“金課”背景下實踐課程的教學探索與改革

劉璐

(西安郵電大學網絡空間安全學院 陜西西安 710121)

2018年6月21日，教育部召開了改革開放以來第一次新時代全國高等學校本科教育工作會議[1]，會議提出了“金課”這一教學概念。“金課”的特征主要是指“兩性一度”，即高階性、創新性和挑戰度[2]。教育部對“金課”建設提出了高標準、嚴要求，該文依托《信息專業課程設計I所示》實踐課程的主體，對該課程授課內容和過程進行了前期調研及分析，發現該課程教學目標設置較為單一，9僅以完成單個實驗任務為落腳點；課程教學手段僅為線下上機、沒有充分發揮現代互聯網以及線上優質教學資源的作用力。按照“金課”中“兩性一度”的要求，主講教師分別在該課程的教學目標、教學手段、實踐方式等方面進行了創新改革，并且依據此創新改革法對《信息對抗專業課程設計I》進行了課程改革的實踐探索。

1 “金課”背景下《信息對抗專業課程設計I》的教學改革

“金課”的本義指的是國家實施的一流課程建設“雙萬計劃”，也就是“金課建設”計劃，即在2019—2021年期間，建設10 000 門左右國家級一流課程和10 000門左右省級一流課程。在新時代，需要打造符合時代發展的高水平教育課程。我國高等教育目前逐漸轉型，最終發展為全社會普及的全民教育，而“金課建設”計劃的出發點正是從這個目標開始。高等教育已經從規模擴張全面轉向內涵式發展[1]。打鐵還需自身硬，高校的課程與教學水平的提高需要緊抓質量，做到核心水準的本質升華。從這個角度看，一流課程建設的“雙萬計劃”，與世界一流大學和世界一流學科建設的“雙一流計劃”，有著共同的時代背景和一致的目的。在高等教育處于精英階段時，政府與社會、大學生及其家庭等利益相關者對高等教育質量有一種天然的認同，“象牙塔”中的課程與教學因為珍貴和稀缺，不僅必然是高質量的，也是無需評價的。隨著高等教育資源的開放化、大學的擴招，高等教育課程系統不斷復雜化，各種高等教育機構間的課程優劣勢逐漸凸顯。許多高校受擴招和保證就業等剛性因素的影響，實施嚴格的課程與教學評價、淘汰不合格大學生一直面臨著較大的阻力和復雜的輿論環境。同時，高校長期以來存在著重科研輕教學的傾向，這些使精英高等教育時期本不在人們視野中的課程與教學質量問題開始成為大眾關注的焦點。進入新時代，我國高等教育內涵式發展的目標更加明確，“混學分”“水課”“清考”等現象在高等院校或將面臨淘汰。打造高水平、高質量、高標準的教學課堂成為高等教育改革的重要目標。為此，教育部密集出臺政策強調高校本科教學的重要性。自2018 年以來，教育部對本科專業建設、本科教學與課程質量提出了非常明晰的要求。985、211 等重點大學需要有自身專業特色的優質科研環境，國家重點學科需要發展優質教學課程。同時，“以本為本”、回歸教學等觀念為越來越多的人所接受[1]。“金課”建設計劃及相關要求應該是高等院校教學發展的必由之路，是社會對高校教學質量，尤其是本科教學質量的要求和高校自身在提升人才培養質量中的最終目標。在高校的人才評價模式及相應管理制度的建設上，要進一步突出本科課程建設與教學等人才培養工作的核心地位。較長一段時間來，我國高校的人才評價重視科研，教學與課程建設等人才培養工作相對受忽視。這種評價模式造成了我國高校人才評價的唯論文、唯帽子、唯文憑等現象，亟待改變。最后，在“金課”建設上，要走出“象牙塔”，積極推動學術與社會、與行業、與市場等高等教育利益相關者的對話[2]。高等院校應該結合自己的辦學宗旨與定位，推動教學改革，建立良好的產學融合、產教融合的教學科研關系，依托“互聯網+”線上優質的教學資源庫，優化改進教學學科建設體系，打造符合時代化發展的計算機類教學課程。高等院校只有將產業、多學科、科研等各方面技能體系發展平衡，才可以打造可持續發展的“金課”建設體系。

