算機課程事實上已淪為雞肋，沒有專門從事大學計算機課程教學的老師，臨時安排計算機專業教師或研究生來完成教學任務。由于許多學校基礎課教學改革任務繁重，但成果與職稱評定條件不掛鉤，導致大學計算機課程的教師不愿意投入更多的時間和精力。最后，在學生方面，大學生普遍對大學計算機課程不感興趣。有些學生就直接質疑大學計算機課程的必要性，教師經常被問到的問題就是“我是生物專業的學生，為什么要學習編程？”各種問卷調查也表明，學生認為計算機對學業和生活很重要，但大學計算機課程則不是他們想要的。

3 新工科背景下大學計算機課程教學改革策略

3.1 新工科背景下擴展多學科交叉融合

大學計算機課程的背景學科是計算機科學與技術，而且該學科從理論上的圖靈機到現在的計算機僅有百年，但是其對各個學科研究意義絕不低于其自身的工具性意義。

多學科交叉融合是新工科專業最主要的特征之一，每個新工科專業需要制定能夠支持本專業培養目標實現的多學科交叉融合的專業培養方案。而計算機科學與技術作為發展最快的學科開創了信息時代，其方法論特性直接滲透和影響到一些學科，并延伸到各個基礎研究領域。例如計算數學是研究如何用計算機解決各種數學問題的科學，它的學科方向是提出和研究求解各種數學問題的高效而穩定的算法，主要研究與各類科學計算和工程計算相關的計算方法，對各種算法及其應用進行理論和數值分析，設計和研究用數值模擬方法來代替某些耗資巨大甚至是難以實現的實驗，研制專用或通用科學工程應用軟件和數值軟件等。計算數學與其他領域交叉滲透，形成了諸如計算力學、計算物理、計算化學、計算生物學等一批交叉學科，在自然科學、社會科學、工程技術及國民經濟的各個領域取得了廣泛的研究成果。

更重要的是隨著云計算、社會網絡、物聯網、普適計算、移動通訊這些新技術的迅速發展，使得人們去編制一個程序的任務將會被尋找一個程序的任務所替代[2]。例如當前移動技術日趨成熟帶來的就是移動學習、遠程學習理論的新進展。正是由于學科知識體系的有機關聯，計算機科學與技術在理論和實踐上的成果帶來了相關學科的活躍與繁榮。

3.2 新工科背景下提升教師任職要求

新工科背景下對教師的任職要求上強調多學科專業的交叉融合和學科專業的產業性。首先，在知識面上，不僅要拓展到除了大學計算機基礎課程教學任務之外的所有相關課程和學科專業上，還要關注一些新興、交叉和前沿學科，尤其是與云計算、社會網絡、物聯網、大數據等一些新技術的出現和發展。其次，要求教師了解新技術和先進工程設備的使用，掌握應對新產業問題的有效方式，積累解決各類前沿問題的經驗。第三，在產業能力上，除了具備設計開發、技術創新和科學研究能力外，還要具備運用多學科知識、原理和方法解決復雜工程問題的能力，以及應對、挑戰和處理未來問題的能力。在教學能力水平上，不僅對教育理念、教育研究能力、教學學術水平、實踐教學能力有要求，還要強調“互聯網+”平臺和信息技術的應用。

3.3 新工科背景下創新教育教學方法

新工科背景下大力推行基于問題的探究式學習、基于案例的討論式學習和基于項目的參與式學習等研究性學習方法，對于學生知識的獲取、應用和創新、工程能力的培養和提高、社會能力的培養和提高以及綜合素質的養成和提升具有明顯的成效[3]。隨著“互聯網+”、信息技術和優質在線教育資源的發展，為創新工程教育教學方法創造了極佳的條件，需要在新工科專業人才培養中予以充分利用。首先，在“互聯網+”環境下，一方面充分運用各種優質在線教育資源，另一方面將混合式教學等教學方式與研究性學習相結合，以最大限度地發揮線上線下、課內課外以及教師、學生在教與學上的作用。其次，充分運用虛擬仿真、人工智能等信息技術支持研究性學習，加深學生理解，提高研究性學習的教學效率和效果。

4 結束語

大學計算機課程的改革是一項深入而持久的工作，為了適應在新工科背景下的改革，應發揮人才培養、科學研究及技術攻關能力的優勢，構筑先發優勢，以期培養適應新形勢的高端創新型人才。其中最重要的是，改革的思想應是“以學生為本”，盡可能地使學生掌握更多、更新、更實用的知識和技術。為此，對大學計算機基礎課程，其內容的選取、授課方法的改進等方面還有許多可探討的地方。

參考文獻

[1]九校聯盟（C9）計算機基礎教學發展戰略聯合聲明[J].中國大學教學，2010（9）：4.

[2]李廉.以計算思維培養為導向深化大學計算機課程改革[J].中國大學教學，2013（4）：7.

[3]林健.面向卓越工程師培養的研究性學習[J].高等工程教育研究，2011（6）.

作者簡介

劉哲，陸軍邊海防學院工程基礎系信息工程教研室，助教。