高校計算機基礎教學改革探索

呂云山　栗強強

【摘要】交叉融合是新工科的核心，計算思維融合不同專業，為新工科建設提供了一條現實可行的途徑。隨著新工科建設的不斷開展和深入，必將建立起一系列以計算思維為核心的專業培養體系及與專業結合的課程教學體系。因此，計算思維是每個大學生必須掌握的基本技能。高校計算機基礎基礎課程內容改革也將圍繞“計算思維”能力的培養，調整優化課程體系結構，達到新工科背景下計算機基礎教育的要求。

【關鍵詞】高校;計算機;教學改革

一、背景

2017年2月，教育部發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》，“新工科研究與實踐”項目正式啟動，迅速成為當前高等教育關注的熱點，也成為新時代高等教育教學改革的新方向。2018年教育部發布《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，這意味著新工科教學改革全面開始。新工科的研究和實踐將圍繞工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量、新體系展開。

隨著互聯網的不斷發展，以計算機技術為基礎的應用層出不窮，對計算機基礎知識及應用的要求也逐步提高。計算機基礎教學是高等學校通識教育的重要組成部分，主要任務已由培養學生掌握計算機理論基礎知識及基本應用轉向培養學生計算思維能力，使學生具備應用信息技術對復雜工程問題進行預測、模擬和求解的能力。

目前，高校大學計算機基礎課程均面向全校大一新生開設，知識體系結構按照以往要求設置，教學模式按照傳統要求開展，在“新工科”視角下，高等教育中大部分應用型本科高校在面向大一新生進行計算機基礎教學時，還不能達到與之匹配的計算機問題求解能力培養課程體系。因此，進行計算機基礎課程改革，轉變傳統教育教學方式，培養具有“計算思維”的復合型、創新型人才，有著十分重要的意義。

二、存在的問題

結合我國工程教育的理念和要求，目前很多應用型本科高校計算機基礎教育存在以下不足：

（一）與專業培養目標脫節

長期以來計算機基礎課程內容設置定位為面向大一新生的通識課程，較少考慮本門課程的知識點對學生專業培養目標和畢業要求的支撐，導致學生對內容理解不深入、不透徹，在后續專業學習時無法對本門課程進行有效呼應和理解，無法很好地做到課程之間的銜接，可能導致學生產生學而無用想法。而且，當前的計算機基礎課程教學并未能讓學生深刻地認識到計算機科學作為一門學科的重要性和系統性，不利于培養學生的計算思維方式與工程實踐能力。

（二）教學模式落伍

目前，大部分院校計算機基礎課程教學基本依照傳統的教學方法，大部分教師采用“計算機+投影儀”教學模式進行灌溉式教學，學生被動接受，缺乏課堂參與性與互動性，大大降低學生的積極性。課程考核基本以計算機等級考試要求內容為主，導致學生學習時并不注重工程項目中計算思維的培養，只是關注考核內容的練習，缺少計算思維的訓練。

（三）教學思維陳舊

教師多年計算機基礎課程教學經驗形成了相對固定的教學模式和思維習慣，在教學方式、理念及手段上不能做到與時俱進，常學常新。負責計算機基礎教學的教學單位由于長久以來形成的慣性思維，對于教學內容往往一成不變，也不會積極主動對接所在高校學科專業的建設需求進行課程內容的調整。新工科背景下課程改革的推進更加困難。

（四）學生差異性

由于經濟社會發展和教育資源分配不均衡，學生計算機水平和能力相差大。因而，整個授課過程難以針對每一個學生指導到位，難以滿足每個學生獨立個體發展的需要。

綜上，隨著教育信息技術的快速發展和多學科融合發展的新業態的不斷涌現，我校也必須對計算機基礎課程內容做出相應的調整和變革。改革不僅要重視課程體系的優化重組和教學內容的更新調整，還要在重視培養學生工程思維和綜合能力、注重學科交叉和問題導向、反映學科前沿和技術進步、體現行業標準和企業需求方面有所加強。

三、改革措施探索

計算思維是數學思維和工程思維的相互融合，以設計和構造為特征，以計算機學科為代表，其根本問題是什么能被有效的自動進行，為了機器的自動化，需要在抽象過程中進行符號轉換和建立計算模型。計算思維是人的求解問題的思維方法，不是計算機的思維方式。因此，圍繞計算思維進行計算機基礎教學改革的改革措施有：

