后疫情時代大學計算機基礎課程混合式教學研究

高迪 劉杰 郎大鵬

摘 ? 要：后疫情時代，線上線下的混合式教學將成為未來授課的主流模式。文章根據混合式教學開展的必要性和哈爾濱工程大學“計算思維（一）”大學計算機基礎課程特點，對混合式教學開展研究，提出課程思政、課前設置、課中互動、課后復習、多元化考核等內容，以期提升高校計算機基礎課程教學質量和學習效果。

關鍵詞：后疫情時代;大學計算機基礎課程;混合式教學

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2021）07-0050-03

2020年初，為有效防控新冠肺炎疫情，保障全國高校學生和教職工的安全，教育部作出了春季學期延期開學的決定，印發《關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》。一時間，所有課程教學全部都變成了在線授課，這一突如其來的要求使得所有教師都面臨了課前準備時間少、臨時修改教案任務重、基礎設施跟不上、網絡環境不好等問題。時至今日，在全國高校師生的共同努力下，各大高校已順利完成了在線課程教學，學生也逐漸習慣了在線學習。經歷了全員線上課程的洗禮后，在線課程的優勢得到了體現和發揮，在疫情得到控制的后疫情時代，勢必要開展線上線下相結合的混合式教學工作。本文以哈爾濱工程大學“計算思維（一）”課程為例，就如何開展大學計算機基礎課程混合式教學工作進行研究。

一、后疫情時期加強混合式教學研究的意義

（一）時代呼喚高校加強混合式教學工作

我國教育部在2017年提出了“新工科”建設行動路線，培養新時代復合型人才以適應新產業、新技術、新業態的新經濟發展模式。基于“互聯網+”的混合式教學是將傳統教學與在線教學相結合的教學模式[1]，慕課等大規模開放在線課程的出現，改變了傳統高等教育受地點和時間的限制，有著共享、自由等優越性，但是在我國還沒有大規模應用于高等教育教學。由于抗擊疫情的需要，課程教學全部在線開展后，慕課以及在線授課的“互聯網+教育”的優勢也體現了出來，互聯網豐富活化的教學資源拓展了師生的眼界，為師生提供了更多的教學研究內容。后疫情時代，高校的教學工作也必將延續線上線下的混合式教學模式，以最大限度地拓展教學時間和空間。因此，對混合式教學模式的理論和實踐進行研究和探索是深化新工科工程教育改革的必然要求，其具有重要意義。

（二）傳統教學模式亟需革新

在教室授課的傳統教學模式是以教師講授為主，學生聽課即可的形式進行，傳統授課最大的優勢就是教師與學生能夠面對面進行，教師能夠實時感受到學生對課程的認知程度，第一時間得到學生的反饋，較好地掌控課堂學生學習狀況。學生之間互相影響，注意力不集中的學生能夠被認真學習的同學帶動，也積極投入到課堂學習中來。這種教師對學生的影響、學生與學生之間的影響是其他教學模式無法替代的。傳統課堂在情感傳遞和知識交流方面具有優勢。

然而，傳統教學模式的“教師一言堂”有悖于工程教育認證“以學生為主”的教育理念[2]。由于教師課堂教學時間和內容有限，因此學生獲得知識渠道狹窄，效率低下，不利于大數據時代對前沿科技和知識的掌握。我國的教學改革也一直在致力于此方面的研究，并引入了課堂討論、分組學習等教學模式，然而效果欠佳。在現代教育遇到互聯網之后，這些問題呈逐漸改善的趨勢，大數據時代的海量有效數據、時空界限的破除等正是傳統教育改革需要的，因此，混合式教學研究的開展與實踐顯得尤為重要[3]。

（三）加強混合式教學有助于提升教學質量和教師教學能力

從傳統課程教學轉變為“互聯網+教育”的混合式教學模式，這對高校傳統的教學模式以及教師的角色定位帶來巨大的沖擊。混合式教學模式的教學質量能否達到高校課程的要求，大學教師如何根據線上線下相結合的教學模式實現角色轉變，這些成為高校需要共同面對的問題。這些問題的提出可以幫助高校不斷反思現階段如何在“互聯網+教育”的時代背景下，重新梳理專業建設、課程設置、人才培養以及教學評價工作，進一步整合資源，促進高校整體的教育布局與混合教學模式緊密結合，研究新內容、新模式、新方法，不斷提升課程教學質量。另外，倒逼高校教師走出“舒適圈”，提高自身的綜合能力與素養，以實現自身角色的轉變。

二、課程現狀和特點

（一）課程發展沿革和現狀

哈爾濱工程大學計算機學院“計算思維（一）”課程的前身為大學計算機基礎課程，是面向大學一年級所有專業學生開設的一門通識教育課程，平均每年授課學生數超過4 000人。2016年，教育部高教司編制了《大學計算機基礎課程教學基本要求》，提出“寬、專、融”三個層次的計算機基礎課程體系，同時明確計算思維能力的培養將成為今后大學計算機基礎教學的新常態[4]。課程組全體教師順應時代發展，按照學校學院的新要求和培養目標，及時對培養方案和課程大綱課程教學進行了修訂，進一步提高和革新該課程的教學理念、教學形式、教學內容和教學方法。