1.1 多元化教學目標，提升學生能力

現階段，產學融合、產教融合是高等職業院校新興的人才培養模式，多學科交叉研究是科研教學的新方向。一流“金課”建設應該以切合時代最新發展熱點、促進行業的進步、培養德才兼具的學生為目標，立意高遠、貫徹終身教育的理念，改革后的教學目標應該結構多元化、從實際產業需求出發、培養學生自主解決問題的能力。具體細化為3個指標點：（1）能夠對實際問題的需求進行分析，結合專業基礎知識給出解決方案，并能夠驗證解決方案的合理性；（2）能夠對設計方案進行開發、測試和評價，具備用可視化、報告或軟硬件等形式呈現設計成果的能力；（3）能夠掌握信息對抗的項目與產品的設計流程和管理方法，將經濟和管理知識應用于工程實踐。

該課程的教學內容設置時，以產學、產教知識為中心、涵蓋多學科交叉內容、融合思政教育環節、改革創新了教學結構，明確地將課程目標與具體的教學指標結合起來，奠定了科學的、立體化的、多層次的實踐課程。最終培養出具有產業知識、實踐能力以及職業道德素養的高水平人才。改革后的教學目標結構圖如圖1所示。

圖1 教學目標結構圖

1.2 “線上+線下”混合式教學手段應用

線上教學資源是一筆寶貴的財富。目前，國家的線上教學資源建設已經日益充實。線上教學資源打破了教學中時空的限制，名校品牌課程等優質開源教學資源，拓展了學生學習的視野、充實了教師的教學素材[3]。尤其為“雙非”高等職業院校的學生提供了良好的教育資源，讓高職院校的學生也可以沉浸式體驗“985”“211”等院校的學術氛圍。

混合式教學方式一般具有以下幾個方面的特征：（1）混合式教學的展開是依托“互聯網”線上資源和線下教室授課的方式進行教學活動；（2）面授是基于教學改革的先進成果進行的多維度、高質量精品教學課堂；（3）“互聯網+”線上資源具有開放共享性，使用手段可以結合多媒體教學設備設計多元化教學方案；（4）混合式教學改革方式具有多樣化的特征，其目標具有唯一性。充分利用“互聯網+”線上資源和“線下”面授進行符合時代發展的教學改革，避免傳統教學中教師授課沒有特色、手段較為單一、課堂受時間和空間的限制，提高學生學習的積極性、趣味性、創造性思維能力的開發。混合式教學需要在“互聯網+”線上的前提下進行。課前，教師可以將教學資源以視頻、文檔、PPT 等形式上傳到線上，給學生提供充分的預習時間，確保學生對課堂有一個充分且全面的預知認識、降低學生對新知識、課堂重難點的疑惑和迷茫的程度，提高學生學習的效率。教師可以使用一些教學小程序或線上教學平臺來進行學情監管。根據學情數據，教師的教學活動更加具有針對性。

除了線上視頻教學資源外，在基于“互聯網+”的時代背景下，也出現了一系列的線上教學輔助平臺。例如騰訊課堂、學習通平臺、雨課堂等。這些線上平臺可以監管學生的各類操作數據、提前上傳教學課件，便于學生開展課前預習、師生互動、課后鞏固及答疑活動。“線上+線下”的混合式教學法是確保獲得成果最大化的有效教學手段，并且可以讓學生們擺脫枯燥的知識灌輸、寓教于樂[4]。線上教學平臺基本可以滿足老師各式的教學模式需求、能夠支持直播課程、錄播課程、一對多等多種班型課程。同時支持做免費試聽課、公開課，支持語音視頻、PPT 等多種教學模式，支持電子白板、屏幕共享等多種教學工具，當老師熟練使用后，能夠大大節省老師的時間和精力，從而提升教學效率。教師可以開發隨堂測試題庫用來檢測學員學習效果的社群功能，可針對課程進行隨堂考試測試，支持單選題、多選題、填空題、判斷題、問答題等題型。在直播過程中可以發布課堂小測試，學生在觀看講師直播過程中進行線上答題，系統自動判題且錯題可以生成解析。線上隨堂測試是學生鞏固和復習上課內容的好幫手，也幫助了老師根據學員對課程的掌握情況來安排下一步教學計劃。利用考試功能，學生可以根據考試結果再次有針對性地學習課程，更好地鞏固已學到的知識，教師也可以通過考試結果快速掌握學員學習情況，對后續課程進行優化設置。教師可以創建單選題、多選題、判斷題、問答題等多種題型的試題，形成題庫，并根據題庫內的試題創建考卷，對學生進行考試測驗。支持將保存在本地的題目批量導入題庫，支持題目分類管理，方便師生集中管理試題，提高運營效率。

