科普激勵師范院校計算機研究生實踐能力培養

李 然，郝培男，孫艷歌，馮 巖

（信陽師范學院計算機與信息技術學院，河南信陽 464000）

0 引言

在信息與智能科技高速發展的今天，眾多追求產品創新的信息技術企業對于引進計算機研究生的需求十分強烈，在歷年研究生求職季，各大企業紛紛利用豐厚的薪資吸引計算機研究生，展開激烈的人才爭奪戰。在培養計算機研究生的過程中，高難度的科研項目、高強度的時間管理和高要求的成果輸出，驅使其成為專業基礎扎實、實踐能力強、知識面寬、素質高的復合型人才，尤其是突出的實踐能力更是企業極看重的品質，因此，無論院校、導師，還是研究生本身，均十分注重實踐能力培養。理工類院校可聚焦于專業方向不遺余力地開發研究生的實踐潛能，而對于師范院校，在教師教育的大環境下，單純地培養面向計算機專業的實踐能力既無法充分利用師范院校的特殊優勢，也無法滿足研究生對教師就業的需求。此外，相比于理工類院校，受信息行業主流認知影響，師范院校對優質生源的吸引、畢業生受企業的青睞均有明顯劣勢。由此可知，師范院校計算機研究生的實踐能力培養面臨著多重挑戰，如何在行業偏見、生源欠缺的不利條件下，結合師范特色，探索出特有的培養方法亟待進一步研究。

1 問題剖析

目前，大多數師范院校針對計算機研究生的教學仍是以講授計算機專業課程為主，為研究生學術或專業創新實踐能力培養提供知識儲備。該培養方式與理工類院校幾乎無太大差別，但卻忽略了師范院校在學科優勢、師資力量、生源類型等方面與理工類院校的差異性，導致無法有效激發研究生的專業熱情，也無法滿足研究生學習及就業需求。本文分別從師范院校學科優勢、研究生畢業去向、研究生生源質量及研究生學習需求等方面分析師范院校計算機研究生實踐能力培養存在的問題。

（1）師范院校學科優勢。師范院校的學科優勢在于師范教育，與教師培養相關的實驗硬件條件、實踐基地及師資力量均有較好保障。對于研究生教育，由于師范學科的天然優勢，師范院校對教育學或教育碩士的招生指標有著較大的政策傾斜。然而，由于目前教育碩士學科教學專業不存在信息技術方向，這導致無法設立以培養信息技術教師為目標的教育碩士培養方案，因此，師范院校在培養計算機研究生時不可能將師范教育作為主要培養目標，而只能參照國務院學位委員會頒布的《一級學科博士、碩士學位基本要求》設定培養方案，造成培養方案與理工類院校同質化，無法體現師范學科優勢。

（2）研究生畢業去向。表1 顯示了信陽師范學院2017-2021 屆畢業計算機研究生正式就業情況，可以看出，就業人數最多的是高校教師，多達14 人，而到信息技術企業就業的為0 人，這說明盡管師范院校未以師范教育作為計算機研究生的主要培養目標，但計算機研究生在求職時仍將教師作為就業目標。目前，信息技術企業的薪資水平明顯優于教師行業，而師范院校計算機研究生求職時仍會選擇教師作為就業目標，這也與師范院校學科優勢潛移默化的影響有關。更需注意的是，計算機研究生大多傾向于進入高校任教，而很少進入中小學。高校教師在承擔教學任務的同時，也需承擔一定的科研任務。因此，從就業需求角度，師范院校在培養計算機研究生時，既要讓其獲得教學實踐能力，也要讓其具備較好的計算機專業創新實踐能力。

Table 1 Employment situation of computer postgraduates from 2017 to 2021 in Xinyang Normal University表1 信陽師范學院2017-2021屆畢業計算機研究生正式就業情況

