行業導向的計算機公共基礎課程教學改革研究

熊剛強

(廣東醫學院信息工程學院，廣東東莞 523808)

【熊剛強:廣東醫學院信息工程學院副教授，博士，主要從事計算數學、圖像處理及計算機教學研究】

一、教學改革的行業導向的意義

2007年，教育部、財政部決定實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”［1］，要求“按照優勢突出、特色鮮明、新興交叉、社會急需的原則”發展專業，“重點推進工程技術、醫學等領域的專業認證試點工作，逐步建立適應職業需要的專業認證體系”。根據意見要求，高校的專業建設、教學內容與課程體系的設置應該順應經濟與社會發展的需要，加強課程與教材建設、改革教學內容與方法的主要目的，是為社會與經濟發展培養合格的專業人才。由于計算機技術在社會、經濟及其科學研究的各個領域中已經得到廣泛的應用，因此，“如何在計算機公共基礎課程教學中把計算機技術融入到專業領域，培養大學生應用計算機技術解決專業工作中的疑難問題”，成為計算機公共基礎教學改革的關鍵。行業導向就是“順應社會經濟發展、著眼于行業需求，為社會各行各業培養創新型的實用人才”。

2014年，教育部部長袁貴仁在全國教育工作會議上的講話中指出:“教育所提供的課程專業、所培養的人才、所創造的科研成果，最終都要接受市場和社會的檢驗。”［2］他強調高校教育質量評價社會化的重要性，認為提高教學質量是高等教育改革發展的核心任務，行業企業是教育的主要服務對象，社會各個行業對高等教育教學質量的評價方式與評價標準就是高等教育教學質量評價的風向標。近年來，計算機公共基礎課程的教學內容已經跟不上計算機技術發展的步伐，無法滿足專業需求，基礎教學脫離專業教學，形成兩個平行的教學軌跡，它們之間沒有交集、沒有融合，是兩個孤立的整體，其結果是計算機公共基礎課教學逐漸邊緣化。行業導向就是“直面社會、行業對高等教育的評價，建立服務于專業教學的計算機公共基礎課程體系，革新教學方法”。

二、教學改革的關鍵問題

行業導向的計算機公共基礎課程教學改革的關鍵，就是根據行業需求設置課程體系與教學內容，改革教學方法，完善課程考核機制;就是解決“計算機應用基礎”教學的差異性、課時量與教學內容之間沖突以及師資培訓問題。

(一)“計算機應用基礎”的差異教學問題

中學信息技術教育普及化與地域教育水平不平衡導致大學“計算機應用基礎”教學面臨“零起點”與“非零起點”的兩難境地，一刀切與分層教學［3］是解決此問題的兩種方法。一刀切的教學方式是不考慮學生基礎與專業需求差異［4］，而采用相同的教學內容與方法的統一的教學模式。這一模式便于學校教學管理，如排課、考核等，但無法解決“計算機應用基礎”教學中“吃不飽”與“吃不好”之間的矛盾。一刀切的教學模式還因取消“計算機應用基礎”而忽略了部分學生的學習需求。事實上，在我們的2454份調查問卷中，“只有1194個學生在中學階段由專門教師講授過此課程，主張取消此課程的學生卻只有94人”。分層教學模式是目前計算機教育工作者大力提倡的差異教學模式。這一由篩選(即過關性考試)、分級分班教學(即組織教學)兩部分組成的模式對于學校教務管理來說是不易管理的，而且教學方法也沒有發生根本的改變。因此，分層教學除了解決教學的差異性，還應充分發揮學生的學習能動性，壓縮課時數，為增加后續應用基礎課程騰出課時。

(二)行業導向的計算機公共基礎課程體系問題

目前，非理工類的“計算機程序設計基礎”的存在價值與意義已經遭到專業教師、大學生、行業領域的普遍質疑，有人甚至建議取消“計算機程序設計基礎”教學。之所以如此，是因為計算機公共基礎課程的教學內容與專業教學內容出現嚴重的脫鉤，它們之間沒有任何交集，是兩類完全不相干的課程。雖然近年來計算機教育工作者對計算機公共基礎課程的教學內容進行一定修訂，引入大量的專業應用案例，醫學院校甚至專門編寫針對醫藥專業的計算機公共基礎類教材，取得一定效果，但沒有從根本上改革計算機公共基礎課程體系，有時還會弄巧成拙，唯案例應用而忽視計算機科學教學的本質東西(如計算思維的培養)。比如，For循環語句教學，用數列求和這個案例就能很好地讓學生理解For語句的意義，沒有必要牽強附會地使用專業領域中的案例。“計算機程序設計基礎”的重點在于培養學生的計算思維能力，它是“計算機應用技術基礎”課程的基礎。“計算機應用技術基礎”介紹計算機技術在專業領域中的應用，是計算機公共基礎課程教學與專業教學的交叉點。但是，課程體系改革需要考慮“計算機程序設計基礎”與“計算機應用技術基礎”兩門課程之間的銜接，教學內容要因專業而異。

