非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)教學(xué)改革實踐
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摘要：新工科對計算機基礎(chǔ)課程提出了新的要求和挑戰(zhàn)。如何順應(yīng)新工科的時展，開展?jié)M足不同專業(yè)需求、能更好地實現(xiàn)交叉融合的計算機基礎(chǔ)課程改革成為研究的重點。因此，依托新工科背景，針對目前非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程中存在的問題，進行了教學(xué)內(nèi)容和評價體系的全方位改革和實踐，有效地提高了學(xué)生的計算思維能力和利用計算機解決專業(yè)問題的實踐創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞：新工科；非計算機專業(yè)；計算機基礎(chǔ)課程；教學(xué)改革
引言
隨著大數(shù)據(jù)、云計算、區(qū)塊鏈等技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)變革和社會變革正席卷而來。為主動應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，以及一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進新工科研究與實踐項目的通知》等一系列通知，要求推進“新工科”建設(shè)［1］［2］。新工科強化了對所有學(xué)生開設(shè)計算機課程的必要性，強化了計算機課程教學(xué)目標的思想性和實用性，強化了對計算機應(yīng)用的理解和實踐，強化了計算機課程跨學(xué)科創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求［3］。因此，如何根據(jù)不同專業(yè)人才培養(yǎng)的定位和學(xué)生基礎(chǔ)，開展?jié)M足不同專業(yè)類別的需求，更好地實現(xiàn)交叉融合的非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)改革勢在必行。
1非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀
1997年，教育部關(guān)于《加強工科非計算機專業(yè)計算機基礎(chǔ)教學(xué)工作的幾點意見》正式，明確了計算機基礎(chǔ)教學(xué)在高等教育中的重要地位。經(jīng)過20多年的發(fā)展歷史，計算機基礎(chǔ)課程已經(jīng)成為非計算機專業(yè)高等教育的重要組成部分，在學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要作用。但是，在實際教學(xué)中存在著不少問題，主要表現(xiàn)為以下幾點：（1）重統(tǒng)一講授，輕專業(yè)差別目前各非計算機專業(yè)在選擇計算機基礎(chǔ)課程時，大都采用《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》＋程序設(shè)計語言的培養(yǎng)模式。根據(jù)不同的專業(yè)特點，程序設(shè)計課程可選擇C語言、VB語言或者VFP語言。但是同一門課程在面向不同專業(yè)的講授過程中，一般都采用統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容，很少考慮學(xué)生的專業(yè)差別。（2）重步調(diào)一致，輕學(xué)生差異作為面向全國招生的高校，由于經(jīng)濟發(fā)展的地域差異，大學(xué)新生的計算機水平存在著明顯的非“同一起點”現(xiàn)象。但在實際授課過程中，大部分課程都采用“一刀切”的教學(xué)方式，從而出現(xiàn)了基礎(chǔ)好的學(xué)生“吃不飽”，基礎(chǔ)差的學(xué)生“吃不了”的現(xiàn)象，不能滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習需求。（3）重線下授課，輕線上輔助在課程講授過程中，著重關(guān)注線下課堂集中授課，對線上課程僅限于推薦學(xué)習，沒有納入到考核評價范疇，從而出現(xiàn)了形同虛設(shè)，學(xué)生不重視的局面，沒有充分發(fā)揮線上課程的輔助效用。
2新工科背景下的計算機基礎(chǔ)課程的改革
相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。他們不僅在某一學(xué)科專業(yè)上學(xué)業(yè)精深，還應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”的特征；不僅能運用所掌握的知識解決現(xiàn)有的問題，還有能力學(xué)習新知識、新技術(shù)以解決未來發(fā)展出現(xiàn)的問題，對未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用［4］。因此，《新工科研究與實踐項目指南》（“北京指南”）中提到要更加注重模式創(chuàng)新，“探索工程教育信息化教學(xué)改革，推進信息技術(shù)與工程教育深度融合，創(chuàng)新‘互聯(lián)網(wǎng)＋’環(huán)境下工程教育教學(xué)方法，提升工程教育效果［5］。
2．1教學(xué)內(nèi)容的改革
在學(xué)習計算機知識的過程中，非計算機專業(yè)學(xué)生的思維方式不同于計算機專業(yè)的學(xué)生，其對計算機課程學(xué)習有其自身的需求［6］。因此，在新工科的背景下，必須針對非計算機專業(yè)學(xué)生的需求和學(xué)習特點，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容。
2．1．1基本知識與前沿技術(shù)并重信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，這就要求計算機基礎(chǔ)課程內(nèi)容不斷更新，尤其是“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程。作為向非計算機專業(yè)學(xué)生提供計算機基本知識、能力、素質(zhì)方面教育的公共基礎(chǔ)課程，“大學(xué)計算機基礎(chǔ)”課程在教學(xué)內(nèi)容上不斷改進，如圖1所示。圖1《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容改革尤其是2019年，考慮到新生信息化水平的不斷提高，將學(xué)生均有所了解的Windows7操作系統(tǒng)及Office操作改為僅在實驗課上練習，而新增加了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計基礎(chǔ)（Python語言入門）以及云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)，實現(xiàn)了基礎(chǔ)知識和前沿技術(shù)并重。