（3）研究生生源質量及學習需求。筆者設計調查問卷，發放至信陽師范學院所有22 名在讀計算機研究生，調查問卷全部回收。對研究生生源質量的調查結果顯示：在校計算機研究生性別分布均衡；多數來自于師范院校或師范專業；本科學校層次多為公辦二本；本科專業大多數為計算機相關專業。該結果說明師范院校計算機研究生生源質量一般，且多數具有師范與計算機的雙重背景。對研究生學習需求的調查結果顯示：近一半人就業意向為高校教師；多數人認為計算機專業課程對從事教師職業有益；多數人希望開展師范技能指導；多數人認為成為教師最大的困惑在于缺乏實踐鍛煉及指導的機會。該結果說明，從學習需求出發，計算機研究生具有師范技能實踐與計算機專業實踐的雙重需求，尤其是在就業意向影響下，計算機研究生對師范技能實踐普遍缺乏信心。

結合上述3 點可知，師范院校獨有的學科優勢為計算機研究生培養帶來了不同于理工類院校的外部環境，因此，采用傳統培養方式無法在就業及學習需求上滿足師范院校計算機研究生實踐能力培養需要。培養方式與研究生需求不匹配，也導致研究生的學習動力、專業熱情不足，進一步惡化了實踐能力提升。按照國務院學位委員會頒布的《一級學科博士、碩士學位基本要求》規定，將師范院校計算機研究生培養目標調整為以師范教育為主也不切合實際，因此，探索一種方式將師范技能實踐與計算機專業實踐有機結合，較為符合目前師院院校計算機研究生實踐能力培養需求。張詠梅等提出利用創新實踐大賽提高計算機研究生的實踐能力；夏小娜等提出制訂校企合作與專業素養融合的計算機研究生培養創新體系，以此提高研究生實踐能力；李廣順等提出通過教學體系改進優化計算機研究生實踐能力培育。上述工作僅是針對計算機專業實踐能力提升的探索，未考慮到師范學院特有的需求，因而無法滿足師范院校計算機研究生對師范技能實踐能力提升的實際需求。

筆者一直熱衷于信息科學公益科普知識的宣講，作為該領域的河南省首席科普專家，每周固定赴所在地中小學、科技館、青少年活動中心等場所開展科普服務活動，經過多年實踐發現，帶領計算機研究生深度參與前沿信息科學知識科普宣講時，由于需要用簡單通俗、生動活潑的語言講解計算機專業知識，這有效鍛煉了研究生的師范技能實踐能力，與此同時，研究生需要深入理解前沿科技，才可提供高質量的科普服務，這也進一步鍛煉了計算機專業實踐能力。

本文的創新點在于，利用信息科學科普服務，激勵師范院校計算機研究生提升師范技能及計算機專業實踐能力，通過實踐發現，深度參與科普服務的計算機研究生，其學術表現也將得到有效改善。綜上所述，對于師范院校計算機研究生，研究科普服務激勵下的實踐能力培養十分必要。

2 科普服務激勵下的實踐能力培養

2.1 優化科普內容，聚焦科學前沿

自2017 年國務院頒布《新一代人工智能發展規劃》以來，中小學信息技術課堂逐漸開始關注前沿信息科學，但在師資力量及課程大綱的限制下，中小學開展前沿信息科學課程仍具有一定挑戰。因此，由高校教師主導科普公益活動，進入中小學、科技館等青少年活動場所作有關前沿信息科學的公益講座，可補充目前中小學開展前沿信息科學課程的不足。

由于科普服務對象主要是青少年，科普內容應盡量通俗化，但也不能過于簡單，仍需聚焦科學前沿，這給科普服務的實施方提出了較大挑戰，但這些挑戰也為培養計算機研究生師范技能與專業創新實踐能力提供了絕佳平臺。以筆者實施的科普服務為例，采用如圖1 所示的微型卡式計算機“樹莓派”作為教育裝備，向青少年講授如何利用“樹莓派”實現軟硬件制作、計算機視覺、網絡攻防等前沿科學知識。“樹莓派”是由英國劍橋大學在2012 年發售的世界上最小的計算機，有關“樹莓派”的研發一直是國內外工業界與學術界的研究熱點，將它作為前沿信息科學的代表，向青少年介紹其組成原理及應用，可確保科普內容的前沿性，與此同時，“樹莓派”設計初衷本身具有教育目的，操作簡單，青少年也可輕松掌握。計算機研究生參與至基于“樹莓派”的科普內容籌備工作，可加深對計算機組成、計算機視覺等前沿知識的理解，鍛煉其專業創新實踐能力，而科普服務以公益講座為形式，采用創新實驗的教學模式，也可深入鍛煉計算機研究生的師范技能實踐能力。

