面向應用型人才培養的計算機通識教育實踐

張銀南，馬楊琿，馬偉鋒

（浙江科技學院信息與電子工程學院，浙江杭州 310023）

0 引言

2014 年，國家提出要引導一批本科高校向應用技術類高校轉型，隨后多所院校將學校辦學定位為應用型高校。2017 年，教育部提出了“新工科”理念，探索助力國家發展的教育新模式。

新一輪科技革命和產業變革趨勢下，新工科建設是新時代高等教育的重要內容，更強調學科的實用性、交叉性與綜合性。各高校聚力服務科技創新國家戰略需求、服務地方經濟社會發展、落實立德樹人根本任務、推進教育高質量發展，相繼推出一系列舉措。

計算機應用能力已成為各學科高層次人才應具備的基本能力。作為未來從業者，大學生需要具備信息技術與學科融合能力及利用計算機解決問題的能力。新工科的提出強化了開設計算機通識課程的必要性，對大學計算機通識教育、跨學科創新能力培養提出了更高要求。

1 應用型高校人才培養需求

1.1 相關企業調研

為了確保數據的針對性，對浙江省2018 年“隱形冠軍”（培育）企業進行調研。統計分析得出，企業在推進智能制造方面存在的最大困難是人才不足，占72.4%。如何吸引人才到企業工作，并留住人才，成為制約企業推動智能制造發展的主要困難之一。

近年來，通過調研發現，很多企業對畢業生的需求發生了變化：①制造企業對設計、調試、編程、工程實施等方面的復合型人才需求尤為緊迫；②碩士以上學位畢業生需求增加；③溝通能力、跨文化能力、寫作與管理能力等要求提升。

1.2 企業對高校人才培養需求

新時代下的復合型人才不僅需要有扎實的專業能力，還需要與思政教育、業務場景、創新能力、數字化能力相結合。這要求高等教育以新理念、新模式培養適應產業變革及新經濟發展的新興人才。

應用型高校要對接國家戰略、經濟社會發展和人的全面發展需求，將學校發展規劃與經濟產業帶、產業鏈的布局、數字化轉型緊密結合，培養服務區域經濟社會發展和地方產業的復合型、應用型人才。

但目前應用型高校在人才培養中存在三大難題：一是人才培養和產業發展契合度需加強；二是多元協同人才培養體系亟需建立；三是學生工程實踐和創新能力有待提升。

2 計算機通識教育

2.1 信息技術驅動

當前，以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網和人工智能為代表的信息技術日新月異，給各行各業帶來了深刻變化，在許多領域引發了一系列革命性突破。對高等學校的人才培養帶來了新的挑戰，也驅動著傳統教學模式在教學理念、教學內涵、教學手段、教學方法、教學內容和教學評價等方面進行變革。

在此背景下，高校計算機通識課程的重要性和基礎性更加凸顯，對于培養學生具備深厚的計算思維和計算機問題求解能力十分重要。

2.2 計算機通識教育發展

計算機通識教育是全面發展的高素質應用人才培養的重要支柱，在高等學校的通識課程體系中占有核心地位。

近幾年來，圍繞高校計算機通識課程的改革如火如荼。2018 年，浙江大學提出大學計算機基礎教學頗具層次的“寬、專、融”課程體系，并形成對四年專業培養的持續支撐。2018 年6 月，山東大學提出智能時代計算機通識教育“1+N”課程體系，提出依托產學合作的計算機通識教育新技術系列課程建設；2018 年，哈爾濱工業大學提出哈工大新工科“Π 型”方案，實施新工科建設與創新人才培養；2019 年，華南理工大學提出“新工科F 計劃”，構建“通識+專業+雙創”深度融合的課程體系，培養“三創型”工科領軍人才。劉宇等提出基于OBE 與主體間性教育理念，對創新思維與創新技法課程教學進行設計與實證研究，對新興技術背景下高校通識課教學提出建議。

3 對人才培養模式的認識與思考

目前，計算機通識教育受到來自多方面的挑戰，如何在有限的教學時間內實現通識教育目標，是學校和教師面臨的一個重要問題。許多高校對此展開研究，本文主要針對應用型高校進行調研分析。

3.1 計算機教育調研

對學生狀況、計算機教學情況進行調研，情況如下：

（1）中學信息技術教學現實狀況。教育部頒布《普通高中信息技術課程標準（2017 年版）》，要求學生掌握信息技術基礎知識與基本技能，增強信息意識和計算思維能力，提高數字化學習與創新能力，樹立正確的信息社會世界觀、人生觀和價值觀。課程涵蓋了程序設計、算法、計算思維、軟硬件設計應用等眾多模塊。但由于信息課程知識量很大，學生可以選考信息技術，造成學生之間差距較大。

