面向交通行業的計算機專業人才培養教學改革探索

計算機學科開設有硬件、軟件、數據處理、網絡、數據安全等專業課程與基礎課程，有著各種信息服務的特點，而立足信息學科服務交通行業無疑是交通信息方向發展的有益補充，也同樣是計算機學科發展的應用擴充。面向交通行業的計算機學科建設有別于傳統的計算機學科，特別在培養體系與培養目標上出現了新的變化。面向交通行業的計算機學科建設改革是需要進行深入研究的課題，這也有利于立足計算機學科為其他學科發展及人才培養模式提供理論支持。教育部計算機科學與技術專業教學指導委員會在2004年就全面地對學科辦學問題進行了調研，并希望本專業的畢業生能夠具有獨立解決問題的能力和較好的動手能力，并具有扎實的理論基礎和理論結合實際的能力。計算機學科專業的基本能力可以歸納為計算機思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力、系統能力[1]。系統能力就是指計算機系統的認知、分析、開發與應用能力，也就是能夠系統地分析和解決問題，對系統進行求解。總之，培養學生是以服務社會為主要目標，在人才的培養過程中應嚴格堅持“以學生為中心”[2]的原則。

教學改革本身是面向社會，培養本專業在行業中的理論與實際相結合的人才，而對于交通信息類人才的培養，跨域多個學科，且需要保障本專業的基礎教學內容不能受到過大的沖擊。為此，本文依托陜西省特色專業“計算機科學與技術（交通信息方向）”作為教學體系背景進行了理論研究。

一、教學構成要素及分類方法

通過對各種教學要素進行分類及分析，可以對課程教學中的要素歸納為教師、課程、學生、方法、目標、反饋、實踐等，圖1顯示了諸要素關系。

圖1 構成教學諸要素關系

對教學方法的研究無疑是對諸多教學要素間的關系進行研究，并找出優化關系的過程，合理的組織教學方法[3]（如表1所示）。

二、現有課程教學體系分析

由于本方向具有多種行業及專業交叉的專業特點，本專業方向主要立足于計算機科學與技術專業服務于交通。專業建設中，“交通信息類核心課程”的構建體系如圖2所示。

圖2 專業構成課程體系

教學思想是貫穿整個教學過程中能夠聯系各個教學要素的有機構成，需要在考慮各種教學目標與教學內容的同時，對整個教學思想進行明確，這樣可以避免拘泥于課程的教學進入強“教”弱“用”。在對整個教學過程中對教學影響最大的3個要素是：學生的能動性、自主發現、學以致用。

1.學習能動性。學習能動性也叫學習自主性，這是學生主觀能動性最基本的表現，同時也是相信學生的一種表現。課程過程中，進行有效的表揚與鼓勵可對學生自主學習起到重要的作用。學生在表揚和鼓勵中能樹立自信和自尊，特別應對付出更多努力的學生給予良好的評價。

2.自主發現問題。根據學生已有的認知結構和生活經驗，在難度不大或延伸式的案例教學中，讓學生嘗試采用自主方式掌握新的知識，為其提供獨立探索問題的空間。南宋時期陸九淵在《陸九淵集·語錄下》提到“為學患無疑，疑則有進”，強調對問題有了思考的欲望，才能激發學生對問題的探索。

3.學以致用。在教學形式上，通常可以采用案例分析，但是應盡量做到學以致用。在內容上還存在很多的空間，如除在課堂教學過程中采用案例講解，還可以采用實地參觀、工程分析，開展到企業實習等方式，進行理論與實際的結合。

三、教學體系改革構建探索

教學體系改革探索中存在大量需要改革的地方，通過當前課程建設中存在的問題提出具體的建設方案，以具體反應在改革需要建設的內容中。

1.當前課程建設中存在的問題。①交通信息相關課程在課程體系中呈現多專業交叉的特點，內容頗雜，但要在有限的教學學時內全部傳授給學生則顯得捉襟見肘。②教學教材采用其他院校著寫教材，但由于其他院校編寫教材是以自己專業發展為背景而編寫，限制了教學需要。③課堂教學需要創新。傳統的教學方式對于信息化時代的教學環境來說顯得陳舊，需要研究如何借助互聯網等環境與手段進行教學改革。④考核時間存在與授課、畢設、實習等時間沖突，如何協調這種沖突并做適當調整還需要探索。

