新工科背景下的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程體系改革和教學(xué)模式創(chuàng)新研究

曾瑩

摘要：新工科建設(shè)對大學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力有了更高要求，而當(dāng)前的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)存在課程體系設(shè)置簡單、與專業(yè)聯(lián)系不緊密，教學(xué)方法和手段單一、師生互動缺失等問題，本文嘗試重構(gòu)計算機基礎(chǔ)課程體系，并革新教學(xué)模式，以提高課堂教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)能夠適應(yīng)新工科建設(shè)要求的高素質(zhì)創(chuàng)新應(yīng)用型人才服務(wù)。

關(guān)鍵詞：新工科;大學(xué)計算機基礎(chǔ);課程體系;教學(xué)模式

中圖分類號：TP3 -4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672 - 9129（2018）12 - 0001 - 01

大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程作為面向全體大學(xué)生提供計算機知識、能力和素質(zhì)的重要課程載體之一，旨在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計算機知識與技術(shù)解決專業(yè)實際問題的能力，其教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計能夠體現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)新思維的訓(xùn)練及實踐能力的培養(yǎng)，而新工科建設(shè)下工程科技人才的培養(yǎng)正是以創(chuàng)新能力、工程實踐能力培養(yǎng)為核心，因此大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)對于新型工程人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。與此同時，新工科建設(shè)對工程人才的信息素養(yǎng)提出了更高要求，進(jìn)而對高校工科專業(yè)的計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)提出了新目標(biāo)和新要求。

雖然新工科建設(shè)剛剛提出不久，但新工科背景下的相關(guān)課程建設(shè)、專業(yè)建設(shè)以及人才培養(yǎng)模式研究等已經(jīng)涉及到各大工科專業(yè)，尤其是計算機、物理、機械制造類專業(yè)學(xué)科居多。然而，對于所有工科專業(yè)必修的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程，相關(guān)研究還很少，本文從當(dāng)前教學(xué)的實際情況出發(fā)，著重從課程體系建設(shè)和教學(xué)模式創(chuàng)新兩個方面進(jìn)行計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究，旨在解決教學(xué)的針對性和實效性問題。

1 大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 課程體系設(shè)置。目前，我國大部分高校主要參照2006年教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會編寫的《關(guān)于進(jìn)一步加強高等學(xué)校計算機基礎(chǔ)教學(xué)的意見暨計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求（試行）》中提出的計算機基礎(chǔ)課程設(shè)置方案，來進(jìn)行相關(guān)課程體系的設(shè)置。以湖南省地方高校的工科專業(yè)為例，大多采用如表1所示的課程設(shè)置方案。分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的課程設(shè)置主要存在以下問題：1）課程設(shè)置體系性不強，課程門數(shù)少，內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排簡單。2）程序設(shè)計類課程存在一刀切問題，沒有體現(xiàn)專業(yè)特色和培養(yǎng)目標(biāo);同時，所選擇的程序設(shè)計語言要么陳舊過時，早已在實際應(yīng)用中被淘汰（如VB語言），要么語法繁多，調(diào)試?yán)щy，不適合沒有任何編程基礎(chǔ)的非計算機專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)（如C語言）。3）后續(xù)課程缺失。大一課程結(jié)束后，學(xué)生無法進(jìn)一步學(xué)習(xí)更多的計算機相關(guān)技術(shù)。

1.2 教學(xué)模式。課程教學(xué)多數(shù)采用“以教為主”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，很多時候基本上都是老師一個人在講臺上講，學(xué)生只能被動接受。盡管教師們也嘗試對教學(xué)方法進(jìn)行革新，設(shè)計了案例式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)等來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但始終脫離不了以教師講授為主的教學(xué)模式。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生雖然能直接、快速地對知識產(chǎn)生建構(gòu)，但這種知識建構(gòu)是短暫的，因為學(xué)生并不知道如何去運用知識，或者說沒有將知識內(nèi)化，所以新知識很快被遺忘。

2 基于新工科建設(shè)的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

為了更好的順應(yīng)時代發(fā)展，培養(yǎng)出來能適應(yīng)新環(huán)境挑戰(zhàn)的新型工程科技人才，我們必須改變過去把計算機基礎(chǔ)課程作為應(yīng)用軟件培訓(xùn)的觀念，重點培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和實踐能力，充分發(fā)揮計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)在實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)中的作用，并以此積極探索計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)新模式和重構(gòu)計算機基礎(chǔ)課程體系。

