基于工程認(rèn)證背景的計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)類實(shí)踐課程改革與實(shí)踐
——以“大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)踐”課程為例

紀(jì)良浩，段小林，劉 群

（重慶郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院，重慶 400065）

0 引 言

工程教育專業(yè)認(rèn)證（后文均簡稱工程認(rèn)證）是指專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對高校開設(shè)的工程類專業(yè)教育實(shí)施的專門性認(rèn)證，由專門職業(yè)或行業(yè)協(xié)會(huì)（聯(lián)合會(huì)）、專業(yè)學(xué)會(huì)會(huì)同該領(lǐng)域的教育專家和相關(guān)行業(yè)企業(yè)專家一起進(jìn)行，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證[1]。2006 年，我國正式啟動(dòng)工程認(rèn)證，并于2013 年加入“華盛頓協(xié)議”——國際上最具影響力的本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議[2]。工程認(rèn)證要求回歸教育本質(zhì)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、以持續(xù)改進(jìn)為教學(xué)改革推進(jìn)理念。這就要求各大高校要積極轉(zhuǎn)變長期以來以學(xué)科發(fā)展為導(dǎo)向的傳統(tǒng)教育思想，切實(shí)推進(jìn)以學(xué)生能力培養(yǎng)為結(jié)果導(dǎo)向的教育教學(xué)改革。近年來，國內(nèi)各高校正在積極參與本科工程認(rèn)證改革的相關(guān)工作，努力培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所急需的各類工程技術(shù)人才。

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，信息化社會(huì)對大學(xué)生的計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用能力與素養(yǎng)要求以及利用計(jì)算機(jī)解決本專業(yè)復(fù)雜工程問題能力與創(chuàng)新能力的要求也正在不斷提高。著名計(jì)算機(jī)教育專家譚浩強(qiáng)教授曾經(jīng)指出：“大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的教育”[3]。因此，在當(dāng)前工程認(rèn)證背景下，回歸課程本質(zhì)，以學(xué)生為中心，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為導(dǎo)向，以提升大學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力為根本，進(jìn)行計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)類實(shí)踐課程改革任重道遠(yuǎn)。

1 當(dāng)前計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)類實(shí)踐課程教學(xué)現(xiàn)狀

受學(xué)生接受計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育普及程度、學(xué)生對計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的認(rèn)識程度、各高校學(xué)時(shí)學(xué)分設(shè)置條件等多方面因素的共同影響，當(dāng)前計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)實(shí)踐類課程的教學(xué)正面臨著諸多現(xiàn)實(shí)問題。

（1）隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在小學(xué)以及初、高中階段的不斷普及，大學(xué)新生入學(xué)時(shí)對計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的起點(diǎn)在不斷提高，但是參差不齊，差異性較大。

（3）傳統(tǒng)的齊步走、一刀切式的教學(xué)模式，一方面因忽略了學(xué)生的個(gè)體差異，大大損害了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，不利于創(chuàng)新思維與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)；另一方面則違背了以學(xué)生為中心的工程認(rèn)證教育理念，“灌輸式”“填鴨式”等傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端日益凸顯。

（4）以期末考試成績?yōu)橹鞯膯我豢己四Ｊ剑环矫婧雎粤藢W(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)效果的監(jiān)控與把關(guān)，另一方面則容易使學(xué)生養(yǎng)成考前臨時(shí)突擊的習(xí)慣，不利于學(xué)生對知識的系統(tǒng)、牢固掌握，也不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

（5）教學(xué)內(nèi)容普遍存在陳舊、更新不及時(shí)的現(xiàn)象。信息技術(shù)發(fā)展迅速，教學(xué)內(nèi)容一旦更新不及時(shí)，容易降低學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與熱情，同時(shí)也不利于學(xué)生對新知識、新技術(shù)的及時(shí)了解與掌握。