2.改革建設內容。改革的主要內容包括教學手段及模式、課程內容、考核制度。①交通信息方向跨專業、跨行業的特點，并且與其他課程存在有機聯系，整理出一套相關的教學方法。新教學方法應保證教學內容緊跟行業發展，保證教學方法適應專業特點，保證提高學生的自主學習吸引力。②建立一個貫穿課程教學全過程體系，激勵與促進興趣的教學模式與考核模式。教學模式緊密與教學反饋相結合，并借助現代互聯網手段，提高各教學要素間的信息交互速度。③建立有效的教學效果反饋機制，對不同階段方法創新應用有一套合理的檢驗標準，避免出現負面效應。

四、具體建設方案

建設方案的建立是對教學中的各要素進行有機融合的必要系統手段，建設方案包括教學方案、教學方法、教材建設以及控制手段等主要內容。

1.教學方案的選擇。為在有限的教學時提高教學工作效率，教學方案的設計內容應精準對應教學目標。教學方案的選擇通常會選擇到具有同類專業的高層次高校進行調研、交流，獲取國內較為先進的教學與考核方法。由于在本科階段，交通信息工程方向不是單獨的本科專業，通常都依托其他學科進行專業方向的教學，故此定位均有不同。因此，與國內在交通信息學科具有優勢的高校進行交流，對這些高校中相似專業的了解，可以達到取長補短的目的。同時，把獲取的先進經驗應用到本專業方向的教學方案選擇當中，實現“接地”。應對于獲取的國內外有效教學資料整理成方案，不斷地改進與論證，以達到本專業方向應用的目的。

2.教學方法改革。（1）啟發式教學方法。啟發式教學是通過教師的主導作用，即通過教師開導、誘導、引導，使學生達到自己主動鉆研，積極動腦，獨立探索問題并有所創新的效果。啟發式教學是根據學生認識的客觀規律以及學生的理解能力，充分調動學生學習的主動性，激發其內在的學習動力。通過引導學生的學習過程，鼓勵學生敢于思索、質疑、想象、探索、爭辯、創新，經歷發現教學問題、探索教學問題、解決教學問題的過程，學會運用所學知識和方法尋求解決實際問題的策略，體驗教學活動的探索與創造，引導學生成為發現者、研究者、探索者和創新者，使學生經過獨立思考掌握知識，從而提高理解、分析和解決問題的能力。

（2）線上線下混合教學方法。線上、線下混合式教學模式（SPOC）是目前國際上盛行的一種全新教學模式。采用此教學模式，學生可以靈活利用手機、電腦等網絡終端自由選擇學習時間、地點、內容進行學習；而教師則可利用網絡平臺的技術和資源，開展線上或線下的教學活動。該教學模式能夠有效培養學生自主學習和探索式學習的能力，促進教學質量提高。而與MOOC教學相結合開展教學，無疑是提高教學資源、突破教學時空，完成教學資源擴展的更佳手段。

3.教材建設。針對教學內容及授課方法，新編教學教材。使教材內容適應教學需要，注重課下學習，課堂鞏固。此外，市場上存在大量相似教材，但是在應用上存在一定的背景差異。因此，應盡量貼合“立足計算機學科面向交通”的特點，進行教材的設計與出版，完成教材與教學的無縫銜接。

4.教學方法閉環控制。在教學方法中存在大量的方法，短時期具有示范特點，能起到一定的促進作用，但更新或修訂存在問題。這通常表現為方法重復、沖突、不適應發展等，在控制學方法上，這種狀態就被稱為“開環控制”，即難以及時響應顯現的問題。因此，需要在制定方法或方案中采用嚴格的“閉環控制”方法，直到穩定的起到系統性作用為止。“閉環控制”方法是制定教學方法采用與學生訪談，及與其他相關教師討論等方式相結合的形式，建立教學環境中諸要素信息回饋通道，形成信息閉環，如圖3所示。

圖3 “閉環控制”方法

綜上所述，高等院校的實踐教學改革是教學內容的改革與創新，是推動人才培養模式改革的關鍵，也是開展人才培養的重要過程，改革可以從分解教學諸元素入手。本文以面向交通行業開展的計算機科學教學為對象開展了交叉學科人才培養研究，并以此提供對交叉學科人才培養的通用分析與應對方法。