（2）大學新生信息技術掌握現實狀況。對浙江科技學院2020 級新生的計算機知識掌握情況進行調研分析發現，高中階段，受教師個體特征（如性別、學歷、教齡、專業知識水平、態度等）等主觀因素影響，以及教育政策、課程開設條件和地域（如學校地理位置）等客觀因素的影響，地區間、學校間計算機教學水平差異較大，導致新生個體計算機應用能力差異較大。

3.2 計算機通識教育存在的問題

經過多年教學探索發現，計算機通識教育主要存在以下問題：

（1）教學環境問題。受課時、師資、條件等諸多因素限制，無法建立起系統化的課程體系和實踐體系，從而無法加強學生信息融合創新能力培養。

（2）課程建設缺乏專業特色。目前，計算機通識教育中課程建設有待加強，專業特點明顯不足。計算機通識類課程開課面廣，不同專業對于計算機技術要求的側重點有所不同，需根據專業特點設置教學內容和選擇教學方法，做到有的放矢。

（3）教學內容創新不夠。缺乏交叉融合的創新性課程，使計算機基礎教學對學生的吸引力不夠，無法教會學生如何應用計算機解決專業發展中的問題。

（4）沒有考慮學生層次與差異。目前，全國高考模式沒有完全統一，高中階段課程設置也有所不同。如果不考慮學生差異性，統一安排教學內容和進度，必定會出現跟不上和吃不飽的情況。

3.3 計算機通識教育新要求

2021 年4 月1 月，教育部辦公廳發布了《高等職業教育專科英語、信息技術課程標準（2021 年版）》，課程任務要求：吸納信息技術領域的前沿技術，通過理實一體化教學，提升學生應用信息技術解決問題的綜合能力。

為適應新的人才培養要求，各大高校對大學計算機通識課程改革的探索正逐漸深入，并提出了一些新思路、新模式。浙江科技學院作為中德政府合作辦學項目的實施單位，一直以來致力于培養高層次應用型人才，推進產學研協同育人、多學科交叉育人、國際合作聯合育人機制。“夯實基礎、強化實踐、拓展技能、提升能力、突出創新”是新技術背景下應用型人才培養原則。計算機通識教育主要延續其在中學的教學，進一步提升學生應用能力。

4 計算機通識教學探索與實踐

根據應用型高校辦學特色，結合人才培養需求和學生現狀，計算機基礎教學部作為計算機基礎課程的組織單位，對計算機通識教育進行了探索與實踐。深入探討計算機通識課程設置、教學內容更新與教學方式變革，從深度和廣度兩個層面提升計算機新技術在各專業的融合應用。

4.1 課程目標

為滿足各專業對計算機基礎教學的要求，考慮大學新生在計算機基礎能力方面的差異，探討如何設計科學、實用和前瞻性的計算機通識教育課程體系與教學內容，提高各專業學生的計算思維與信息技術能力。大學計算機通識課程教學目標應將知識傳授、能力培養、素質培養相結合，提升學生工程實踐與創新能力。

4.2 改革思路

為了實現通識教育與個體發展相結合、通識教育與創新教育相融合、通識教育與專業教育相補充的全人格教育。通過采取“分類教學和分級教學”的協同教學模式，進行通識教育課程設計和布局，培養學生運用計算機知識和技術解決本專業領域實際問題的能力。

4.3 教學模式

探索多元化教學模式，利用微課提高慕課資源共享的有效性。實踐與應用是傳統工科專業計算機基礎通識教育的主導方向。

（1）進行科學的教學設計。針對課程特點和教學目標進行教學設計。采用啟發式教學、案例式教學、研探討式教學等多種教學方法，調動學生學習積極性，提高課程教學質量。

（2）線上與線下相結合。為了解決課時有限與教學內容不斷增加的矛盾，并考慮學生層次與差異，采用線上線下相結合的授課模式。

（3）注重學生能力提升。在開放性的實驗平臺和系統中，注重引導和培養學生的自主學習能力、思維能力和動手能力。

（4）注重創新教育。建立創新基地，在指導教師的帶領下，與課程結合，開展課外科技項目訓練。

（5）采用多元化評價方式。通過“在線成績+實驗成績+課堂表現+考試成績”的評價方式，綜合考慮平時在線學習、課堂實踐、期末考核等因素，總結性評價與過程性評價相結合。

4.4 課程體系

合理設計適合各專業需求的課程，探討柔性化、可支撐分類分層次計算機通識教育的課程體系。制定新的教學大綱、實施分類分層次教學，開設新生研探討課、全校性通識公共選修課、開放實驗作為拓展，激發學生學習興趣和學習動力，幫助學生盡快適應大學學習。

