工程教育專業認證背景下《計算機科學導論》的教學實踐研究

韓麗

摘 要：在工程教育專業認證背景下《計算機科學導論》課程教學實踐中存在若干問題，結合本校的現狀對該課程的教學內容體系進行了重新的構建研究，以達到產出為導向的教育取向，和以學生為中心的教育理念。

引言

2013年6月，《華盛頓協議》全會一致通過接納我國為該協議簽約成員，華盛頓協議是國際上針對本科工程學歷（一般為四年）的資格互認協議，確認由簽約成員認證的工程學歷基本相同。工程教育專業認證的意義是有利于構建我國工程教育質量監控體系，推進工程教育改革，進一步提高工程教育質量。可以建立與注冊工程師制度相銜接的工程教育專業認證體系，構建工程教育與企業界的聯系機制，增強工程教育人才培養對產業發展的適應性。可促進我國工程教育的國際互認，提升國際競爭力，認證重點關注的是教育產出，即受教育者在知識、能力和價值觀等方面發生的變化。這需要管理者和工科教師切實轉變理念，并提高教學水平和專業技能。工程教育專業認證的理解標準如圖1-1所示。

產出導向的教育取向包含以下幾個方面：我們想讓學生取得的學習成果是什么？（目標）我們為什么要讓學生取得這樣的學習成果？（需求）我們如何有效地幫助學生取得這些學習成果？（過程）我們如何知道學生已經取得了這些學習成果？（評價）我們如何保障學生能夠取得了這些學習成果？（改進）。[1]

《計算機科學導論》作為工程教育專業認證的支撐課程，我們對其進行了深一步的教學改革研究。《計算機科學導論》是計算機科學與技術專業學生入學學習的第一門專業必修課，它構建在計算學科認知模型的基礎上，并以計算機科學的內容為背景，從學科思想與方法層面對計算學科進行導引，著力提高學生的計算思維能力。它來源于ACM教育委員會對“整個計算學科綜述性導引”（計算機導論）課程構建的要求，即用嚴密的方式將學生引入計算學科各個富有挑戰性的領域之中。本課程為學生正確認知計算學科提供方法，為今后深入學習計算機課程作鋪墊。通過導論的學習可以讓學生更好的了解計算學科各主領域的基本內容及其相應的課程設置、計算學科中的核心概念、數學方法、系統科學方法、社會和職業問題等內容。[2]

一、現狀及需要解決的問題

《計算機科學導論》是高等院校計算機及相關專業的重要基礎課程。通常在新生入校的第一學期開設，他們在開始學習計算機專業時最容易出現的問題。主要體現在對于大多數從事計算機及相關的專業的學生來說，由于他們對計算機認知上的不同，往往會走很多彎路，甚至到了大學二年級，他們對計算機專業應該掌握什么知識，還沒有一個清醒的認識。計算機專業學習的內容并不是怎么操作計算機及如何使用軟件，而是要了解計算機運行的一些原理和機制，熟悉軟件的開發過程和運行維護。學習目的不明確，導致了對于計算機科學知識學習的系統性認識不足。有些學生認為從事計算機專業就是學習編寫程序，一旦寫不出代碼就認為自己能力不行，缺乏對自己掌握的知識體系的反思，從而喪失信心。由于計算機科學知識體系的龐雜性，有些知識往往需要學生主動探索與求知，而有的學生學習缺乏主動性和刻苦精神。傳統的教學模式是以課程和教師為中心的教學模式，如圖2-1所示。每門課的任務和教學安排都按固有的模式進行，沒有涉及到教學的對象和最終專業的培養目標。這樣就會導致我們的教育逐漸和社會對人才培養需求的脫節，導致我們的學生在融入社會時會有一段瓶頸期，并且還存在有些學生大學畢業前夕會參加社會上的培訓班，然后才會找到滿意的工作。這種情況的出現勢必引起整個教育界的恐慌，再此背景下工程教育專業認證給很多高校指明了方向。以結果為導向的教育模式如圖2-2所示。它所體現的是社會需求決定我們的課程體系，課程體系決定了我們的教學模式。

