新階段大學計算機課程改革研究

賴錦輝 梁 松

1.廣東石油化工學院實驗教學部 廣東茂名 525000

2.廣東石油化工學院計算機與電子信息學院 廣東茂名 525000

目前，中國大學MOOC學習平臺上提供了北京理工大學、哈爾濱工業大學等10多所著名高校的大學計算機課程，內容豐富，講解到位，讓在校大學生收益甚多。

大學計算機課程開設的內容模塊一般有：(1)計算機的基本理論和基本常識；(2)計算機操作系統基本知識和Office辦公軟件的使用；(3)計算機網絡的基礎知識；(4)多媒體的基本概念和多媒體信息處理的基本技能；(5)數據庫設計基礎及應用；(6)算法與程序設計基礎；(7)計算思維的本質、特征以及問題求解的基本框架。

隨著人工智能和大數據的興起，以及一貫提倡的產學合作協同育人和翻轉課堂相結合的教學方式，面向全體大學生開展的計算機公共基礎課程在內容改革上應該與時俱進，不斷迭代以適應計算機知識的更新速度。

1 改革背景

目前我校大學計算機課程開設的教學內容模塊見表1。

表1 原教學模塊設置

在內容設置上，我校大學計算機課程講授內容與其他高校差異不大，使用的是本校2011年自主編寫的教材《大學計算機》。近年來，人工智能、大數據等迅速發展，形成了信息技術的新熱點[1]。因此，在計算機基礎類課程教學中適當融入新技術是必要和有意義的[2]。

首先，在教學內容改革上，響應教育部2018年印發的《高等學校人工智能創新行動計劃》文件中提到的加快人工智能領域科技成果和資源向教育教學轉化，將人工智能納入大學計算機基礎教學內容，實施“人工智能+”行動；同時響應2017年教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會與思科公司聯合推進的以提升“網絡素養與計算思維[3]”為目標的課程改革，借助思科公司免費提供的先進的課程資源、測試和仿真軟件，實現校企合作，并采用MOOC/SPOC的翻轉課堂混合激趣教學模式，激發學生的學習興趣和提升學習效果，以更好地適應“互聯網+”時代。

其次，在實驗內容改革上，因為本課程是一門實驗教學課程，因此實驗內容至關重要，構建相應的合理的大學計算機課程的實驗體系對提升學生的計算機實踐動手能力，夯實計算機理論知識具有重要意義[4]。九校聯盟計算機基礎課程研討會上曾強調計算機教學的核心任務是“計算思維能力的培養”，計算機教學課程體系和教學內容都應以計算思維能力培養為核心。因此，大學計算機的實驗內容結合培養計算思維能力針對性設計實驗方案，使學生學習計算機學科領域解決問題的基本思維方法。

再次，開展MOOC/SPOC的翻轉課堂混合激趣教學模式，對于易理解的概念，先讓學生在SPOC課前自學，課堂上再由教師精講重點、難點以及設計互動問題，這樣就可以最優化利用寶貴的課堂時間。

2 問卷調查

2017年初，根據對我校大一新生的問卷調查和一線教師的教學建議，總結出以下結果。

(1)現在所設置的模塊中沒有可省略的內容，課程中講到的都是一些基礎且重要的知識，即使以前有所掌握，但通過教師的講解總能得到不一樣的收獲。

(2)減少第1模塊的學時分配，進而加強學生的計算機技能，如圖像處理、辦公軟件使用等。

(3)文科和理工科專業的計算機技能學習有區別，主要體現在授課內容方面。例如，對于文科學生，可以少講信息技術、程序設計和數據庫等內容，把重心放在多媒體技術的綜合運用，豐富該章節內容，提升其分配學時。對于理工科學生，加強數據處理能力，引入簡單易學的程序語言。

(4)同時還可根據各專業后續開設的課程來處理模塊內容比重。例如，有些專業后續開設有多媒體技術與應用課程，有些專業后續開設有辦公自動化、程序設計基礎等課程，對相應內容可以減少學時，避免教學內容的“重復性建設”。

(5)保持Office軟件的重要教學地位，同時提高Office模塊部分高級應用的難度以及學時比例，注重“實用性”。

(6)增加網絡信息獲取應用以及App應用方面的知識。

(7)大部分學生對多媒體處理技術部分比較感興趣，可以提高該模塊的重要性和應用性，并增加視頻制作的學習(如微視頻、相冊視頻制作等)。

(8)根據《國家新一代人工智能發展規劃》，推進智能教育發展，探索基于人工智能的新教學模式，結合計算機領域的發展和高水平理工科大學合格人才的培養，在計算機公共課程中引入人工智能和大數據分析的入門知識比較符合新時代的發展要求[8]；通過人工智能入門模塊，讓學生了解人工智能、機器學習、深度學習是什么，如何實際應用；通過一些實驗環節，讓學生了解相關的基礎知識；通過大數據分析模塊，讓學生懂得收集行業相關的數據、分析數據、加工處理數據，增加學生對當前計算機熱點技術的認識[9]。