1.3 虛擬仿真科技融入實踐教學

虛擬仿真實踐教學是5G 通信和人工智能發展的產物。它將生產技術與互聯網結合起來、將實踐環境虛擬化[5]。虛擬仿真平臺的應用可以節約真實設備的運營和維護費用、避免學生實訓花費大量路途上的時間消耗、而且可以有效規避一些危險系數高的實驗操作[6]，虛擬仿真實驗平臺：“依托VR、AR、AI人工智能技術，利用3Dmax、計算機的虛擬仿真模型、相關語言等等，來建構一種教學或者是科研的平臺。”2015 年，國務院統籌推進建設世界一流大學和一流學科，吹響了中國高校沖刺國際前列、打造世界頂尖學府和頂尖學科的“沖鋒號”。2017年，國家正式公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單。2015年，國家教育部在全國內篩選批準100個國家級的虛擬仿真實驗教學中心，我國虛擬仿真實驗教學提上議程。同年，復旦大學環境科學虛擬仿真實驗教學中心成立，成為環境科學領域第一個獲得國家批準的虛擬仿真實驗教學中心。物理系也成功申請了國家級虛擬仿真實驗教學中心。

2017 年，國家調整政策，為各大高校的虛擬仿真實驗建設提供支持項目。“雙一流”建設與虛擬仿真實驗教學建設這兩條相近起點出發的線路，相互交織，共同前行。復旦大學響應國家號召，在國家政策的指引下，推動虛擬仿真實驗教學有序展開，促進一流學科建設與學科交叉融合。

虛擬仿真實踐教學平臺具有其他教學手法無法比擬的優勢，可以將其優勢具體概括為：（1）可以根據所需個性化設計實驗模式，共享實踐教學資源，推動教學改革發展；（2）獨特的教學形式，推動交叉學科的融合；（3）打造“以學生為中心”的教學理念，培養學生自學能力；（4）教學手段得以創新，并且拔高實驗任務的挑戰度。

2 “金課”背景下課程改革實踐探索

推進“金課”建設，關鍵在于課程改革。而課程改革的效果到底好不好，關鍵在課程實施。該文以《信息對抗專業課程設設I》實驗課程為例，對該課程的實驗內容建設、混合式教學實施、虛擬仿真實踐平臺搭建這3個方面進行了實踐探索。

2.1 實驗課程內容建設

在專業課程設計的實踐內容建設中，主講教師以產業為導向，推進多學科交叉、聚焦熱門學科問題，優化了實驗設計內容，并且將實驗內容與改革后的課程目標的指標點具體對應起來，在實驗課堂中加入了課堂思政內容、從點滴灌輸工匠精神、愛國主義情懷、人文素養以及高雅的道德情操[7]。創新改革后的實驗內容不再僅僅是鍛煉學生按照實驗步驟完成任務的能力，而對學生邏輯分析能力、實踐操作能力、項目設計能力以及職業素養都有所要求。主講教師對實驗任務的難度也進行了升級，摒棄了傳統實驗中按部就班的流水線式操作法。學生在進行實驗操作時，需要熟練掌握相關原理、了解實驗任務在產業中的作用才能完成整個實驗任務。

對應于指標點，主講教師講課程內容主要分為兩部分：第一，課程設計相關知識，主要包括設計的主要任務所涉及的相關知識點、每個同學在小組內工作時的注意事項、報告撰寫的要求以及完成實驗時應注重項目管理在工程實踐的應用；第二，系統設計與開發，其主要內容是學生根據設計要求查閱科技資料，完成系統總體設計流程設計，根據系統功能要求選擇合理的設計方案，分配給團隊成員相應的任務，并完成系統仿真模擬以及結果驗證。

2.2 虛擬仿真實踐平臺搭建

經過學生的普遍反映，在實踐過程中通常存在“一看都會，一練就廢”的問題。《信息對抗專業課程設計I》的主講教師針對學生存在的普遍問題，搭建了基于循環實驗和平行實驗模式的虛擬實踐平臺。學生對于不熟練或頻繁出錯的實驗任務，可以采用循環實驗模式，加強實驗練習；而對于熟練的實驗，可以采用平行實驗模式，完成同原理的類似實驗，培養舉一反三能力。

主講教師在虛擬仿真實踐平臺里上傳了相關指導視頻及課件、參考文獻等資料，解決了學生課后知識點遺忘的問題并且培養了學生自主實驗及科研能力。虛擬實踐平臺中設置素質教育環節，學生需要學習產業及行業規范知識、完成思政知識問答，才可以進行課程實驗操作。虛擬實踐平臺中也開發了基于圖像處理算法模擬了工程實踐情境，為學生跨越時空限制體驗產業實踐奠定了良好的基礎。