在此背景下，如何在《計算機科學導論》的教學過程中引導學生系統地、科學地認識計算機科學，明確以后努力的目標是我們的首要任務。 通過本門課程的學習使計算機專業的學生剛進入大學就能全面了解計算機領域的專業知識，最新發展及應用。使學生更好的掌握計算機硬件技術、軟件技術、數據庫技術、多媒體技術、網絡技術、信息安全技術、職業道德、法律法規。使學生對今后學習的主要知識，專業方向有一個了解，為后繼課程構建一個基本知識框架，為今后學習和掌握專業知識進行科學研究奠定基礎，通過學習計算機科學導論使學生了解計算機行業的技術標準、軟硬件發展知識，新技術和計算機行業發展趨勢為學生今后的專業學習做一個良好的鋪墊，使學生了解相關的職業，職業道德法律法規。計算機科學導論實踐是“計算機科學導論”課程教學的重要實踐環節。通過上機實驗使學生熟練掌握計算機的基本操作，熟練掌握常用軟件的使用，增加學生的實際動手能力，為學生學習其它計算機科學與技術專業課程打下良好基礎。激發學生學習計算機的激情。通過學習這門課程學生還應了解計算機科學與技術學科最初來源于數學學科和電子學科，學生除了要掌握本學科的各個知識領域的基本知識和技術外，還必須具有較扎實的數學功底，掌握科學的研究方法，熟悉計算機如何得以實際應用，并具有有效的溝通能力和良好的團隊工作能力。培養和引導學生養成終身學習的習慣。[3]

二、教改措施

1.學時的分配

根據CCC2002的建議，該課程開設學期通常在第一學期，教學學時以54個課時為宜，同時該課程須36個左右的課外實習及自主學習課時。結合我們學校的特點我們是50個學時（40授課+10實驗）的設置。同時有課外實踐和大作業的要求。這些學時的設定其實在我們的教學過程中是遠遠不夠的，我們要在課堂上培養學生對我們專業的正確認識，對相關行業建立信心，從而培養學生的自學能力。

2.重新制定適應工程認證的教學大綱。

以往我們學校的教學大綱里所涉及的內容和非計算機專業的學生沒什么區別，教材選用和大綱的編制都是以大學計算機基礎。完全沒有凸顯本專業的學生學習導論的意義和導向，只是讓學生了解如下內容：計算機與信息技術基礎、操作系統基礎（Windows 7）、常用辦公軟件Word 2013、電子表格Excel 2013、演示文稿PowerPoint 2013、多媒體技術及應用、數據庫基礎、計算機網絡與Internet應用基礎、信息安全與職業道德、程序設計基礎、網頁制作、常用工具軟件以及計算機新技術簡介。側重點是基礎應用。而我們重新制定后改為：計算機的發展過程與趨勢、計算基礎、計算機組成、計算機網絡、程序設計語言、算法與數據結構、數據庫、軟件工程、操作系統、多媒體技術、社會與職業道德、計算機新技術。通過對比新的內容可以發現現在我們側重的是對于計算機系統整體框架的認識和整個知識體系的完整性介紹。對于一些基礎的軟件類操作我們放在實踐和大作業部分。“計算機科學導論”是整個計算機科學系統的一個縮影，每個知識點都是學生今后要開的一門或幾門專業課，所以要讓學生對內容都能整體把握，建立一個良好的知識體系。在講授中要把握知識點與知識點的聯系。通過課堂教學我們要培養學生能夠在計算機軟硬件系統設計和開發過程中綜合考慮經濟、社會、法律、安全、健康、文化、環境等因素；在計算機軟硬件開發工程實踐過程中具有明確的環保意識和可持續發展理念；能夠理解和評價針對復雜工程問題的計算機軟硬件工程實踐對環境和社會可持續發展的影響；了解計算機行業的技術標準、知識產權、產業政策和法律法規，能夠分析計算機工程實踐的經濟效益與社會效益；了解職業性質和責任，能夠在計算機工程實踐中自覺遵守職業道德和規范，具有責任感。