2．1．2通識內(nèi)容與專業(yè)需求并重為了滿足不同專業(yè)類別需求，更好地實現(xiàn)計算機與各專業(yè)的交叉融合，程序設(shè)計課程中在講授通識內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對不同的專業(yè)，設(shè)置不同的和專業(yè)相關(guān)的例題，提高了學(xué)生利用計算機解決專業(yè)問題的能力。例如在石油工程專業(yè)的“VB程序設(shè)計”課程中，除了各專業(yè)通用的基礎(chǔ)例題外，還增加了利用Weibull預(yù)測模型與乙型水驅(qū)曲線的聯(lián)解法進行可采儲量計算的專業(yè)例題，實現(xiàn)了通識內(nèi)容與專業(yè)需求并重，如表1和圖2、圖3所示。
2．1．3基礎(chǔ)培養(yǎng)與拓展訓(xùn)練并重為了避免出現(xiàn)了基礎(chǔ)好的學(xué)生“吃不飽”，基礎(chǔ)差的學(xué)生“吃不了”的現(xiàn)象，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習需求，在教學(xué)內(nèi)圖3文本文件中的油田開發(fā)數(shù)據(jù)容安排上，基礎(chǔ)性必須掌握的內(nèi)容采用傳統(tǒng)的課堂講授方法，而拓展性的內(nèi)容，則主要以線上課程課后學(xué)習或者實驗課拓展性訓(xùn)練的方式進行。例如在《VB程序設(shè)計》實驗課程中，制定了驗證型、設(shè)計型和綜合型的多層次實驗教學(xué)方案，如表2所示。驗證型實驗使學(xué)生掌握基本知識點，設(shè)計型實驗培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力，綜合型實驗培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，實現(xiàn)了基礎(chǔ)培養(yǎng)和拓展訓(xùn)練并重。（2）評價體系改革高效合理的考核評價體系可以有效地培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習方式、提高學(xué)生的學(xué)習興趣、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性和主動性。•線上與線下并重隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字時代的到來，線上學(xué)習已成為學(xué)習者學(xué)習知識的重要途徑。線上學(xué)習方式突破了時間和空間的限制，具有自主、交互和開放性等優(yōu)點。目前計算機基礎(chǔ)課程主要采用學(xué)校的在線課程平臺、PTA程序設(shè)計類實驗輔助教學(xué)平臺和中國大學(xué)MOOC等方式進行線上學(xué)習。學(xué)生可以通過在線平臺進行預(yù)習、復(fù)習、答疑，從而使大部分同學(xué)站在同一起跑線上。此外，《大學(xué)計算機基礎(chǔ)》課程在線平臺提供了擴展性的閱讀和測試；《VB程序設(shè)計》課程利用在線課程平臺依照進度作業(yè)，幫助學(xué)生查缺補漏以及鞏固所學(xué)的知識；《C程序設(shè)計》課程利用PTA平臺進行實驗內(nèi)容練習。為了避免學(xué)生半途而廢，學(xué)生觀看視頻、進行測試以及提交作業(yè)、進行實驗強化訓(xùn)練都會占一定的平時成績。此外，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以通過中國大學(xué)Mooc進行拓展性學(xué)習，保證學(xué)生可以“吃得飽”。通過線上線下結(jié)合，實現(xiàn)了學(xué)生的分層教學(xué)和管理，滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習需求。•過程管理與傳統(tǒng)考試并重為了避免學(xué)生考前突擊，重分數(shù)輕能力，在計算機基礎(chǔ)課程中，均采用了過程化管理方式?？偝煽儯狡綍r成績（10％）＋期中考試成績（20％）＋期末考試成績（70％）。其中平時成績包括平時出勤、課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)等；期中考試主要進行階段性考察，讓學(xué)生了解自己前期的學(xué)習效果，以免到學(xué)期末才發(fā)現(xiàn)問題，但為時已晚；期末考試進行學(xué)生對課程的全面考察。期中考試和期末考試均采用上機考試方式，使學(xué)生平時更注重上機實踐，計算機操作能力和計算思維能力得到了提高。輔導(dǎo)答疑也是過程化管理的一個重要環(huán)節(jié)，是課堂教學(xué)的繼續(xù)，能了解學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況。計算機基礎(chǔ)課程除了實驗課課上答疑、答疑室答疑，還提供了在線課程、電子郵件、QQ、微信等多種答疑方式，實現(xiàn)了立體化全天候答疑，確保學(xué)生遇到問題時能夠得到及時解決。
3關(guān)于教學(xué)改革的幾點思考
（1）目前學(xué)生課外時間利用在線課程平臺觀看學(xué)習視頻、進行測試和作業(yè)練習，但教師只能看到最終結(jié)果，無法了解學(xué)生是否認真觀看視頻，測試和作業(yè)練習是否獨立完成。以后可將測試或作業(yè)改為課上統(tǒng)一進行，由于學(xué)時有限，題目可以少而精。（2）教師是教學(xué)過程的執(zhí)行者，教師個人素養(yǎng)的提高對整個教學(xué)改革具有重要保障作用。Mooc不但可以為學(xué)生提供免費的優(yōu)質(zhì)課程，也為教師提供了一個優(yōu)質(zhì)的學(xué)習平臺。教師可以在線觀看其他教師的教學(xué)過程，進行教學(xué)反思，在實踐中將開放教育資源引入到課堂教學(xué)中。通過實踐、學(xué)習、反思、再實踐的螺旋上升過程，不斷促進自身信息素養(yǎng)的提高，從而保證改革的順利開展。
4總結(jié)
計算機基礎(chǔ)課程對教學(xué)內(nèi)容和評價體系的一系列改革，順應(yīng)了新工科的發(fā)展趨勢和發(fā)展要求，在一定程度上提高了學(xué)生的計算思維能力，強化了計算機與專業(yè)知識的融合，實現(xiàn)了學(xué)生計算機應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
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作者：李瑞芳 劉華鎣 時貴英 倪紅梅 單位：東北石油大學(xué)