(三)教學方法與考試模式的改革問題

行業導向的計算機公共基礎課程教學改革要求以學生為主體設計教學模式，教師通過構建教學情境，讓學生在模擬工作環境中解決問題，比如，在“醫院信息系統”教學中使用模擬醫院信息系統。教師在整個教學過程中只是學習引導者、教學組織者，學生作為主體通過解決教學過程中所提出的問題而獲得知識與技能。然而，目前的計算機公共基礎課程教學還普遍采用“以教師為主體的機械傳遞知識”的教學模式，即“粉筆+黑板+PPT”的填鴨式教學。傳統的課堂教學模式無法有效地提高教學效率、激發學習興趣，并讓教師感到課時緊張、無法完成教學任務，從而給壓縮課時、增加教學內容造成了很大的困難。行業導向的計算機公共基礎課程教學改革要求學生學會使用計算機技術解決實際問題，傳統的“紙質”考試或“理論+實驗操作”的考試無法評判學生分析問題、解決問題的真實能力，不利于行業導向的計算機公共基礎課程教學改革。

(四)師資力量薄弱與課時不足問題

近年來，師資力量增加趕不上高校招生規模的擴大已是不爭的事實。行業導向的計算機公共課程教學改革需要公共課教師在計算機領域與專業應用領域中都有扎實的理論基礎與應用操作技能，而計算機技術的更新速度遠遠超過其他學科，這要求計算機公共基礎課教師有更充足的時間去學習、去深造。目前，計算機公共基礎課教師對計算機技術的橫向應用了解不足，以及知識結構不合理，阻礙了行業導向的計算機公共基礎課程教學改革。師資培訓是教學改革過程中不可忽視的環節。增加“計算機應用技術基礎”可實現計算機公共基礎教學與專業教學兩者之間的有機融合，但教學內容增加與總課時壓縮是一對難以調和的矛盾。精簡教學內容、改革教學模式是解決此矛盾的重要措施。

三、行業導向的教學改革措施

行業導向的計算機公共基礎課程教學改革要求在深入調查與定位學生從事行業的性質、層次的基礎上，制定教學內容與教學方法。2012年，廣東醫學院討論通過了“行業導向的醫學院校公共基礎課程教學改革方案”，重點調整了計算機公共基礎課程的教學內容、教學方法與考核模式。

(一)課程體系建設

課程體系建設是行業導向的計算機公共基礎課程教學改革的重點與難點。課程體系建設要求“學生熟悉計算機技術在行業領域中的應用，掌握應用計算機技術分析問題與解決問題，提高創新設計能力”。改革后的計算機公共基礎課程按“1+X+Y”三個層次設計課程，其中的1代表“計算機應用基礎”，X代表“計算機程序設計基礎”，Y表示“計算機應用技術基礎”，X、Y的教學內容與專業特色有關，表1是部分專業的課程設置。

表1 部分專業的計算機公共基礎課程的教學內容

“計算機應用基礎”要求學生掌握計算機相關的基礎知識，熟練地使用計算機處理辦公室事務，重點要求學生掌握計算機的基本操作和Office辦公軟件的使用。“計算機程序設計基礎”的教學內容與專業特色相關，也與“計算機應用技術基礎”的教學內容相關聯。比如，臨床、護理專業側重于數據庫程序設計，它是學習“醫院信息系統”的基礎;影像專業側重于圖像與圖形程序設計，它是“醫學影像成像及處理技術”課程的基礎;藥學專業側重于數據庫程序設計，增加藥物設計案例;旅游英語等專業的教學內容為“網頁程序設計與制作”。“計算機程序設計基礎”的任務是培養學生的計算思維能力，是后續“計算機應用技術基礎”的前導課程。