3.選擇合適的教材

目前計算機科學導論類的教材很多各有側重，但真正適合于計算機專業的教材并不多見，根據學生的現狀和教學目標，教學內容的組織要全面，并有一定深度，同時大一學生對計算機的了解和熟悉程度參差不齊，所以講授時在內容的組織上既要保證大多數學生能掌握基本的知識，又要保證有一定基礎的學生能有更進一步的提高。根據CCC2002中提出的“計算機科學導論”的教學提綱，結合我們在該課程教學中的體會和實踐，我們課程組自己編寫了適合我校情況的計算機科學導論教材。它涵蓋了計算學科課程體系的教學內容歸結為14個知識體這些知識體系的構成既具有核心集，又要靈活和富有彈性，突現教育的個性化。所以在“計算機科學導論”這門課中一定要把握整個計算機科學的體系，講清楚各個知識點之間的關系，使學生從系統的角度理解計算機科學體系。這樣也就是在整個“計算機科學導論”的授課中要使學生理清單元與單元的關系，從而達到總攬整個計算機科學體系的目的。[4]

4.加強實踐環節

“計算機科學導論”涵蓋的內容較多，較抽象，加上學生入學時對計算機科學的認識程度參差不齊，講授時要循序漸進，由抽象到具體，條理要清楚，講出各個單元知識點之間的聯系，使學生對整個計算機學科的內容有一個清晰的輪廓，同時要引導學生從系統的角度去學習和思考。通過實踐學生應掌握計算機導論的基本內容和方法。本實驗課程的任務是：培養學生的科學實驗能力。培養與提高學生的科學素養、嚴肅認真的工作態度、主動研究的探索精神。動手能力一直是計算機專業學生應該必備的一種素質。對于大一的新生由于對計算機的應用水平參差不齊，所以就要求老師不能一把抓，要因材施教。要給那些底子薄的學生樹立學習的自信心，有些同學覺得和計算機之間又很遠的距離。因為在學習計算機科學導論的同時還開有程序設計的課程，對編程充滿了迷惑和恐懼，慢慢的就喪失了對計算機的熱情和耐心，所以這就要求我們在實踐環節由淺到深，培養學生的興趣和動手能力。編程和高中時的學習是一樣的，熟能生巧。“授人以魚，不如授人以漁”在實踐課上培養學生利用網絡資源來學習的意識。通過我們的實踐教學能夠讓學生熟練地使用中文 Windows 7系統平臺，熟練地將Word2013、Excel2013、PowerPoint2013等軟件應用于以后的學習生活中，并學會利用計算機網絡進行信息檢索和信息交流。通過實踐環節我們要使學生在計算機軟硬件開發工程實踐過程中具有明確的環保意識和可持續發展理念；能夠理解和評價針對復雜工程問題的計算機軟硬件工程實踐對環境和社會可持續發展的影響。[5]

結語

在工程教育專業認證背景下，如何更好的體現教育的產出，以學生為中心，讓《計算機科學導論》在教學過程中發揮出它的作用是本文的宗旨。我們是在學校現有的基礎上改進教學模式，以達到培養學生能夠適應社會的發展，了解職業性質和責任，養成終身學習的習慣。

參考文獻

[1]胡文龍，工程專業認證背景下的高校教師教學發展[J]，高等工程教育研[J]，2002（1）：p73-78.

[2]中國計算機科學與技術學科教程2002研究組，中國計算機科學與技術學科教程2002 [M]·北京：清華大學出版社，2002：p164-166.

[3]陳莉，劉曉霞，等，計算機專業基礎課程教學改革探索--從“計算機機導論”和“離散數學”談起[J]，高等理科教育， 2004 （2）： p51-55.

[4]蒙應杰，大學計算機專業課程教學改革及實踐[J].高等理科教育， 2001教學成果專輯：p103-106.

[5]蒙應杰，“計算機科學導論”的教學實踐研究[J]，高等理科教育，2006（6）：p72-75.