結合思科網院的大學生《計算機實用基礎》課程教學改革與實踐

孫璐榮 姜楠楠 于曉婷

哈爾濱華德學院，黑龍江 哈爾濱 150025

一、《計算機實用基礎》課程的重要性

為應對全球科技革命與產業變革，更好地支持國家“中國制造2025”戰略，教育部積極推進高校進行“新工科”建設［1］。通過與傳統工科專業交叉融合進行新工科建設，助力傳統工科轉型創新，可見計算科學在高校落實“新工科”建設中的重要性。美國總統信息技術咨詢委員會（PITAC）在2005年6月曾提交報告并明確闡述應利用計算科學促進其他學科更好發展。報告提出，21世紀科學上、經濟上最重要、最具前沿性的研究都需要通過運用計算技術和計算科學解決。那么，大學《計算機實用基礎》課程對培養非計算機專業學科學生的計算思維和利用計算機技術求解問題的能力顯得非常重要。

立足應用型本科高校，人才培養目標的設定、培養方式的選擇和師資隊伍的建設等方面均與普通高校有顯著區別［2］。應用型本科院校的人才培養定位面向生產和服務一線，以應用為核心培養具有扎實理論基礎、廣闊專業知識視野、熟練應用能力和綜合實踐素質高的高層次應用型人才。國際上知名應用技術大學的辦學宗旨也培養高層次應用型人才，強調課程的設計要突出實踐性和應用性，將專業理論知識與實踐技能有效結合，從而培養學生利用所學理論與實踐技能解決實際問題的能力。計算機實用基礎教學也受限于傳統教學內容和教學方案，存在知識面廣而雜、理論講授深度不夠、理論練習實踐不緊密、缺乏個性化思維能力培養和利用計算思維求解問題的訓練等不足。顯然，“新工科”的建設給計算機實用基礎教學在提高學生計算思維解決實際問題和工程實踐能力的培養方面提出新的挑戰。

二、新時代對計算機實用基礎教育提出的能力培養需求

計算思維是《計算機實用基礎》課程的核心思維，是實現“新工科”建設的有效執行途徑。計算思維是解決問題時求解解決方案的思維過程，解決問題的方式需要利用信息化手段完成。不同專業都可以利用適合的計算模型解決專業領域的問題，計算模型的建立就是計算思維與專業融合的開端，是進行學科交叉融合的契合點。

專業領域的問題需要利用計算模型解決，而計算模型的建模的重點是將問題計算化處理，掌握將問題計算化處理的能力，再結合豐富的專業理論知識和實踐訓練就可獲得計算建模的能力，所以問題的計算化處理是《計算機實用基礎》課程針對“新工科”建設提煉出具有普適性的第一層基本能力。學生獲得問題計算化處理的能力后，還需要具有將計算模型程序化的需求，針對求解問題編譯出一個具有特定需求的可執行程序，至少掌握某種程序語言編碼能力以便將計算化處理的問題結果運行出來，即《計算機實用基礎》課程需要培養學生的第二層計算求解能力。問題計算化能力和計算求解能力的培養是計算機思維培養和求解能力培養的基石，結合這兩種能力已經可以解決大部分專業領域的簡單問題。在此基礎上，結合專業領域知識求解復雜問題即獲得學科交叉融合解決問題的第三層能力。

當然，這三層能力的培養往往需要經過更加復雜化和專業化的訓練，因此引導學生將復雜問題簡單化也是這一階段注重培養的能力之一。計算機實用基礎教育的人才培養以計算思維為核心不斷向著求解問題的目標動態推進。

三、《計算機實用基礎》課程面臨的教學痛點

（一）教育觀念和教學方式上的局限

傳統的計算機實用基礎教學依賴教師課堂講授，往往授課過程中以教材和教師為核心展開教學，課程忽視了以學生為中心的教學理念。許多投身一線教學的教師長期沉浸在傳統教學理念中，不接受新的教學模式、理念，技術能力也不能及時跟上計算機技術的更迭速度。因《計算機實用基礎》課程不是專業課，學生對課程的重視程度不足，陳舊的教學內容、落后的教學手段將會導致學生出現厭學、棄學等現象。

（二）學時不足，理論實踐分配不均

計算機科學是一門復雜學科，具有技術繁雜、知識密集、應用面廣、更新速度快等特性。有研究顯示自20世紀90年代以來，計算機相關知識每3到5年以成倍的速度更新。即使提取這門學科的常用知識和實用技能，凝集成一門具有普適性的基礎課程也仍存在知識點龐雜的特點。而大部分高校計算機基礎課程的總學時普遍僅有32學時或24學時。在有限的學時限制下，教師在授課過程中常為了覆蓋到知識點而重理論傳授輕動手實踐。

（三）因材施教落地實施難

由于各地區初高中對計算機課程教學重視程度的不同，造成學生對計算機技能的了解掌握出現差異化。有一小部分學生可能很少使用計算機甚至從未接觸過計算機，而另一部分學生已經可以熟練使用計算機進行網上聊天、電子游戲，亦可簡單使用Office辦公軟件。但隨著智能手機的普及，大部分學生逐漸習慣用手機完成許多操作，對計算機的興趣和操作能力呈現下降趨勢。