（6）受學(xué)分學(xué)時(shí)限制的影響，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)尤其是實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)學(xué)時(shí)正不斷受到壓縮。如何利用有限的時(shí)間，既保證教學(xué)效果，又達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的目的，是當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育所面臨的一個(gè)共同話題。

（7）計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)授課教師面臨學(xué)生多、教學(xué)任務(wù)重，因精力有限而對新知識、新技術(shù)學(xué)習(xí)更新不及時(shí)，不利于學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐應(yīng)用能力的提高。

基于當(dāng)前計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)類課程所面臨的現(xiàn)狀，開展在工程認(rèn)證背景下的教學(xué)改革，以學(xué)生為中心，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，注重學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)，提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力與計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用能力以及利用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜問題的能力迫在眉睫。

2 課程改革方案

針對計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)類實(shí)踐課程教學(xué)所面臨的現(xiàn)狀與不斷出現(xiàn)的新問題，近10 年來，重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院始終秉承以學(xué)生為中心，努力提高教學(xué)效果的理念，一直進(jìn)行并不斷完善課程教學(xué)改革。圖1 所示為課程改革的流程圖，其具體的內(nèi)容如下。

圖1 課程改革流程圖

（1）構(gòu)建“兩層次、兩模塊”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。體系包含基本實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)兩個(gè)層次，其中，基本實(shí)踐能力的培養(yǎng)體現(xiàn)課程培養(yǎng)的共性，而創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)則結(jié)合學(xué)生的個(gè)性化需求體現(xiàn)差異性。兩個(gè)模塊區(qū)分計(jì)算機(jī)和非計(jì)算機(jī)類專業(yè)，根據(jù)學(xué)科專業(yè)的不同要求，分別制訂教學(xué)內(nèi)容[4-5]。

利用信息技術(shù)，進(jìn)行建立設(shè)備“用、養(yǎng)、修、檢”臺賬培訓(xùn)，提高電工技術(shù)管理能力和解決現(xiàn)場技術(shù)問題能力。根據(jù)不同設(shè)備的日常運(yùn)轉(zhuǎn)情況，提出不同的設(shè)備維修或養(yǎng)護(hù)方案并建立電子檔案，從而降低設(shè)備管理成本、有利于加強(qiáng)成本管理和費(fèi)用控制。

（2）推行以學(xué)生為中心、自主式的教學(xué)模式。一改傳統(tǒng)教學(xué)模式中老師教什么、學(xué)生學(xué)什么以及老師安排什么、學(xué)生做什么的局面，推行以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主、教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)模式。在基本實(shí)踐能力培養(yǎng)層次，授課教師只講課程學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)內(nèi)容、考試方式等內(nèi)容，剩下的具體知識內(nèi)容學(xué)習(xí)與實(shí)踐過程則由學(xué)生自行安排時(shí)間、進(jìn)度，自己摸索并動(dòng)手實(shí)踐，自主在開放實(shí)驗(yàn)室完成。授課教師只負(fù)責(zé)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的答疑與指導(dǎo)工作，讓學(xué)生回歸學(xué)習(xí)主體，發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，并使教師轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)過程中學(xué)習(xí)主體的促進(jìn)者。

（3）推行預(yù)約考試與機(jī)考相結(jié)合的考核方式。課程開設(shè)學(xué)期，允許學(xué)生結(jié)合自身的學(xué)習(xí)情況與進(jìn)度安排，多次預(yù)約并參加課程考試。考試通過，則學(xué)生可選擇結(jié)束課程學(xué)習(xí)或者根據(jù)自身的學(xué)習(xí)興趣、需求選擇課程創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)階段的學(xué)習(xí)。多次考試機(jī)會(huì)的提供，可更好地與學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度相吻合，兼顧不同基礎(chǔ)、不同學(xué)習(xí)進(jìn)度的學(xué)生，讓學(xué)生的自主性更強(qiáng)。考試由機(jī)考系統(tǒng)自動(dòng)組卷，自動(dòng)評分并完成成績數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。組卷策略由課程組老師共同商議決定。學(xué)生的課程成績由機(jī)考成績決定。課程創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)階段學(xué)生的參與情況與表現(xiàn)，一方面作為學(xué)生學(xué)習(xí)需求的進(jìn)一步拓展，另一方面作為學(xué)生后期參與各類學(xué)科競賽的選拔參考。