2.1 構(gòu)建基于“知識+能力+專業(yè)拓展”三個層次目標(biāo)的計算機基礎(chǔ)課程體系。依據(jù)新工科建設(shè)對工科人才的新需求，針對不同專業(yè)學(xué)生的計算機基礎(chǔ)以及專業(yè)特點等，從知識、能力、專業(yè)拓展三個目標(biāo)層次來重構(gòu)計算機基礎(chǔ)課程體系。第一層次是1門公共必修的計算機文化基礎(chǔ)課程，主要為工科專業(yè)學(xué)生掌握計算機基礎(chǔ)知識而開設(shè)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)實現(xiàn)問題求解的基本思想，培養(yǎng)計算思維意識。第二層次是針對不同工科專業(yè)的特點和培養(yǎng)需求，開設(shè)若干門計算機程序設(shè)計類課程，通過該類課程培養(yǎng)學(xué)生利用計算機科學(xué)的思維和方法研究、分析、解決專業(yè)問題的能力，達(dá)到逐步形成計算思維的目標(biāo)。在程序語言的選擇方面，主要考慮Python、Matlab和R語言三種，因為這三種語言都是當(dāng)下十分流行的程序設(shè)計語言，它們簡單易學(xué)，代碼易讀、易維護，在工程仿真、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、繪圖等方面具有相當(dāng)優(yōu)勢，十分適合工科學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)。第三層次是專業(yè)拓展課程，一方面，針對不同專業(yè)對計算機相關(guān)技術(shù)的需求，開設(shè)若干門計算機技術(shù)應(yīng)用課程（如Auto-CAD制圖），著重于擴展學(xué)科專業(yè)的計算機能力，更好的激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識;另一方面，針對與我國當(dāng)前重點發(fā)展的新產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的計算機核心科技，開設(shè)課程（如機器學(xué)習(xí)），以拓寬學(xué)生的知識面，提高其綜合素質(zhì)。授課可采用舉辦信息新技術(shù)講座或公共選修課的形式。課程體系設(shè)置方案詳見表2。

2.2 改革計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)模式。改變以往“以教為主”的教學(xué)模式，因為這種單向的教與學(xué)的過程使得課堂氣氛沉悶、學(xué)生不愿主動融人到教學(xué)中去。嘗試以學(xué)生為主體，教學(xué)重點放在解決問題的思路上，通過潛移默化的方式培養(yǎng)學(xué)生運用計算機科學(xué)的思維與方法去分析和解決專業(yè)問題，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，以適應(yīng)新工科建設(shè)發(fā)展要求。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，將互聯(lián)網(wǎng)和信息處理技術(shù)融入教學(xué)過程，形成基于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)資源的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)模式，該模式是建立在課內(nèi)互動學(xué)習(xí)與課外自主學(xué)習(xí)這二者交互作用基礎(chǔ)上的一種混合教學(xué)模式，具體包括課前預(yù)習(xí)、課內(nèi)學(xué)習(xí)與課后探究三個階段。

（1）課前預(yù)習(xí)階段。學(xué)生充分利用多樣性的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)資源，對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，為課堂學(xué)習(xí)階段的主動學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教師則通過發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生接觸到即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好充分的準(zhǔn)備。

（2）課內(nèi)學(xué)習(xí)階段。在課堂教學(xué)中要打破傳統(tǒng)的單一講授式教學(xué)方式，樹立以學(xué)生為主體的教學(xué)思路，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)或合作學(xué)習(xí);綜合運用多種教學(xué)方法和手段，如案例教學(xué)法、項目驅(qū)動教學(xué)及任務(wù)驅(qū)動教學(xué)等。

（3）課后擴展階段。課后拓展學(xué)習(xí)使課堂教學(xué)在課外得到延續(xù)，幫助學(xué)生對所學(xué)的知識進(jìn)行鞏固和深化。教師可將課后用到的學(xué)習(xí)資源共享給學(xué)生，也可以讓學(xué)生自己查找相關(guān)資料。學(xué)生通過完成教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)，將課堂所學(xué)知識在真實任務(wù)中進(jìn)行實踐，實現(xiàn)知識向能力的轉(zhuǎn)化。

結(jié)語：新工科建設(shè)要求推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，而大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程作為所有工科專業(yè)必修的通識性課程，更有必要充分發(fā)揮其在實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)中的作用。為此，本文主要從重構(gòu)計算機基礎(chǔ)課程體系和創(chuàng)新計算機基礎(chǔ)教學(xué)模式兩個方面著手，積極的開展相關(guān)教育教學(xué)改革，重點培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和實踐能力。

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