（二）課程特點

1.理論思維性強。計算思維課程并不僅僅是淺顯的思維訓練課程，而是具有“表層、深層和集成”意義的課程。“表層意義”指知識本身的意義，即所謂的一個個計算機基礎知識點。“深層意義”指蘊含在知識背后的意義，即隱藏在知識點背后的思維是什么。比如，同樣是“二進制”的學習，深層意義是：計算機為什么要采用二進制呢？采用二進制可將算術運算轉換為邏輯運算，可將減法運算轉換成加法運算等。這背后的意義，即深層意義對每個人思維的形成影響較大，同時也難于理解，而且隨著閱歷的增加，會逐漸意識到深層意義的重要性，對其理解也會越來越深刻。“集成意義”指各個知識點之間關聯起來所形成的思維模式。計算學科的特征之一就是過程性，即做任何事情都能形成一個過程，只要能形成一個過程，便可由計算系統予以執行。這個過程體現為一串知識點的前后銜接，知識點構成了過程的一個環節。只有將各個知識點連貫起來才能解決問題。

2.實踐應用性強。這不僅要求授課教師具有實踐開發經驗，還要求學生必須結合項目或者實際應用才能將學習到的理論知識應用到實踐中，從而取得很好的學習效果，具備工程化的開發思維。

3.更新快學時短。在信息時代，互聯網發展日新月異，計算機軟硬件更新也很快。“計算思維（一）”這門課的學時只有24學時，要在短時間內完成高質量的課程內容，積極響應國家新工科建設提出提高學生的自主學習能力和應用能力的要求，就要求教師不斷自我提升，與時俱進，學生能夠提前預習和復習，以真正掌握理論知識和實踐技能。

4.授課對象差異大。課程授課對象是剛剛入學的大一新生，對大學充滿了好奇與渴望，學習期望較高。但是由于是全國招生，各地學生計算機水平差異較大：有的學生已經掌握了編程基礎能力，有的學生卻對計算機工作原理和操作一無所知。而本門課程是大班授課，傳統統一的授課模式導致一部分學生覺得過于簡單，而一部分學生又跟不上的問題，容易影響學生學習積極性，導致授課效果不佳。

三、后疫情時代混合式教學模式的改革策略

根據后疫情時期混合式教學開展的必要性，結合“計算思維（一）”課程現狀和目標，課程組對混合式教學開展以下探索和實踐。

（一）引入課程思政，將立德樹人思想融入混合式課程教學

我國信息技術在飛速發展，但是目前我國使用的計算機核心技術大多是來自歐美國家。沒有掌握核心技術能力，就等于在關鍵問題上受制于人。很多著名的外企高薪聘走了我國名校畢業的優秀學生，使得我國在核心技術研發方面缺乏頂尖優秀人才。大學計算機基礎課程升級為“計算思維（一）”課程，不單單在知識內容上有所提升，而意味著本課程由簡單的知識傳授向培養學生核心競爭力、提高學生理解和運用計算機工具的思維方式方法、由單純的理論學習向工程化能力轉型升級、緊跟國際具有核心競爭力的計算機基礎知識和思維的前沿技術進行教學，為實現培養具備深厚計算機思維底蘊的復合型工程領軍人才而努力。同時，在教學過程中，要讓學生明確知曉計算機技術水準與應用水平是兩個完全不同的代表領域，將思政教育、祖國發展融入到教學過程中，讓學生明白只有自己變得強大、有尊嚴、有擔當，才能在未來使祖國屹立于世界民族之林。充分運用混合式教學，線下線上相融合進行思政課程滲透。比如，網絡基礎一章中將“國家網絡宣傳周”相關知識融入到“計算機網絡基礎”章節中，通過網絡慕課將課程組準備好的相關視頻影像資料提供給學生，讓其進行課前或者課后學習，將課程思政多方面、靈活地融入學生的學習生活中。

（二）提供課程在線資源，進行課前設置

“計算思維（一）”課程目標定位非常明確：培養學生的科學與工程思維，促進學生的計算思維與各專業思維交叉融合形成復合型思維，為各專業學生今后設計、構造和應用各種計算系統求解學科問題奠定思維基礎，幫助學生提升解決復雜問題的能力。由于面向本科大一新生，學生的學習熱情較高，但不具備專業知識和自主學習能力，因此課題組通過課前設置，讓學生提前預習，通過慕課等在線資源和恰當的案例，幫助學生串聯知識點，建立知識脈絡。本課程使用教材為人民郵電出版社出版的戰德臣著作《大學計算機——理解和運用計算思維（慕課版）》。教材中每一章節都有慕課的二維碼，學生可以掃描二維碼提前進行課程基本知識學習。為了讓學生能更方便地查閱相關信息、了解與課程相關的最新動態，課題組還在中國大學慕課以及SPOC上開辟了友情鏈接、好文欣賞等與課程緊密相聯的內容，把課程前沿知識和計算機前一年技術及時傳達給學生，讓他們用最快的、最便捷的方式獲取第一手專業新思想和新技能，讓他們在滿足知識獲取的同時，激發對計算機的興趣。