Fig.1 Micro-computer“Raspberry Pi”and technological production圖1 微型卡式計算機“樹莓派”及科技制作

2.2 創新教學設計，實現課程內容趣味化

科普公益講座若僅單純以講授為主，是很難激發青少年的學習熱情，且無法真正讓計算機研究生認識到師范技能的重要性，因此，采用“講授+實驗”的創新實驗教學模式，在知識普及的同時，體驗動手操作，提升課程趣味性。以筆者實施的科普服務為例，采用“樹莓派”為教育裝備，分別聚焦計算機組成、數字電路及信息安全等專業領域，設計如圖2 所示的3 類趣味性教學內容：《動手做一臺電腦吧！》《我來控制交通燈！》《滾蛋吧！電腦病毒！》，通過寓教于樂，讓青少年在玩耍的同時獲取知識。

將專業的信息科學知識趣味化，需作精細的課程準備。將科普講座的備課任務交由計算機研究生主導，通過多次磨課、說課，制作出精美的課件、教案。以筆者的《我來控制交通燈！》課程教學設計為例，在第一階段，計算機研究生利用專業知識實現交通燈軟硬件設計；在第二階段，計算機研究生總結設計過程，歸納出實現步驟，制作出相應的課件、教案；在第三階段，計算機研究生說課，介紹教學內容的實施方式，導師提出修改意見，經過多次磨課，最終確定科普教學內容設計。在上述備課過程中，計算機研究生將經歷一次精品課程的制作流程，這將有效鍛煉其教學技能，此外，由于親自實施軟硬件設計，其計算機專業技能也獲得了有效實踐。

Fig.2 Examples of interesting teaching of popular science圖2 趣味科普教學內容示例

2.3 以助教為中心，師生配合主導課堂

由于青少年幾乎從未接觸過芯片、電子元件等實驗器材，因此，采用“講授+實驗”的創新實驗教學模式時，需要配置助教全程指導實驗。青少年的基礎知識有限，通過講授內容很難直接感受到前沿信息科學知識的應用價值，只有在動手操作過程中才能真正體會到信息科學的奇妙，這要求公益講座構建以助教為中心的教學方法，助教由計算機研究生擔任，與主講教師相互配合，共同推動課堂進程。前沿信息科學公益講座教學整體實施過程如圖3所示。

（1）學生分組。為了培養團隊協作精神，兼顧學生基礎差異，將學生隨機分組，每組配置一名助教，由助教選定一名組長，負責協調組內學生協作。主講教師下達實驗要求，在助教指導下，快速協作執行。

（2）課前準備。助教帶領各組學生布置實驗環境，例如，桌椅擺放、電源布線等，在實驗環境布置過程中，助教可與組內學生充分溝通，營造相互協作的氛圍。主講教師可在旁指導實驗環境布置，提醒各組實驗中需要注意的事項。

Fig.3 Teaching framework of public lecture teaching method on developing information sciences圖3 前沿信息科學公益講座教學方法的基本框架

（3）課中實施。主講教師引導實驗流程，布置階段任務，小組獲得任務后，在助教指導下，以協助方式開展實驗，在遇到困難時，組內學生可及時與助教溝通，助教積極解答問題。如圖4 所示，在筆者實施的公益講座中，在該階段，課堂氣氛熱烈活潑，助教與組內學生溝通充分，邊答疑、邊快速推動實驗。主講教師在該過程中，引導助教正確處理突發問題，提升課程實施質量。

