工程教育認證背景下的大學計算機基礎課程改革及實踐

歐陽勇，李 紅

（湖北工業大學 計算機學院，湖北 武漢 430068）

0 引 言

近年來，全國各高校都在大力推動本科工程教育改革，積極參與工程教育認證，培養經濟社會發展急需的工程科技人才。工程教育要求回歸教育本質，按照以學生為中心、成果導向、持續改進理念的本科教學模式來實施，這就要積極轉變長期以來學科導向或投入導向的傳統教育思想，以學生能力培養為結果導向，以“基于產出”的評價方法推動課堂教學改革[1]。為適應工程教育認證的需要，很多高校都十分重視大學計算機基礎課程的改革，多半以計算思維能力培養[2-5]為切入點開展教學改革和研究，并取得一定的成果，這些改革大多集中在對理論教學部分及課堂教學方法上，以期學生掌握計算思維的方法和能力，但這其實是非常困難的。譚浩強教授指出：“大學計算機基礎教育的本質是計算機應用的教育，要正確處理好計算機應用與培養科學思維的關系，在計算思維的研討中要從實際出發，把復雜的問題簡單化”[6]。計算思維的能力體現在利用計算機進行問題求解的能力，這應該是學生主動行為過程中的累積效應。因此，在工程教育認證背景下的大學計算機基礎應該回歸課程本質，以計算機應用為導向，以能力培養為根本，以計算思維為牽引，以技術發展為脈絡，以學生發展為中心，理論與實踐相結合，從過程和形式進行全方位改革。

1 課程改革設計

1.1 重構知識體系，明確計算思維知識點

大學計算機基礎應該以基于計算思維的計算機應用能力為產出導向，理論與實踐相結合，理論課要注重計算思維的理解，以問題求解為重心；課程教學設計要始終以問題為出發點，建構情景，分析問題，利用計算思維解決問題的思路來組織教學。教學過程可以引入一些計算機歷史發展中的重大事件或科學家的故事，激發學生學習興趣，深入探究問題本質，強化教學效果。

以湖北工業大學計算機基礎課程為例，該課程以傳統計算機基礎理論為基礎，以戰德臣教授編著的《大學計算機——計算思維導論》為指導，重構課程體系，進一步明確計算思維知識點，將理論教學部分分為8個章節，具體教學內容見表1，每個章節都按照問題提出、情景分析、問題求解和歸納總結進行教學設計。

表1 大學計算機基礎理論課教學內容

1.2 層次化能力目標，階段化項目實踐

大學計算機基礎實踐教學傳統模式過于強調計算機基本工具的使用，內容包括Windows、Office、Internet等基本操作，與理論教學存在明顯的脫節現象，沒有形成合力，很多時候學生會降低課程的收獲預期，學習積極性不高，參與感不強，只是按照教師的實驗文檔一步一步操作，主觀缺少對計算機工具解決實際問題的深層次理解，很多時候不能作出合理性判斷和正確選擇，更缺乏問題求解及優化的方法與途徑。簡而言之，傳統的計算機基礎課程實踐教學更強調計算機基本操作能力培養，使得學生的計算機應用能力存在明顯不足，更難做到學以致用。

根據工程教育認證的新要求，大學計算機基礎實踐教學應該以計算機應用能力根本目標，以計算思維為指導，以計算機基本操作為手段，合理構建應用情景，以問題驅動，促進小組合作，讓學生主動參與，樂于探究，積極協作，勤于實踐，不斷提高利用計算思維解決復雜工程問題所需的計算機應用能力。實踐教學應該事先根據學生能力發展規律制訂層次化能力目標，分階段組織項目實踐促進計算機應用能力迭代成長。另外，采用小組工作法作為基本教學組織方法貫穿整個教學過程，是本課程改革實施的關鍵，體現以學生為中心、學生是學習主體的原則。小組規模一般控制在4個人左右，不能太大，任務設置要合理，組織方式及激勵機制要適合任務問題解決，如小組展示、角色扮演、交叉答辯、小組互評等，讓學生積極參與，在活動中學習，避免教師直接評價學生，多給予鼓勵，正面引導，形成教師與學生的共識評價模式，有利于產生一種良性迭代機制，使學生主動學習的動力更強，效果更好。