(9)介紹全國大學生計算機設計大賽的參賽類目和獲獎作品，引導學生做應用。

(10)校企合作，與思科公司產學合作協同育人，篩選合適的思科模塊，思科成績可以作為基礎知識的補充學習與考核。

(11)增加一些有趣的案例，注重培養學生對計算機應用的興趣。

3 改革后的教材模塊設置

改革后的教學模塊設置見表2。

表2 改革后的教學模塊設置

4 改革后的實驗內容設置

大學計算機課程的實驗內容結合培養計算思維能力針對性設計實驗方案，學習計算機學科領域解決問題的基本思維方法。改革后的實驗內容設置見表3。

5 MOOC/SPOC翻轉課堂混合激趣教學法

MOOC成本低、易普及和效率高，但是難以實現個性化教學。SPOC的出現在一定程度上解決了這個問題，SPOC被視為校內慕課，授課教師在該平臺上可以對第三方的MOOC課程進行相應調整，并且根據需要整合MOOC資源和課堂教學，從而提升混合式教學的質量。SPOC具有在線學習、測試測評、布置作業、研討、答疑、參考資料閱讀、問卷調查、實驗等活動。

表3 改革后的實驗內容設置

教學實踐包括線上自學和課堂討論兩個過程，線上資源由教師組織和整合，并將學習任務和計劃下達給學生，學生完成自學。回到課堂上，教師答疑解惑、設計互動環節。

5.1 課前自學階段

根據課程特點，對于易理解的概念可以讓學生在SPOC上課前自學，課堂上再由教師精講重點、難點，這樣就可以最優化利用寶貴的課堂時間。教師根據設定的教學模塊，對各章節知識點進行提煉，將微視頻和案例上傳到SPOC上供學生觀摩學習，教師按照教學計劃提前發布任務書、布置探究主題和測試題。學生課前自學并可以進行線上討論、做測試和訓練。學生在規定的時間內完成學習內容，總結疑問提交給教師。師生可以約定在某個時間段線上即時交流答疑，也可以隨后線上答復或在課堂互動答疑。

5.2 翻轉課堂階段

翻轉課堂的教學設計包含教師精講和課堂互動環節，精講包括抽象、難理解的知識點。互動環節包括學生完成任務書遇到的問題、主題探究討論等。例如，教師對計算機網絡的OSI模型進行精講，精講后讓學生討論對計算機網絡層次的理解、各層運行的協議及其功能。

5.3 課后鞏固階段

對學生學習成果作品進行展示和評價交流，同時將學習的難點、解決方法、知識拓展在SPOC上總結，實現資源共享。

6 考核方式

共設置兩次通過性考試，學生通過該考試即可獲得該模塊分數。學完第1、第2模塊后進行第一次考試，學完第3模塊后進行第二次考試，第4模塊是學生在規定的時間內登錄思科公司免費提供的先進的、持續更新的課程資源平臺自學后自行考核立即獲取分數。

因此，期末總成績=平時成績×20%+第一次考試成績×30%+第二次考試成績×30%+思科自主考核成績×20%。平時成績由考勤和實驗作業與測試兩部分組成，另外積極參與SPOC活動的，包括觀看微課、提問、討論、主動上傳資源、評價學習成果和分享學習經驗等有額外加分。

7 結語

根據對教務處組織的例行本科課堂教學質量評價比較，學生普遍認為改革后的課程教學內容安排合理，重點突出；實驗內容新穎，在學習過程中有效地拓展了學生的計算思維，有意識并系統地培養了學生的計算思維等相關能力；教學方法得當，課堂氣氛活躍，學生積極性高。通過訪談可了解到，MOOC/SPOC翻轉課堂教學模式使得知識點突出、靈活生動、交互性強。課堂互動更靈活便利，更具針對性，將所學知識落到了實處。經過一年的實踐，大學計算機課程改革得到了學生的認可，基礎知識和應用能力得到了雙重提高。在今后的教學環節中，還將繼續探索更加生動有趣的實驗教學方式，優化教學內容，增加其新穎性、實用性和趣味性，努力提升學生的學習效果。