（三）開展SPOC翻轉課堂，提高課堂互動

新工科建設的核心之一是促進學生由“要我學”向“我要學”轉變。但是在實施過程中，學生的反饋是自己想學，但是不知道怎么去學。課程組教師開展翻轉課堂的混合教學形式，以增加課堂互動、提升教學效果、提高教學質量。SPOC翻轉課堂改變了以教為中心的教學理念，將知識傳授階段和知識內化階段顛倒，即學生通過網絡學習教師提前錄制好的教學視頻和教學材料，在課下就可以自主安排學習時間完成傳統教學模式中的知識傳授階段[5]。課程組采用的是“課前學生視頻學習+課內教師講授+課內師生討論”的翻轉課堂的混合教學模式。課程組提供網絡學習平臺，學生進行提前預習，帶著問題來到課堂，教師在授課過程中會根據課程內容要求，留出10%的授課時間進行課堂討論。由于課程本身的特點，提出的問題一方面涉及到課后閱讀的文獻內容，另一方面與當前計算機領域前沿技術相關。課程組采用基于問題導向的課程模式：提出問題需求→展示案例→分析案例→知識點學習→案例實現→課后總結。將知識與應用結合起來，不僅培養了學生主動探求的學習習慣，而且鍛煉了學生的實踐技能。所提出的問題雖然聽著簡單，但認真分析又相當有難度。如：如果你是圖靈，在當時的技術條件下，提出圖靈機都存在哪些理論難點。類似這樣的問題會讓學生積極踴躍發言，盡管觀點時常相對，但學生還是樂在其中。

（四）課后學生拓展閱讀，增強學生學習主動性

混合式教學方式不同于傳統教學模式。傳統教學模式以教師為主體，教師完成課堂授課時，學生的學習也就結束了。這樣的教學模式不能培養學生的學習能力。混合式教學以學生為主體，教師的角色除授課外，更多體現出一種引導和監督的作用，教師根據學生課堂反應及掌握知識點情況，布置課后問題和作業，增加學生的閱讀量，引導學生自主學習。對于學生在課堂上沒有充分理解的問題，可以課下與教師進一步交流，也可以在網絡上通過QQ群、微信群和超星學習通等學習平臺與教師進行討論。

（五）開展多元化考核方式，切實提高學生學習效果

在課程考核方面，課程采取過程化評價方式，即“平時成績10%+SPOC課堂研討20%+課程實驗報告20%+課程論文報告30%+慕課學習及隨堂測試20%”。教師在授課過程中往往無法準確把握學生掌握知識的程度，或不清楚對于哪部分知識理解不深，適當的課堂測驗和過程化考核能夠幫助教師及時了解學生對知識的接受程度，教師可以基于考核結果適當調整授課重點和課時分配，進一步提升課堂教學效果。

除了傳統的理論考核，課程組還要進一步考核學生的實踐能力。傳統計算機的操作實驗對實驗硬件有較高的要求，尤其是對于大平臺類的基礎課，很難滿足幾百個學生同時進行實驗。本課程采用在線虛擬實驗的形式，通過3D展示需要操作的內容，學生可以通過電腦對虛擬部件進行操作和觀看，這降低了實施門檻，提高了學生參與度。

四、總結

瞄準后疫情時代我國高等教育的發展趨勢，課程組根據“計算思維（一）”課程特點，通過線上線下混合式課程教學模式，在一定程度上提升了教學質量，有效提高了學生學習主動性。然而混合式教學的研究探索之路任重而道遠，課程組將進一步探索和實踐教學模式，不斷革新和完善計算機基礎教學課程研究，以培養適應時代需求，進而培養引領時代發展的復合型卓越工程人才。

參考文獻：

[1]秦楠.“互聯網+”背景下混合式教學模式建構研究[D].山? ? 東師范大學，2017.

[2]陳濤，邵云飛.《華盛頓協議》內涵闡釋與中國實踐——兼? ? 談與“新工科”的實質等效性[J].重慶高教研究，2018（1）.

[3]孟二從，余亞琳，傘磊，等.基于“互聯網+”的工科課程混合? ? 式教學模式探索與實踐[J].大學教育，2020（8）.

[4]教育部高等學校大學計算機課程教學指導委員會.大學? ? 計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版? ? 社，2016：13-17.

[5]李萍.軟件工程專業“翻轉課堂”云計算教學平臺探討[J].? ? 信息與電腦（理論版），2019（2）.