2.3 混合式教學實施

教改后的教學實施將線上工具與線下課堂有機結合起來，便于教師開展教學，提高學生學習效率。在《信息對抗專業課程設計I》課程的線上環節中，主講教師引用了中國慕課網和好大學在線網上的國家級開放精品課程，如《數學建模》《Matlab與數學建模》《數值分析與計算》等開源課程，學生們可以反復觀看、并且參與課堂練習。主講教師使用了超星的學習通線上教輔平臺。該平臺可以分章節上傳課件和預習資料、導入隨機練習題庫、在線批改學生作業、監管教學活動的數據、線上互動討論。基于學習通平臺上的學習活動數據，主講教師建立學生電子檔案，精準掌握每個學生的個體情況，便于開展線下針對式教學輔導。

在課程的線下教學環節中，教師基于知識產出的教學模式，以輸出為導向、目標為中心、展開課程教學。結合線上學生的個體學習檔案，主講教師為學生設計了個性化學習方案。例如：對實驗原理上存在問題的學生，主講教師在線下課堂開展輔導，幫助學生認清模糊的知識點，并且督促學生重新完成對應的線上章節測試；對于實際操作不熟練的學生，主講教師建議其采用循環實驗的操作模式進行訓練；對于學生難以理解的知識點，教師采用了啟發式及情景感染式教學法，用實際的或者可見的物體來幫助學生進行想象理解。

由于實踐類課程主要鍛煉及培養學生的動手能力，教師還運用了“翻轉教學”法，促進學生的能力鍛煉，也培養了學生學術匯報、語言組織、團隊合作的意識。

3 教學考核及評價的改革措施

主講教師對教學考核及評價進行了改革。對學生的德、智、能等全方面都進行了考核，并且設計了多元化、多層次評價體系，并且該體系與畢業的三項指標點分別對應。該節主要討論了具體的考核方式及課程評價方法。

3.1 考核方式及標準

課程的考核方式主要包括平時成績、實驗能力、實驗驗收、實驗報告這4個方面，分別占期末綜合考核成績的20%、30%、20%、30%。平時成績主要考核學生的學習態度、實驗期間投入學習的時間，以及遵守實習紀律情況，平時成績總分20分。實驗能力主要考核學生的問題分析能力和實驗方案設計能力、實驗環境調試能力、實驗能力考核總分30分。實驗驗收主要考核學生驗收材料、實驗演示與答辯情況，實驗驗收總分20分。實驗報告主要考核學生的實驗報告工作量、語言文字表達能力和實驗報告撰寫的規范性，實驗報告總分30 分。4 項考核方式分別和畢業指標點相互對應。其對應點分別為：（1）能夠通過文獻查詢，研究分析信息對抗技術領域復雜工程問題分解的合理性，并對其進行表達、建模；（2）能夠對信息對抗技術領域復雜工程問題的設計方案進行測試和評價，并具備用可視化、報告或軟硬件等形式呈現設計成果的能力；（3）能夠針對信息對抗技術領域復雜工程問題的研究目標，結合網絡、通信等相關學科的基礎理論，選擇研究路線和方法，設計合理的實驗，并能夠對其性能進行研究分析。

3.2 課程評價

該課程的評價主要針對課程目標的達成情況。其評價公式是：課程目標的達成度=成績考核達成度×90%+問卷調查達成度×10%。其中成績考核達成度以綜合考核成績為依據進行計算；問卷調查達成度通過填寫問卷的形式進行。問卷必須針對課程目標進行設計，達成度滿分值為100分，問卷調查的對應的課程目標比例分別是40%、30%、30%。

4 結語

“金課”是課程建設的終極目標，教學改革是實現該目標的必由之路。為了滿足“金課”的高階性、創新性、挑戰度，該文以《信息對抗專業課程設計I》實踐課為例，研究了該課程的教學創新改革、對其實際應用進行了探索以及科學合理化地改進了課程考核評價方法。在教學改革中，主講教師對教學目標、教學手段、教學內容進行了高階性、創新性設計，結合虛擬仿真平臺拔高了實驗任務的挑戰度。在后續的工作中，主講教師將繼續在更多課程上進行教改的應用實踐，取長補短，積極打造適應時代發展、有深度、有溫度的好課堂。