（4）構(gòu)建計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放資源綜合平臺。該平臺包含課程門戶網(wǎng)站、在線自主學(xué)習(xí)平臺、考試預(yù)約系統(tǒng)、考試系統(tǒng)等。為配合課程改革，在線自主學(xué)習(xí)平臺提供課程所有的學(xué)習(xí)資源，如各類知識點(diǎn)的操作演示視頻、電子教材等多媒體網(wǎng)絡(luò)資源。

3 課程改革實(shí)踐

近10 年來，課程教學(xué)改革得到了學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)持續(xù)的關(guān)心與支持，同時(shí)在課程組所有教師的不懈努力下，教學(xué)改革不斷完善并取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果，同時(shí)也鍛煉了一支團(tuán)結(jié)、合作、不斷進(jìn)取的教師團(tuán)隊(duì)。

多年來一直秉承“兩層次、兩模塊”的培養(yǎng)體系，在對學(xué)生基本實(shí)踐能力的培養(yǎng)上，教學(xué)內(nèi)容始終著眼于計(jì)算機(jī)基本應(yīng)用能力的訓(xùn)練，如文檔的編排、數(shù)據(jù)的處理、演示文稿的制作、ACCESS 數(shù)據(jù)庫的簡單應(yīng)用等，要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，能夠規(guī)范、熟練地掌握通用辦公軟件的使用與計(jì)算機(jī)的相關(guān)操作，培養(yǎng)各專業(yè)學(xué)生基本的計(jì)算機(jī)素養(yǎng)，為學(xué)生后階段的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)。

學(xué)生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，一直是困擾課程組授課教師的一個(gè)難題。一方面學(xué)生人數(shù)過多，興趣愛好比較分散，另一方面新的技術(shù)層出不窮，給師資建設(shè)也帶來了很大的壓力。在培養(yǎng)面上，可以從最初的只面向計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，發(fā)展到面向全校理工科各類學(xué)生。在教學(xué)內(nèi)容上，從早些年的Flash 動(dòng)畫制作、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁制作，發(fā)展到C/C++程序設(shè)計(jì)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化、Python 程序設(shè)計(jì)等，始終讓學(xué)生能有機(jī)會(huì)接觸、了解并學(xué)習(xí)到最新的技術(shù)。在師資上，為了突破只限于課程組教師的弊端，可以在學(xué)院的幫助下，聯(lián)合學(xué)院專業(yè)實(shí)驗(yàn)中心的師資，共同為學(xué)生的綜合實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)貢獻(xiàn)力量。在學(xué)生的篩選上，既照顧學(xué)生的興趣愛好，同時(shí)又克服因人數(shù)過多、教學(xué)資源緊張所帶來的困難，因此從早些年學(xué)生自愿報(bào)名，發(fā)展到如今根據(jù)學(xué)生的前期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)以及基本實(shí)踐能力訓(xùn)練方面的成績（機(jī)考成績）選擇學(xué)生參加第2 層次的培養(yǎng)。近3 年來，每年大約有60 人左右參加課程拓展階段的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。由于學(xué)生量大、需求多與教學(xué)資源有限，持續(xù)深入的課程改革亟待持續(xù)。