“計算機應用技術基礎”重點介紹計算機技術在專業領域內的應用，培養學生應用計算機技術解決職業領域內的疑難問題。比如，臨床與護理專業的“醫院信息系統”課程，實驗環境就是醫院真實工作流程的再現;“醫學影像成像及處理技術”向學生展示了計算機技術在影像處理與分析中的應用，培養學生使用圖像處理技術(如特征提取與識別)解決影像診斷中疑難問題;“醫藥信息分析與決策”訓練學生如何從雜亂無章的數據中尋找規律、發現知識、推斷決策;“多媒體技術與平面設計”介紹多媒體信息處理與制作，使學生掌握如何應用多媒體技術快速傳遞信息(如企業策劃、宣傳工作等)。

(二)教學模式與教學方法改革

“以學生為主體、教師為主導，充分調動學生的學習積極性”是教學方法改革的主題。

1.網絡自主學習與任務驅動學習。“計算機應用基礎”教學需要解決兩方面的問題，即差異教學、課時壓縮為增加“計算機應用技術”做準備。實踐證明，“自主學習+教師導學+任務驅動”的學習模式是靈活而可行的差異教學模式，可以大幅度壓縮“計算機應用基礎”的課時。教師導學要求取消課堂教學，開設適當的導學課，教師只是導學者(即引導者)、學習監督者，導學的主要任務包括制定課程教學目標，設置階段性學習內容，解決學習中疑難問題。自主學習要求學生根據自身的計算機水平決定是否參加導學課，根據課程要求和自身需要自主選擇學習內容、地點、時間，通過網絡學習平臺完成課程學習與技能訓練。學校開放計算機實驗室作為自主學習場所，學生也可以選擇在圖書館或宿舍。學生可以利用閑暇時間學習，也可以完全不參加學習，但必須完成課程指定的作品設計，通過課程考試。任務驅動要求每個知識點設置相應的訓練任務，學習平臺能實時地評判任務的完成質量，給出分數或等級，通過挑戰學生的學習能力與操作技能來激發學生的學習興趣與積極性。

2.參與式教學與案例教學。“計算機程序設計基礎”是一門難以理解、難以掌握的學科。醫學專業的大學生由于習慣于記憶性學習，對于邏輯思維較強、需要創新設計能力的程序設計課程，他們會覺得無能為力。“學生的參與意識不強，思維游離于課堂之外，教師漠視學生的反應與情感”是一種普遍存在的教學現象。根據心理學的觀點，當學習的內在激勵機制變弱時，學習就會變得索然無味。學習的內在激勵來自于學習的趣味性、挑戰性，參與式教學能夠加強學生的內在激勵，有利于提高學生的學習積極性。參與式教學強調學生的主體作用與參與意識，要求學生通過積極參與教學過程，達到知、情、意、行四者和諧統一。因此，“計算機程序設計基礎”教學應重點強化學生學習的內在激勵，重視參與式教學。參與式教學需要提供一個公平、和諧的交流平臺，通過拋出問題、設置任務來挑戰學生的分析問題與解決問題的能力。案例教學是學生通過參與案例分析、探究解決問題的方法來建構內在知識的教學模式，它強調學生的主體作用，教師只是教學組織者。案例教學需要設置教學情境，要求學生積極參與，它與參與式教學是相輔相成的。

“計算機程序設計基礎”采取“1+1”的模式設置課時，即一次理論之后安排一次實驗課。理論課教學由三部分構成，即拋出問題(導出新課的案例)、傳授新內容(提供解決問題的方法或工具)、給出新案例(布置實驗課的教學任務);實驗課由解決案例、相互評價兩部分構成。比如，在“網頁程序設計與制作”中，我們從維基百科或百度百科中尋找許多主題資料，如新加坡、清朝、漢武帝、白血病、菊花、大象等，以此素材制作完整的主題網站作為案例。通過創建主題網站，逐步引入文字與特殊符號的插入、文字樣式的設置、多媒體的使用、超級鏈接、獨立框架、模板技術、CSS樣式表、SPRY、JavaScript等知識點，從粗糙的網頁到完美的主題網站，整個過程是從案例分析到解決問題的過程，也是靜態網頁制作技術的學習過程。同樣，在VB.net教學中，可以用病人檔案管理、醫生信息管理、班級綜合測評管理、家庭賬務簿、利息計算器等微系統作為案例貫穿在教學過程中，學生通過提建議、寫代碼、回答問題的形式參與教學，使課堂教學變成教師與學生、學生與學生相互溝通的渠道，在溝通與交流中完成對自身知識的建構。