（一）調整課程體系結構

根據計算思維能力的培養要求，計算機基礎課程內容應結合CDIO的工程教育理念并以實踐項目為核心進行調整與修改，體現出應用型、工程型人才培養模式的特點。同時，計算機基礎課程教學要踐行以學生為中心的教學理念，從培養學生的能力出發進行課程知識體系改革，達到培養學生計算思維的能力目標。傳統計算機基礎課程教學內容相對陳舊，難度偏低，沒有結合實踐項目中的應用場景進行項目化教學，已經不適應專業人才培養需求。在以計算思維能力培養為目標的新工科計算機基礎教學中，高校計算機基礎應以工程教育為核心，將課程內容結合實際應用場景重新規劃與調整，形成應用項目式教學方式。

新工科建設下的計算機基礎課程教學將圍繞工程教育專業認證提出的畢業要求調整課程體系結構、提高課程難度、加大實驗學時比例等措施，結合實際應用場景將課程內容項目化，模塊化，注重培養學生計算思維能力，鍛煉學生以計算思維方式解決實際問題的能力。

（二）改革教學模式

結合CIDO工程教育理念并以產出為導向的OBE模式是工程教育專業認證作為推動高等工程教育內涵式發展的重要舉措，將此理念和模式運用到新工科建設的計算機基礎教學中，展現了使用新方法解決新業態的理念。

在計算機基礎課程的具體實施過程中，根據新工科建設需求，適時引入CDIO（構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate））的工程教學理念，對課程的教學內容重新設計，并改革傳統的教學方法、教學手段和考試方式，探索出一套符合本課程實際的課程教學模式改革方案。在課程內容設計上，突出工程教育的特點，實行理論教學、課內實踐和課外實踐相結合的模式。

（三）創新教學方法與手段

根據高校辦學條件和學生情況，引入MOOC在線學習資源，開設SPOC授課班級，形成“MOOC/SPOC自主在線學習+線下課堂學習”方式。在課堂教學中，以回顧上次課程主要內容、提問、回答作業中存在的問題、回答學生提問開始，對知識梳理，保證學生對已學內容的理解;再以項目實踐為主，進行課程內容教學。以OBE（成果為導向的教學模式，Outcame based education）思想組織教學，以學生學習成果產出、學生專業知識培養、學生計算思維能力培養為重點，同時注重理論聯系實際，激發學生興趣，培養學生認識工程問題、分析解決工程問題的能力。

（四）教學質量保障

在新工科背景下，應用型高校的內涵和特征對計算機基礎教育的質量保障體系提出新的要求。（1）計算機基礎教育呈現“多元化”發展趨勢，專業學科與信息融合愈加明顯。作為我校計算機基礎基礎課程的授課教師也需要不斷強化個人的計算思維，進一步提高個人的專業化水平。（2）圍繞“卓越工程師計劃”、“工程教育專業認證”等人才培養體系的具體要求，提出多維度、過程性和開放性的課程考核質量標準。

因此，以當前產業需求和科技發展為導向，建立由外部驅動的持續改進機制，完善學生、教師、用人單位和校友共同參與的“以學生為中心”學生培養質量持續改進體系，完善從學習目標—培養目標—培養方案—課程大綱—評價分析—課程品質報告—改進方案實施—學習目標的閉環質量持續改進體系。

在“新工科”的建設中，計算機基礎課程面向的群體是所在高校的大一新生，是大學公共基礎課的重要組成部分，在學生信息技術的普及與信息素養的培養方面發揮著重要作用。基于對工科專業學生計算機教學目標與定位的認識，針對計算機科學新技術的發展的現狀，考慮到計算機科學技術在各應用領域的深入應用，結合計算機教學的特點，以及各專業對計算機應用水平的不同要求，本文圍繞計算思維進行了新工科環境下計算機基礎課程教學改革探索，在后續的進一步探索中要不斷發展和完善，才能使這門課程保持旺盛長久的生命力。

參考文獻：

[1]孟彩霞.高校計算機基礎課教學改革的探索與實踐.科技信息，2013.

[2]張芳.高校計算機基礎課程教學改革研究與實踐.成人教育，2010.

[3]王潤云.計算機基礎課程教學改革與實踐.教育發展研究，2003.

作者簡介：

呂云山（1986-），男，漢族，重慶人，講師，重慶郵電大學移通學院，研究方向：計算機圖形圖像學、人工智能;

栗強強（1991-），男，漢族，山西晉城人，講師，重慶郵電大學移通學院，研究方向：計算機網絡。