Fig.4 Classroom scene圖4 課中實施效果展示

（4）課后激勵。各組完成作品后，主講教師向助教布置測試任務。助教測試本組作品，若能成功執行，則獎勵組內學生一些小獎品，若無法成功執行，助教將繼續指導組內學生，直到成功執行，再發放小獎品。在筆者實施的公益講座中，在該階段，組內學生在獲得獎勵后十分開心，這將激發青少年對信息科學知識的學習興趣。

通過以助教為中心驅動課堂，計算機研究生可充分鍛煉其師范技能，體會到教學教法對知識講授的重要性。同時，通過感受青少年對前沿信息科學知識的強烈好奇，也可進一步激發其創新實踐的學習動力。

2.4 設定反饋機制，激發實踐動力

在公益講座結束后，設立一定的反饋機制，安排計算機研究生評價學生的學習質量。由于計算機研究生作為助教參與了講座的整個過程，因此，其可將評價融入教學過程，利用學習結果與學習行為作為評價數據來源，進行多元化、個性化的綜合評價。建立微信群、QQ 群，按組備注，可將組內學生制作的作品及評價分享，進一步激發青少年的創新實踐動力。通過對科普服務質量的追蹤反饋，可使計算機研究生對備課內容查缺補漏，進一步完善教學方法和提升專業技能，同時增強師范和專業實踐能力。

3 實施效果

為了驗證科普服務激勵對師范學院計算機研究生實踐能力培養效果，采用筆者所在學院所有在讀碩士研究生組成實驗組和對照組進行對比實驗。其中，實驗組由11名參與科普服務的研究生組成，對照組由11 名未參與科普服務的研究生組成。采用問卷形式調查其對師范技能及專業實踐能力的自我評價，評價采用五級制，即研究生分別對其自身師范技能、專業實踐能力作優秀、良好、中等、及格、不及格的評價，調查結果如表2所示。

對于師范技能的自我評價，實驗組有2 人優秀、5 人良好、1 人中等，這反映出實驗組對自身師范技能普遍較有信心，而對照組有3 人良好、6 人中等、1 人及格、1 人不及格，這表明對照組認為其師范技能不足。通過結果對比可知，科普服務可促使研究生鍛煉其師范技能。對于專業實踐能力的自我評價，實驗組有1 人優秀、6 人良好、4 人中等，這反映出實驗組認為其具備較好的專業實踐能力，而對照組有3 人良好、5 人中等、3 人及格，這表明對照組對其專業實踐能力缺乏信心。通過結果對比可知，科普服務隊研究生專業實踐能力也可起到積極影響。由此可知，科普服務既能夠鍛煉師范院校計算機研究生的師范技能，又可有效提升其專業實踐能力。

Table 2 Self-evaluation of teaching skills and professional practice for postgraduates in Xinyang Normal University表2 信陽師范學院研究生對師范技能及專業實踐能力的自我評價

4 結語

師范院校獨有的學科優勢為計算機研究生培養創造了不同于理工類院校的外部環境，采用傳統培養方式將無法在就業及學習需求上滿足師范院校計算機研究生實踐能力培養需求，導致其對專業的學習動力、熱情不足，阻礙了研究生實踐能力提升。本文提出借助科普服務，通過設計優質的信息科學趣味課堂，以計算機研究生為中心，開展針對青少年的公益講座，以此鍛煉計算機研究生的師范技能與計算機專業實踐能力。通過多年實踐發現，深度參與科普服務的計算機研究生，其專業創新實踐能力得到有效提升，與此同時，在科普服務實施過程中，通過精致全面的教學內容及教學方法設計，其師范技能也得以有效鍛煉。在下一步工作中，計劃將青少年創新實踐大賽融入師范院校計算機研究生實踐能力培養中，通過指導青少年參與信息類競賽，在加強計算機研究生專業實踐能力的同時，培育其創新實驗指導能力。