（四）考試模式落后，成績評價單一

計算機實用基礎是必修的公共基礎課，課堂人數普遍在70到120人之間，無論是課堂管理還是作業批改都面臨著基數大的問題，教師很難及時批改作業、精準管理學生，學生的學習效果也難以保證。利用傳統的考核方式，學生的課程成績單憑教師對學生上課表現和一紙試卷決定。即使了解學生對計算機理論知識的掌握情況，也不能合理體現學生對計算機技術的實際操作能力。

四、《計算機實用基礎》課程體系重構方案

為了更好體現教學效果，課程引入基于學習產出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），從《計算機實用基礎》課程的教學內容、教學模式和考評方式等方面以OBE為導向構建以學生為中心，以學習成效為驗證展開教學改革［3］。

（一）《計算機實用基礎》課程教學內容

為解決上課學時的限制，體現OBE教學模式效果，課程引入思科公司的產學合作協同育人項目，構建與企業需求接軌的計算機課程體系。根據不同專業需求開設思科網院提供的在線學習課程，以“專業融合，能力提升”為目的，重構《計算機實用基礎》課程體系，提升課程的實踐訓練和自主學習占比，使學生的學科融合能力和自主學習能力都得到提升。計算機實用基礎教學內容結合國家二級計算機考試科目要求，不斷更新迭代。經過幾番實踐，主要包含主流Windows操作系統和Office辦公軟件中的文字編輯、表格處理和電子演示文稿等部分。

在非計算機專業的《計算機實用基礎》課程內容改革中，根據專業性質選擇適配的思科學習平臺優質在線資源開設ITE（IT Essentials：PC Harware and Softwate）、IOT（Introduction to IoT）和ITC（Introduction to Cybersecurity）三門課程及幾個典型仿真實驗融入教學內容。從而在已有計算機實用基礎知識結構基礎上對課程內容進行課后的補充拓展。

（二）計算機實用基礎教學模式

引入超星學習通和思科網院教學資源，圍繞課前、課中、課后構建混合教學模式，課前利用學習通或思科資源進行線上預習；課中通過教師的理論講授、學生分享的翻轉課堂、分小組問題討論進行線下教學，在實訓室利用思科仿真實驗進行實操練習。并將課上講授的內容和練習實操錄制成視頻上傳至超星學習通。課后學生可以根據知識掌握情況選擇利用超星進行復習或利用思科平臺進行知識擴展。在實踐操作環節中設計了大量的綜合性實驗和應用練習。無論是課前、課中、課后還是實踐操作環節都引入了思科網院的資源，見圖1。

圖1 教學模式與教學環節設計

（三）課程考核評價方式

為減少人為因素影響，課程采用教、考分離方式，更加注重對學生學習過程的考核。在課堂考勤、實踐操作和期末考試等基礎考核方式之上，加入對思科網院在線學習和考試的考核評價。期末引入自動評測系統進行期末測驗，系統自動組卷，學生進行隨機抽題，試題庫不對教師、學生開放。《計算機實用基礎》課程構建能反映學生計算思維、網絡素養、實操應用等多元化能力測評體系，注重收集的學生學習過程數據從而科學合理地評價學生的綜合素養。課程綜合成績除占比10%的實驗報告是教師進行批閱以外，其他過程成績均由對應系統自動評分。過程考核成績占比如表1所示。課程鼓勵學生積極完成思科在線學習，思科網院將給完成ITE、IOT、ITC課程考試，且每章節考試成績在75以上的學生頒發對應課程的結業證書。

表1 過程考核成績占比

五、教學改革效果驗證

為驗證本次教學改革的成效，在2018至2021年度分別抽取一個自然班的學生樣本，并對教學效果進行比較分析。其中，第一組為傳統教學方式，樣本數120人；第二組為第一次加入思科在線學習資源組，教學樣本數113人；第三組為結合超星學習平臺與思科網院資源組，教學樣本113人；第四組是基于前三組持續進行改進的樣本組，教學樣本數115人。第一組樣本的平均分75.07，及格率96.67%，優秀率2.50%；第二組樣本的平均分77.45，及格率97.34%，優秀率2.65%；第三組樣本的平均分76.50，及格率99.11%，優秀率0.89%；第四組樣本的平均分78.83，及格率100%，優秀率13.04%。與前三組樣本相比，第四組樣本的平均成績分別提高了3.76、1.37和2.33，優秀率分別提高了10.54%、10.39%和12.15%。可見基于OBE教學模式，結合思科網院教學資源的計算機實用基礎教學改革效果顯著。

六、結語

本文基于OBE教學模式結合思科網院校企合作重構計算機實用基礎的教學內容、教學方式和考核評價體系，通過4年的教學實踐持續修改完善教學改革。實踐結果顯示本文提出的教學改革激發了學生的學習自主性，提高了課程的及格率和優秀率，說明教學改革具有一定的有效性。