一流課程背景下立體化教材建設

劉添華　劉宇陽　楊茹

摘? ? 要：在一流課程建設背景下，文章針對目前傳統《大學計算機》教材中存在的內容更新不快、可讀性較差的問題，在內容組織上融入了大數據、云計算、人工智能和信息安全等內容，在學習方式上增加了“二維碼”掃描互動學習平臺。建設完成的“計算思維+人工智能”新形態立體化教材，貫徹以學生為中心理念，強化“計算思維”，融入思政要素，實現了計算機教學形式的互動性、內容的擴展性、閱讀的靈活性以及育人的融入性，是夯實計算機教學的“新基建”。

關鍵詞：立體化教材;一流課程;計算思維;課程思政

中圖分類號：G641? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）05-0037-03

教材作為知識傳播的主要載體，是教育教學的根本依據，也是教學活動的重要工具，因此教學改革改到實處是教材。教材是人才培養的主要“劇本”，以計算機課程為例，大多數強調內容的基礎性和知識的邏輯性，這雖然能從基本原理上清晰反映本學科體系，但不利于培養學生的創新能力，難以調動學術主觀能動性[1]。結合高校應用創新型人才培養目標，建設“計算思維+人工智能”新形態的《大學計算機》立體化教材，對促進我國高校計算機基礎教學改革具有重要意義和實踐價值[2]。

一、一流課程提出的背景及建設目標

如果把育人全過程比作修房造屋，那么建造房屋的圖紙就是人才培養方案，對房屋起主要支撐作用的梁和柱相當于課程體系，而填充在梁柱間數量龐大的砌塊和磚頭就是課程。課程是育人大廈中的最小單元和細胞。其質量高低決定著整個育人體系的質量和完整性。每一門課程都需要高質量建設。一流課程就是高質量課程，即“金課”[3]。

建設一流課程要注重以下幾個方面：一是課程內容組成上要體現“兩性一度”，即高階性、創新性和挑戰度;二是課程教學形式上要體現新技術與傳統教學方式的深度融入，要考慮時代發展和學生訴求;三是在課程標準上要體現特色性和多樣化，不拘一格，不能千校一面或千課一面[4]。總之，一流課程就是教師教得好、學生愿意學、教學效果優的課程。

二、一流課程對教材建設提出的新要求

教材是課堂教學的“劇本”，是貫穿教學全過程的重要載體，是匯聚一門課程全部知識點的權威讀本。一本好教材既是課堂教學的有力支撐，也是學生學習的重要抓手[5]。它對于一流課程建設起到重要的支撐作用，與一流課程建設相輔相成。從一流課程的建設內容看，體現“兩性一度”，注重新技術運用以及突出特色是其核心要義，那么作為課程的“劇本”——教材該如何體現這些方面呢？離開內容的高階性和時代性，離開教與學的融入式和體驗感，離開對學生學習習慣乃至價值取向的關心和引領，無法推出一部滿足一流課程要求的好教材。因此，通過分析現有教材建設中存在的問題，并以此為導向結合一流課程需要，以滿足“兩性一度”、新技術融入和突出特色及個性化為目標的新形態立體化教材，是新時代教材建設的主要任務和努力方向。

立體化教材是一個由紙質教材、雙語課件庫、微視頻庫、練習題庫、典型案例庫、教案庫及其他各種輔助教學資料，通過信息技術、數字技術及網絡技術加以整合，為多元化智慧教學服務的新形態教材。

這里的新形態指的是與時俱進、突出創新以及反映時代呼聲。這里的立體化主要體現在與一流課程建設內涵相對應的三個維度：第一，內容維度。即在內容組成上，不僅要體現傳統知識點和思維邏輯，更要融入與“兩性一度”相對應的在計算思維統領下的現代信息技術內核，如人工智能、大數據、云計算和物聯網等新技術均要有所涉及，跟蹤高階性，體現創新性，達成挑戰度。第二，方法維度。要體現新技術運用，要體現線上、線下相結合，要通過智慧樹等慕課平臺擴展教學資源、延展思維領域、豐富教學內容，通過課上、課下相結合方式，在更大范圍的學習時空內實現互動，達成效果。第三，特色維度。盡管基本原理和知識點相對固定，但價值融入、院校特色、文化傳承以及面對參差不齊的受眾群體，教學、考核和質量標準都要體現多樣化和特色化。

