基于“新工科人才的核心素質(zhì)”培養(yǎng)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(nèi)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，學校可以根據(jù)自身的發(fā)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(nèi)容，可以從根源上促進學生能力的深度發(fā)展。

1.2 “1+X”課程體系

在進入21世紀之后，社會信息化發(fā)展速度變得更加明顯，計算機技術和其他專業(yè)知識之間形成了聯(lián)動合作，各個專業(yè)對計算機應用能力的要求變得更加突出，呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)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(fā)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(shù)據(jù)庫技術等內(nèi)容融入其中，醫(yī)藥類學科會加入一些醫(yī)學成像和醫(yī)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(yè)應用特點，實現(xiàn)了融合創(chuàng)新和基礎教育層面的信息推廣，可正確應對不同專業(yè)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(yǎng)的是學生的基本素養(yǎng)之類課程沒有明確的專業(yè)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(fā)展之間的密切聯(lián)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?qū)W生基本素養(yǎng)培養(yǎng)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(yè)指向性，需要讓學生掌握專業(yè)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(xiàn)代社會的快速發(fā)展讓人工智能與大數(shù)據(jù)技術有關的內(nèi)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(yè)進行結合的基礎性，教學內(nèi)容從專業(yè)需求的角度充分體現(xiàn)了計算機應用的不同特點，具有明確的專業(yè)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(tǒng)支撐能力，對專業(yè)教學形成全程輔助，適應不同層次的學生和不同專業(yè)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(yè)化的課程框架，各個高校也可以根據(jù)人才培養(yǎng)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(yè)態(tài)的理解。此類課程在建設的過程當中，可以優(yōu)先在教學組織內(nèi)容上進行完善，集中于行業(yè)發(fā)展的前沿性內(nèi)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(nèi)容上進行多方位調(diào)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(nèi)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(fā)展趨勢？在明確教學目標之后，就要實現(xiàn)知識的理解和轉(zhuǎn)化。在講解到循環(huán)結構的有關內(nèi)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(shù)學模型，根據(jù)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(fā)展的前沿技術。

3.2 網(wǎng)絡教學平臺的建設

依托于學校提供的優(yōu)慕課在線網(wǎng)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(wǎng)絡資源，完善在線教學環(huán)節(jié)體系。整個平臺教學環(huán)節(jié)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(diào)查、課程活動、網(wǎng)羅天下等內(nèi)容。其中學習單元主要包括知識導學、本章視頻、本章作業(yè)、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(wǎng)絡考試練習平臺的建設

依托學院自購的萬維全自動網(wǎng)絡考試練習平臺，課程組按課程章節(jié)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(jié)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(jié)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(yǎng)得到提高。

3.4 交叉融合課程構建

交叉融合課程構建體現(xiàn)的是新時期的技術特點，是面向工科專業(yè)的新型交叉課程內(nèi)容。例如智能系統(tǒng)和信息產(chǎn)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(yōu)化改革，以培養(yǎng)交叉融合能力為核心，即便是面向非計算機專業(yè)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(jù)所掌握的問題或項目的核心內(nèi)容進行動手實踐，具備知識應用能力，為后續(xù)的專業(yè)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(fā)展空間，積極推進教學方法和教學內(nèi)容的改革，在提升學生主觀能動性的同時，建立協(xié)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(shù)據(jù)分析的相關案例，實現(xiàn)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(yōu)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(yǎng)重點，融入創(chuàng)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(yōu)化。

在后續(xù)的研究當中應進一步貫徹教學環(huán)節(jié)的體系建設和理念應用，將教學改革成果體現(xiàn)在學生的能力培養(yǎng)工作當中。