計算機通識課程由基礎模塊和拓展復合模塊兩部分構成。計算機通識類主要課程如表1所示。

Table 1 List of major courses of computer general studies表1 計算機通識主要課程一覽表

4.5 教學內容

教學內容應該具有適當的深度和廣度，體現時代性和前沿性，各部分之間應該具有內在的邏輯關系。①按照畢業要求和社會需求，優化信息技術通識教育類課程個性化內容，加強課程內涵建設；②加強計算機基礎課程教學研究，做好線上線下教學資源建設；③引入針對專業的典型案例，了解新一代信息技術在行業中的應用，拓展學生視野，賦能各自專業實際應用；④隨著課程改革的推進，編寫新形態教材，實現知識講解和信息技術能力訓練兩大教學目標。

5 實施效果

持續跟蹤信息技術發展趨勢，重新規劃課程目標，梳理課程內容，構建授課內容體系，修訂教學大綱，最終使課程教學和內容更加切合現實需要。教學實踐表明，基于“互聯網+”的教學，能有效地提高教與學的質量和效率，采用多元化的教學模式有助于培養學生計算思維、問題求解、自主學習能力，并提高整體教學效果。

（1）課程開發成果顯著。開發了計算機基礎CAI 系統并推廣到多所高校，開發了C 語言程序設計、Python 基礎等MOOC 課程，多門課程獲省高校“國家精品課程”、校精品在線開放課程。通過線上線下混合式教學，進行分類分級教學，程序設計課在“PTA 程序設計實驗輔助教學平臺”布置不同層次的題目，讓學生通關練習。

（2）教學成果多次獲獎。C 語言程序設計課程教學改革與實踐、應用型本科院校計算機基礎教學課程體系探索與實踐、“互聯網+”多元化的C 語言程序設計課程教學實踐、學生創新訓練融入應用型創新軟件人才培養全過程的探索與實踐等獲校教學成果獎。《C 語言程序設計》課程評為“全國生態文明信息化教學成果獎（D 類）”。

（3）學生參賽獲獎。從大一抓起，使得課程內容更具有實用價值，讓學生感覺到學有所獲。多位學生在課堂和課外學習基礎上，在教師指導下，參加大學生課外科技創新與實踐項目（如國創項目）、大學生ACM 程序設計競賽、大學生計算機設計競賽等，取得了優異成績，在省賽和國賽中多次獲獎。學生論文“《Python 基礎》課程中的學習與思考”獲省級課程思政優秀論文。

（4）產學研合作育人。立項浙江省“十三五”省級產學合作協同育人項目《高校人工智能通識教育研究》。在課程教學中，采用阿里云天池AI 平臺、海豚人工智能與大數據實驗平臺、思睿智訓大數據商業智能實訓平臺等實驗輔助教學系統，用項目推動應用型人才培養。

（5）課程在校全面推廣。面向全校開設計算機通識課程，選課學生踴躍，教學評價良好。《信息與計算思維》為校新生研探討課立項項目，《Python 基礎》為校通識性教育選修類課程建設重點項目。

（6）教學著作頗豐。編寫了10 多部高等學校教材，《C語言程序設計》為浙江省“十一五”重點建設教材，《Office高級應用教程》為省普通高校“十三五”新形態教材。

（7）開放共享資源建設。建設程序設計資源庫、課程思政案例庫，在課程教學中，根據實際需要，使用案例教學，培養具有工程思維的人才。

6 結語

學生通過計算機通識課程學習，能夠增強信息意識、提升計算思維、促進數字化創新與發展能力、樹立正確的信息社會價值觀和責任感，為其職業發展、終身學習和服務社會奠定基礎。

新一代信息技術飛速發展，學習者要與時俱進、持續學習，教學也要持續改進，賦能學生。①應用型人才培養需要提高人才培養與產業契合度，并建計算機通識教育的教學模型，完善課程體系，建設面向應用場景的學習閉環；②運用智能教育技術，為“互聯網+教育”“智能+教育”學生轉變學習方式提供指導，利用大數據分析方法，為學習者推薦個性化的學習資源，定制學習策略，為培養復合型、有創新能力的交叉人才助力；③建立有效的評價機制及體系，支持個性化導學，提高知識獲取效率；④開設OpenHarmony 應用開發等課程，進行創新項目訓練，引導學生參加各種比賽，提高學生應用能力。

產業在變，高校也需作出相應變革，通識教育理應為培養社會需要的人才助力。應用型本科院校作為培養適應社會經濟發展，且具有創新意識、國際化素養的高層次應用型人才的主要陣地，持續探索面向可持續競爭力的新型工程技術人才培養模式，探討需求目標導向與學生學習成效驅動的新工科人才培養模式，具有重要的現實與實踐意義。