三、當前教材建設中存在的主要問題

（一）“兩性一度”缺失

傳統教材僅包含了計算機科學領域核心的基礎知識體系，未能兼顧到信息技術的前沿領域，特別是大數據、人工智能等技術的最新成果，提供的知識陳舊，不能有效激發學習興趣。在編寫計算機教材時，應結合學生所學專業，以及各專業對計算機應用水平的不同要求，注重計算思維能力和動手實踐能力的培養。但上述這些方面在現有計算機教材中很難得到體現。

（二）表述方法單一

一方面，傳統教材僅包含基礎理論知識，知識容量基本固定，教學內容不易更新和動態擴展，表述方式及信息渠道單一，這在一定程度上限制了新知識動態更新，而這一點對于瞬息萬變的計算機技術而言影響是致命的。另一方面，作為網絡“原住民”的當代大學生更喜歡學習的互動性和知識的新穎性，也習慣利用時間碎片隨時隨地學習，應充分利用慕課平臺、云端資源與實驗指導微視頻等方式完成知識講解和內容拓展。

（三）特色不夠鮮明

隨著計算機普及發展，“大學計算機基礎”課程從知識體系到教學方式均發生了根本性變化，而教材建設步伐顯然沒有及時跟進，顯得有些滯后。如沒有考慮學生知識起點的差異性，無法做到分層教學，讓學生各有所得;缺少對學生學習潛力的激發，尤其缺少對其計算思維和解決問題能力的訓練。紙質載體的限制使得許多帶有個性化的知識點和教學案例無法呈現，沒有特色是“大學計算機基礎”課程教材建設中的問題。

四、本教材的撰寫思路及主要內容

為解決以往《大學計算機》教材在內容深度及廣度上的不足，本文從全面提升大學生信息素養出發，體現“從應用，到知識，再到思維，最終到能力”的教學思路。“應用”為驅動，“思維”隨著“知識”的講解而融通，“能力”隨著“思維”的理解而提高。

本教材的主要編寫思路是：（1）“推創新”，抓好人才培養的“新基建”。教材從計算思維視角出發，確定了該課程目標為培養學生的“計算思維”，注重求解方法，培養學生利用計算機技術解決問題的能力，體現“兩性一度”。（2）“融思政”，奠定“立德樹人”基礎。教師結合課堂教學進行潤物細無聲的思政教育，將我國計算機領域的跨越式發展自然融入課堂教學，實現德育與智育協同育人的效應。（3）“拓形態”。引導學生利用信息化手段學習最新知識，將傳統紙質教材和多形態的立體化教材結合起來體現完整的“教材鏈”。按此思路編撰的教材將使不同學習基礎的學生都能從中受益，為不同專業、培養目標迥異的學生量身打造個性化學習方案，讓教材建設體現以生為本。

該立體化教材有以下幾方面特色：以計算思維為導向，注重應用和創新能力培養;融入課程思政理念，奠定立德樹人基礎;建立依托產業需求培養模式，并涵蓋計算機發展最新技術;增設思維創新欄目，實現教育賦能。

本教材的主要內容：以滿足新工科專業應用型、復合型、 創新型高級專門人才需求，體現“兩性一度”。基于此，本教材從計算思維視角入手，對以“計算思維”“系統思維”“0和1的思維”“算法與程序思維”“數據思維”“網絡化思維”“信息與倫理思維”為代表的計算思維進行了多角度、全方位介紹。教材注重實踐導向，融入專業工程背景和思政元素。內容主要安排了四個實驗環節，從不同側面提升學生應用計算機解決實際問題的能力，包括排版、程序初步認識、數據庫基本應用及網頁制作等。本教材內容的思維導圖如圖1所示。

《大學計算機》立體化教材主要通過“強思政”“推創新”“拓形態”“高定位”“OBE（成果導向教育）”五個方面的相互融合，完善了教材內容，面向人才培養的《大學計算機》教材如圖2所示。

（一）以計算思維為視角

《大學計算機》教材從七個計算思維視角進行編

寫，引導學生建立正確的計算思維，著重培養他們獨立思考、分析和解決問題的能力。在解決問題過程中逐步培養學生形成信息及專業素養，并學會運用計算思維和計算機優勢解決與所學專業相關技術問題。

