基于“新工科人才的核心素質”培養的《大學計算機基礎》課程研究與實踐

齊永波，馬曉敏，胡鳳燕，王玲玲

（煙臺大學計算機與控制工程學院，山東 煙臺 264005）

1 課程體系的演變過程——以大學計算機基礎為例

1.1 “三個層次”體系

三個層次教學體系本身是在計算機基礎教學歷史上的一次重要改革，其核心內容在于讓高校將計算機課程納入基本的基礎課范疇當中明確了計算機基礎教學應該達到的基本目標，包括計算機文化基礎、技術基礎和應用基礎三個方面，即我們所說的三個層次。在這種多層次教學課程的要求之下，學?？梢愿鶕陨淼陌l展需求和學生的能力差異，選擇不同的層次結構和課程方案，形成較為典型的課程體系建設框架。從初期的文化基礎課程入手，過渡到軟件技術基礎和硬件技術基礎之后，在學生能力得到提高的過程當中，融入信息管理和輔助設計的有關學習內容，可以從根源上促進學生能力的深度發展。

1.2 “1+X”課程體系

在進入21世紀之后，社會信息化發展速度變得更加明顯，計算機技術和其他專業知識之間形成了聯動合作，各個專業對計算機應用能力的要求變得更加突出，呈現出多樣化的發展特點。無論是大學還是中小學，都將計算機教育視為一項基礎性課程，對于計算機課程的期望明顯增加。社會也高度關注學校不同類型的計算機課程建設工作，因此在2006年提出了“1+X”的課程發展方案以一門大學計算機基礎必修課程為主，其他幾項重點必修或選修課程為輔助，讓學生能夠在一個更高的層次上正確認識計算機和應用計算機。例如理工科在學習大學計算機基礎之后，會將程序設計和數據庫技術等內容融入其中，醫藥類學科會加入一些醫學成像和醫學信息分析課程，諸如此類的課程建設都滿足了計算機的專業應用特點，實現了融合創新和基礎教育層面的信息推廣，可正確應對不同專業和不同層次的教育需求。

2 基礎課程體系的相關要求

2.1 通識課程

通識課程培養的是學生的基本素養之類課程沒有明確的專業特征，但是能夠讓學生了解到計算機相關的基本知識和程序設計方法，了解到信息技術和社會發展之間的密切聯系，此類課程往往也是入門課程，以大學計算機基礎為例，這就是面向學生基本素養培養的一項通識課程，與計算機學科導論在功能定位上比較接近。

2.2 技術課程

技術課程的特點在于具有明確的專業指向性，需要讓學生掌握專業領域中的有關技術與操作能力，為今后的崗位工作打好基礎。例如程序設計和多媒體技術應用就成為了技術型課程的主要組成部分，而現代社會的快速發展讓人工智能與大數據技術有關的內容也被納入考核要求當中。

2.3 交叉課程

交叉課程指的是計算機技術和其他專業進行結合的基礎性，教學內容從專業需求的角度充分體現了計算機應用的不同特點，具有明確的專業化特征。面向新工科的大學計算機基礎課程改進方向應該具備良好的系統支撐能力，對專業教學形成全程輔助，適應不同層次的學生和不同專業的計算機基礎教學要求。[1]以此為基礎提出相應的課程體系之后，就能基于通識教育和技術課程進行學科交叉，建立專業化的課程框架，各個高校也可以根據人才培養的定位和學生能力差異，設計符合個體要求的課程。

3 課程建設的具體策略

3.1 計算機思維和技術課程的建設

加強這一方面的課程建設，有利于將通識課程和技術課程進行深度融合，一方面讓學生了解到計算機的基本原理和操作方法，另一方面融入各項新技術強化學生對業態的理解。此類課程在建設的過程當中，可以優先在教學組織內容上進行完善，集中于行業發展的前沿性內容增強對于新技術的理解和掌握。[2]正如前文提到的程序設計和人工智能應用就是重要的課程組成元素，學校要針對新工科建設的具體要求，在教學案例和實踐內容上進行多方位調整。例如C 語言程序設計的學習過程當中，我們可以參考美國伯克利加州大學所采取的教學體系，具體來看，就是課堂上要講述的是內容的來龍去脈，要讓學生明白推導某個公式或知識點時遇到了哪些困難，而這些知識點將有怎樣的發展趨勢？在明確教學目標之后，就要實現知識的理解和轉化。在講解到循環結構的有關內容時，一般會涉及到遞歸的說明，遞歸是一項抽象的知識點，教師在講述的過程當中可以運用漢諾塔游戲作為案例，讓學習者明白遞歸方法的基本原理，然后以此為基礎設計數學模型，根據算法寫出問題求解的程序，達到相應的教學目標。例如煙臺大學在開設的大學計算機基礎課程中就融入了問題求解的算法基礎和計算機發展的前沿技術。

3.2 網絡教學平臺的建設

依托于學校提供的優慕課在線網絡教學平臺，課程組建設了大學計算機基礎課程平臺，充分利用各種網絡資源，完善在線教學環節體系。整個平臺教學環節包括：課程通知、課程介紹、學習單元、教學資源、實驗教學、問卷調查、課程活動、網羅天下等內容。其中學習單元主要包括知識導學、本章視頻、本章作業、討論話題、本章習題等，學生除了在實驗課通過瀏覽器服務器模式進行上機學習，也可以通過課程伴侶APP，隨時隨地通過手機進行在線學習。

3.3 全自動網絡考試練習平臺的建設

依托學院自購的萬維全自動網絡考試練習平臺，課程組按課程章節建設了相應的大實驗項目習題，通過知識點建設的實驗項目,切合各章節重點，細分小的操作知識點習題，學生在上機實驗過程中通過各章節的大實驗習題的隨練隨考，掌握了相關的各知識點，得到技能訓練，計算機素養得到提高。

3.4 交叉融合課程構建

交叉融合課程構建體現的是新時期的技術特點，是面向工科專業的新型交叉課程內容。例如智能系統和信息產品設計等。總體來看，課程建設要高度關注實踐框架的構建和教學方法的優化改革，以培養交叉融合能力為核心，即便是面向非計算機專業的課程，也應該進行知識提煉，以此為基礎促進學生的項目實踐工作，覆蓋更多的知識框架。這樣一來，學生可以根據所掌握的問題或項目的核心內容進行動手實踐，具備知識應用能力，為后續的專業應用打好基礎。[3]作為教育工作者也應該為學生提供良好的實踐和發展空間，積極推進教學方法和教學內容的改革，在提升學生主觀能動性的同時，建立協同學習或研究性學習機制以促進學生的探討交流，例如北京大學在開設的基于Python 的慕課當中就融入了機器學習和數據分析的相關案例，實現了課程知識的交叉和融合。

4 結束語

大學計算機基礎課程體系建設，在教學實踐中應得到不斷完善和優化并鞏固教材成果，確定未來的課程建設思路。新工科建設背景之下，對高校計算機教學提出了新的要求，因此學校本身要關注學生的信息能力和計算思維能力培養重點，融入創新型課程元素，在課程分配和課程體系建設方面進行改進和優化。

在后續的研究當中應進一步貫徹教學環節的體系建設和理念應用，將教學改革成果體現在學生的能力培養工作當中。