2 教學實踐

湖北工業大學將大學計算機基礎實踐教學分為上機實踐和自主實踐兩個環節，分別培養學生的計算機基本操作能力和計算機應用能力，具體又分3個階段；第1階段屬于上機實踐環節，稱為基礎實踐階段，主要完成Office和Internet基本操作的學習；第2階段是進階應用實踐；第3階段是高級應用實踐。后兩個階段屬于自主實踐環節，分別培養學生的計算機基本應用能力和綜合應用能力。

2.1 基礎實踐

基礎實踐階段主要讓學生具備計算機基本操作能力，具體見表2，要求學生根據教師設定的案例任務，結合課前自主學習在線教學視頻資源自主完成實驗，教師給予課堂輔導。這一階段要盡可能壓縮學時，不要求面面俱到，通過問卷了解學生狀況，對于大部分學生都掌握的基本操作要剔除，如Windows操作。另外，學生在這一階段初步嘗試小組合作學習，協作要求不高，以好帶差，共同進步，獨立完成任務要求。

表2 大學計算機基礎實驗教學內容

2.2 進階實踐

進階實踐階段主要結合新生入校教育、文化活動和專業教育來構建情景（見表3），問題驅動，小組協作，項目實踐。選題貼近實際，學生根據情景容易理解任務要求，作品可展示性強，便于定性評價。學生自主實踐興趣度高，主動參與、積極協作，效果良好。這一階段對小組合作學習提出更高要求，同樣是任務獨立完成，但小組協作范圍從計算機操作技能擴展到情景任務理解，規劃設計，效果展示與評價的各個方面，通過組內互評、組別評價到班級展示3級評價實現閉環迭代控制，形成不同版本作品，有效提升學生計算機應用能力。

2.3 高級應用實踐

高級應用實踐階段的任務是一個有挑戰性的綜合性大作業，根據中國“互聯網+”大學生創新創業大賽要求，結合本專業領域實際應用與創新，完成大賽既定模板的項目商業計劃書，完成面向投資方和客戶不同群體受眾的PPT。由于實踐任務是以互聯網+平臺為基礎，創新應用本身就處處體現計算思維，有利于學生對本專業領域內復雜工程問題所需的計算思維和計算機應用能力有更深刻的體會與理解，激勵學生將課程所學知識與技能更好地應用于項目的實施，全面提升計算機應用能力，與此同時，也促進學生自主學習能力、溝通表達能力、團隊協作能力的有效提升。不同于前兩個階段，本階段對團隊協作能力有更高的要求，每個小組共同完成實踐任務，先要大量查閱資料和文獻，選定創新項目，明確項目具體內容，制訂工作方案，合理分工，協作完成商業計劃書及PPT，具體實施流程如圖1所示。

3 教學改革效果

湖北工業大學大學計算機基礎課程工程教育改革實施以來，教學效果非常明顯，獲得學校認可，得到廣大師生好評。在2015—2017學年，全校每年有4 500多人學習本門課程，由于注重教學過程管理，各教學環節參與考核，課程考核成績不是期終考試占主導，因此學生對課程重視程度大幅提升，近3年來成績優良率平均在32%左右，課程整體考核不合格率低于5%。

在教學改革實施過程中，我們也發現了一些新問題：①從課程教學考核結果分析發現，文科、藝術類學生成績整體偏低，學生對這種教學模式認可度相對較低，沒有實施區分培養；②由于時間限制，期末考核實踐操作類命題不能太過復雜，因此考試只能定位于基本操作能力，命題只能強調廣泛覆蓋性，很難評價學生的計算機應用能力；③由于教學改革力度比較大，市場上的教材無法較好地適應課程需要，因此還需要對教學內容進行總結和調整，編寫教材及配套教學資源。

表3 大學計算機基礎進階實踐教學安排

圖1 高級應用實踐項目流程安排

4 結 語

湖北工業大學對大學計算機基礎課程的有益探索和嘗試，能夠有效改善以往理論教學與實踐教學相獨立的狀況；摸索出的以建構主義理論為指導、構建應用情景、問題驅動的課程教學模式，取得了令人滿意的效果。該教學模式仍存在的問題也將激勵有關人員持續改進和不斷完善。