在教學(xué)模式上，可以采取以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主、教師指導(dǎo)為輔的一種“集中+分散”的教學(xué)管理模式。課程第一次課由教務(wù)處統(tǒng)一安排授課時(shí)間與地點(diǎn)，由授課教師集中講解課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)方式、考核方式等內(nèi)容。從第2 次課開始，課程的學(xué)習(xí)便分散進(jìn)行。學(xué)生各自制訂自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃與進(jìn)度安排，自行到學(xué)院開放實(shí)驗(yàn)室或者宿舍、圖書館等場所，登錄課程開放平臺進(jìn)行自主式學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)過程中遇到疑問，可選擇到開放實(shí)驗(yàn)室咨詢值班教師或者研究生助教。在教學(xué)改革的前幾年，因擔(dān)心分散的教學(xué)模式影響學(xué)生課程的學(xué)習(xí)效果，課程組定期在開放實(shí)驗(yàn)室循環(huán)開展了相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的講座，以輔助學(xué)生的自主式學(xué)習(xí)。隨著學(xué)生對教學(xué)模式的逐步適應(yīng)，自2016 年以來，已完全過渡到了當(dāng)前的分散教學(xué)模式。“集中+分散”自主式的教學(xué)模式，讓學(xué)生回歸到學(xué)習(xí)的主體角色，有利于培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、獨(dú)立性與積極性。學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣與方法的轉(zhuǎn)變，直接影響后續(xù)4 年大學(xué)學(xué)習(xí)的質(zhì)量，影響大學(xué)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

在考核方式的改革上，自2010 年課程開始改革之初，就采取了“預(yù)約考試+機(jī)試”、允許學(xué)生多次參加考試的模式。學(xué)生入學(xué)時(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)參差不齊，其可以根據(jù)自身的基礎(chǔ)安排學(xué)習(xí)進(jìn)度并選擇合適的時(shí)機(jī)預(yù)約并參加考試。同樣受學(xué)生人數(shù)過多的限制，后來逐步調(diào)整到課程開設(shè)學(xué)期，組織3 次考試，學(xué)生可從中最多選擇兩次考試機(jī)會(huì)，一旦考試通過，不能再預(yù)約參加后面的考試。兩次考試不通過，需來年重修課程。經(jīng)過多年的實(shí)踐并收集學(xué)生的反饋，了解到很多學(xué)生考試通過后，均希望能再次參加考試以提高課程成績，因此，自2018 年開始，考試次數(shù)統(tǒng)一設(shè)定為兩次，學(xué)生成績?nèi)纱慰荚囍休^高的分?jǐn)?shù)。這樣一方面可以緩解組織多次考試所帶來的如場地、時(shí)間、人員安排等方面的困難，另一方面也滿足學(xué)生學(xué)習(xí)與要求進(jìn)步的需求。此外，為考核學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，考試以機(jī)考的形式來組織，機(jī)考系統(tǒng)可在事先設(shè)定好的策略下完成自動(dòng)組卷、自動(dòng)評閱與成績的統(tǒng)計(jì)、分析等工作。

在課程教學(xué)改革的過程中，教學(xué)資源、平臺建設(shè)與考試系統(tǒng)題庫建設(shè)成為重中之重。通過教學(xué)改革，教師從重復(fù)、繁雜的教學(xué)過程中得到解放，可將更多的精力放在教學(xué)資源與平臺的建設(shè)工作上。通過多年的努力，現(xiàn)已建成了一整套完整的涵蓋教學(xué)所有過程的信息化平臺，如課程網(wǎng)站、在線自主學(xué)習(xí)平臺、考試預(yù)約平臺等。自2018 年起，為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與培養(yǎng)創(chuàng)新能力，課程組鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間參與教學(xué)資源的建設(shè)工作，一旦經(jīng)老師審核并得到采納，則可適當(dāng)加分。這一政策一經(jīng)實(shí)施便得到了學(xué)生的響應(yīng)。2018 年共計(jì)收到學(xué)生提交的教學(xué)資源作品近300 篇，其中15 篇被采納。相信經(jīng)過幾年的不斷積累，教學(xué)資源會(huì)不斷得到豐富。此外，考試系統(tǒng)題庫資源也在不斷得到建設(shè)與完善，目前系統(tǒng)能夠保證6 000 名學(xué)生同時(shí)參加考試而試卷不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的情況。10年來，在學(xué)院的支持下，考試系統(tǒng)平臺共完成了3 次升級與更新，用以滿足技術(shù)進(jìn)步的不斷需求。經(jīng)過近10 年的積累，課程開放平臺也積累了學(xué)生近30 萬條學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，這為將來進(jìn)一步建立學(xué)習(xí)監(jiān)控平臺、分析學(xué)生學(xué)習(xí)行為提供了重要的數(shù)據(jù)支持，也為課程的進(jìn)一步深化改革奠定了基礎(chǔ)。