3.研究式教學與項目教學法相結合。“計算機應用技術基礎”主要采用研究式教學與項目教學相結合的教學模式，特別是“醫藥分析與決策”。建構主義學習理論認為，學習不是教師把知識簡單地傳遞給學生，而是學生在實踐中建構知識的過程;實用主義教育理論認為，教育應該以經驗為中心，即知識不是由讀書或解惑而得來的，而是來源于自身的經驗。項目教學法就是要求學生在“做中學”、在“實踐中學”，項目教學是教師與學生、學生與學生之間通過共同協作完成課題任務或產品設計，從而完成教學的過程。行業導向的計算機公共課程教學改革的重要目標之一，就是實現計算機基礎課教學與專業教學的相融合。通過選擇計算機與專業交叉領域內的項目課題，組織學生獨立或分組完成項目的研究，解決課題所提出的問題，整個過程包括數據采集、資料檢索、方案設計與實施、項目評價等工作，是由學生在教師的指導下完成的，教師是指導者，學生是主體。藥品療效分析研究、傳染病仿真模型研究、ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average)模型在醫藥學中的應用、聚類分析的應用等都可以作為“醫藥分析與決策”的課程項目，學生也可以自擬題目，鼓勵學生與專業教師合作完成課程項目研究，鼓勵學生撰寫課程論文并公開發表。在項目教學過程中，學生需要獲取數據與信息，需要對數據進行分析與論證，尋找規律并提出解決問題的辦法，這也是研究式教學的一種模式。

(三)多樣化的課程考核模式

行業導向的計算機公共基礎課程教學改革要求把“學生應用計算機技術的能力、解決問題與分析問題的能力”作為課程考核的重點，建立多樣化的考核模式。首先，教考分離。“計算機應用基礎”與“計算機程序設計基礎”考試的實施完全交付給專門的考試機構(如省考試中心)。廣東醫學院的課程期末考核就是廣東省計算機水平一級或二級考試，學校只負責教學。但是期末考試成績不是課程考核的唯一標準。其次，作品展示。學生用自己掌握的知識與技能設計個性化的作品，如主題網站建設、靜態或動態網頁作品、求職簡歷、工作報告、數據分析報表、大文檔的排版設計、簡易文本編輯器、利息計算器、方程求解器、數據庫記錄瀏覽程序等。作品展示可以真實地反映學生的動手能力、創新設計能力，是課程考核的重要內容。最后，課程論文。課程論文是更高級的作品展示，主要用于考核研究式教學與項目教學的教學效果，課程論文是學生參與研究并應用知識與技能解決問題的能力體現，論文質量的高低反映了學生的學習態度、創新設計能力、分析問題與解決問題能力、寫作能力等，也反映了學生的洞察能力和科研能力。總體來說，考核成績由三部分構成，即期末統考、作品展示或課程論文、平時實驗操作，制定“強化知識運用能力、弱化知識記憶能力”的考核制度。

四、結論

以行業為導向的計算機公共基礎課程教學改革立足于社會需求，以提高教學質量為宗旨，提出了以下四個行之有效的教學改革措施;第一，靈活的分層教學模式，壓縮理論教學，提倡自主學習;第二，三個層次的課程體系是連貫的、承前啟后的，從而是完整的;第三，與專業教學相融合，使計算機公共基礎課程教學服務于專業教學;第四，多樣化的教學方法與考核模式，教學方法與考核模式會因課程內容不同而不同。但是，以下三個問題需要進一步研究與改革:第一，如何厘清“行業導向”與“計算思維”之間關系;第二，在案例教學中，網絡學習系統不能自動評價學生所完成的任務，需要開發代碼自評系統;第三，“行業導向”要求教師加強橫向學習，提高教師在計算機科學與專業交叉領域內的科研水平，但目前還做得不夠。

［1］教育部、財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見［EB/OL］.baike.baidu.com/2013－08－01.

［2］袁貴仁.深化教育領域綜合改革加快推進教育治理體系和治理能力現代化——在2014年全國教育工作會議上的講話［EB/OL］.gaokao.chsi.com.cn/gkx…2014 －02－12.

［3］莊劍英.“計算機應用基礎”課程教學存在的問題及改革途徑［J］.教育與職業，2013(35):153－154.

［4］袁鳳玲，梁 艷.差異教學在大學計算機公共課程中的應用研究［J］.遼寧科技學院學報，2013(4):66－67.