（二）融入思政元素

思政元素的融入是實現“三全育人”的現實需要，用計算機課程這個優秀“食材”來融進思政要素的“食鹽”。要巧妙融入，潤物無聲。本教材每一章節后均設置了“擴展閱讀”版塊二維碼，經掃描后便可了解到大量融進思政要素的計算機知識。如“我國計算發展中標志性事件和關鍵過程”“國產操作系統”“國產編程軟件”、中國科學技術大學“九章”量子計算機等。讓數字有溫度，讓信息有情懷。

（三）新形態立體化教材

立體化教材內容靈活、表現形式多樣、注重學生個性發展，是我國教材發展和改革的趨勢，是高校傳統教材改革的重大突破。新形態立體化教材如圖3所示。

1.新形態。建設新形態的《大學計算機》立體化教材，集多媒體、多形態、多用途及多層次的教學資源和多種教學服務為一體。新形態教材添加可視性強的二維碼微視頻，補充更新實踐案例，拓展內容可滿足學生個性化特點，體現融合性、關聯性、開放性、交互性，強化育人功能，打破紙質教材的局限。

2.廣思路。內容更全面，包含主體知識、案例及案例分析、習題、試題庫及答案、教案、課件及其他內容。外在形式更加豐富，包含主教材、配套電子資料、教學網站（智慧樹慕課）和網絡出版物等。教學目標更明確，圍繞著“教”與“學”兩個側重點，教學相長，既可為教師提供教學參考，又可為學生提供學習指導。

3.云教材。云教材優勢在于能夠更好地整合教學資源、加強師生互動、提高學生學習興趣、促進學生的個性化發展、提高教學質量等。經過課程團隊的不懈努力，“大學計算機——計算思維視角”慕課已在智慧樹上線，被評為2019年度黑龍江省線上、線下混合式一流課程。該慕課課程作為云教材，對教師課堂教學活動起到了重要的補充作用，成為學生課后自主學習的主要形式之一。

4.重應用。對于應用型本科院校，應在合理培養目標的基礎上，從教材改革入手，培養學生綜合應用能力。課程團隊編寫了通俗易懂、貼近實際生活的案例，經反復討論、論證和篩選，選取了具有應用價值和代表性的作為實驗案例，幫助教師更好地傳授知識，提高學生的學習興趣。

5.拓視野。以二維碼的形式在教材中增設了“擴展資源”“賦能加油站”版塊，學生可隨時隨地利用移動互聯網進行學習，如同教師進行一對一教學，可以讓教育變得鮮活，給課程帶來生命，拓寬了學生的學習視野，提高了學生的學習興趣。

6.強時效。教材內容選取重視基礎教學內容，同時適當介紹最新發展動態，保證學生的學習能跟得上計算機技術的發展。本教材內容涵蓋了人工智能、大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等新技術，以及時下流行的3D打印、AR和網絡安全等新內容，充分保證了教材內容的先進性和教材建設的可持續性。

本教材秉持以“學生中心”的理念，針對當前計算機基礎類教材存在的主要問題，從一流課程對教材的新需求出發，在新編教材中體現“兩性一度”、新技術應用及個性化學習內涵。注重計算思維能力和工程能力培養，注重價值引領和賦能擴展，注重從“教師傳授”向“學生主動學習”轉變。本教材自2020年9月出版以來已發行7 000余冊，被10余所應用型本科院校和高職高專院校選用，使用效果反饋良好。下一步，立體化教材還需要在豐富案例庫上做更多工作。

參考文獻：

[1]劉佰龍，李向群.大學計算機基礎課程教材建設探析[J].科教文匯（中旬刊），2015（4）.

[2]周海燕，王新.“互聯網+”下的大學計算機基礎立體化教材建設[J].電腦知識與技術，2018（24）.

[3]邱斌，王新政.“雙萬計劃”背景下《大學計算機基礎》教學改革與教材編寫[J].教育教學論壇，2020（35）.

[4]耿芳.大學計算機基礎課程精品教材建設[J].計算機教育，2019（9）.

[5]余延忠，王力，趙芳云，等.應用型大學計算機基礎一流教材建設[J].中央民族大學學報（自然科學版），2021（8）.