4 課程改革成效

多年的改革一路走來，有過顧慮與擔(dān)心，并不斷面臨一些新的問題與挑戰(zhàn)，在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的支持與課程組老師共同的努力下，課程的改革在多方面都取得了不錯(cuò)的效果，既鍛煉了師資隊(duì)伍，又保障、提高了教學(xué)效果，形成了較好的教學(xué)改革影響，課程教學(xué)滿意度每年都在95%以上。近年來，吸引了市內(nèi)外20 余所兄弟院校來校交流，同時(shí)課程持續(xù)改革的成果還獲得了省部級優(yōu)秀教學(xué)科研成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，校級教學(xué)成果獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，省部級、校級教改項(xiàng)目5 項(xiàng)。

表1 為自2010 年實(shí)施教學(xué)改革以來，該課程學(xué)生考試的成績數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表1 2010—2018 年課程考試學(xué)生成績數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

從表1 中數(shù)據(jù)可以看出，2010—2013 年，及格率以及一次性通過率基本保持逐年增加的趨勢，這是因?yàn)樵诟母锏某跗陔A段，考試系統(tǒng)中題庫的題量偏少以及為了讓學(xué)生逐步適應(yīng)課程的改革，考題的難度設(shè)置偏低。自2014 年起，一方面對考試系統(tǒng)進(jìn)行了升級，同時(shí)隨著題庫建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，以及考試難度的不斷加大，及格率以及學(xué)生一次性考試通過率分別呈間歇式下降、上升趨勢，但總體來說，情況還比較穩(wěn)定，說明絕大多數(shù)學(xué)生比較適應(yīng)課程的教學(xué)模式。隨著2016 年版培養(yǎng)方案的實(shí)施，學(xué)校部分專業(yè)在其培養(yǎng)方案中沒有設(shè)置此類公共課程，導(dǎo)致課程受眾人數(shù)自2016 年起大幅下降。課程選課學(xué)生人數(shù)的減少，也正好給課程的進(jìn)一步改革提供了機(jī)會(huì)。例如，在2018 年，學(xué)院要求所有學(xué)生參加兩次考試，取其較高的分?jǐn)?shù)作為課程成績，從成績數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得知，有876 人（占比約50.2%）通過第二次考試提高了考試成績。多年來，課程的不及格率維持在10%以內(nèi)，通過分析學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)得知，不及格學(xué)生很少在自主學(xué)習(xí)網(wǎng)站學(xué)習(xí)，均有學(xué)習(xí)主動(dòng)性差的問題存在。

5 結(jié) 語

重慶郵電大學(xué)多年來持續(xù)對計(jì)算機(jī)公共基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)課程在教學(xué)體系、教學(xué)模式、考核方式等方面進(jìn)行有益的探索與嘗試，推動(dòng)以學(xué)生為中心、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與提高計(jì)算機(jī)實(shí)踐應(yīng)用能力的教學(xué)模式改革取得了滿意的效果。在工程教育認(rèn)證背景下，面臨教學(xué)改革過程中不斷出現(xiàn)的新問題以及適應(yīng)人才培養(yǎng)的新要求，持續(xù)的改革與探索也將激勵(lì)授課教師們持續(xù)改進(jìn)并不斷完善。