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新工科视角下地方高校计算机基础课程改革

学术期刊发表网 位置:教育论文 时间:2019-05-18 15:01 (12)

摘要:摘要:以新工科为视角,结合我国工程教育的理念和要求,归纳总结了目前高校计算机基础教育存在的问题,如与专业培养目标脱节、教学模式落后、教师理念有待提高和学生需求差异等问题,并针对存在的问题提出引入MOOC+SPOC+翻转课堂混合教学模式、强化计算思维

  摘要:以“新工科”为视角,结合我国工程教育的理念和要求,归纳总结了目前高校计算机基础教育存在的问题,如与专业培养目标脱节、教学模式落后、教师理念有待提高和学生需求差异等问题,并针对存在的问题提出引入“MOOC+SPOC+翻转课堂”混合教学模式、强化计算思维能力培养、提升师资队伍专业化水平和创新教学质量保障体系等相应的改革措施,且以地方本科院校计算机基础课程改革实践证实了改革措施的有效性,并取得了良好的教学效果。该课程改革适用于地方本科院校设置的计算机基础课程教学,可供同业者参考和借鉴。

  关键词:新工科;地方高校;计算机专业;课程改革;工程教育

电脑知识与技术

  随着我国创新驱动发展战略的实施,新的技术生产需求新型工程科技人才。以培养专业技术人才为目标的地方高校迫切需要加快工程教育改革。2017年2月,教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》,正式启动“新工科研究与实践”项目。“新工科”作为工程教育的新理念、新模式,引起了高等教育界的广泛重视[1]。按照“新工科”建设的行动路线,地方高校的工科教育要主动对接地方经济社会发展需要和企业技术创新要求,改造升级传统工科专业[2]。

  专业的升级和改造,其抓手和立足点,就是课程体系与教学内容的改革。计算机基础教育是高等教育的重要组成部分。美国总统信息技术咨询委员会在2005年6月发布的报告《计算科学:确保美国竞争力》中指出,21世纪科学最重要、经济最有前途的前沿研究都有可能通过先进的计算技术和计算科学得到解决[3]。学生应具备应用信息技术对复杂工程问题进行预测、模拟和求解的能力[4-5]。

  这就要求计算机基础课程内容能够对专业问题求解提供一种信息技术上的支撑,使学生能够具备运用信息技术解决复杂专业问题的能力。本文在新工科视角下结合工程教育的理念和要求,归纳总结目前我国高等教育中计算机基础教育存在的问题[6-7],并在此基础上提出相应的改革措施,以地方本科院校计算机基础课程改革实践验证了课程改革的有效性。

  一、存在的问题

  (一)与专业培养目标脱节

  长期以来计算机基础课程的内容设置定位为面向大一新生的通识课程,较少考虑本门课程的知识点对学生专业培养目标和毕业要求的支撑,导致学生对内容理解不深入、不透彻,在继续学习后续专业课程时无法对本门课程进行有效呼应和理解,无法做到与专业课程之间很好的衔接,甚至使学生产生学而无用的想法。高等院校大学计算机基础课程的名称很多,诸如计算机入门、计算机文化基础、计算机信息技术等,其理论知识大都覆盖计算机软硬件系统、多媒体技术、数据库技术、通信与网络技术、算法与程序、信息安全等。

  授课内容基本上是相关领域的浓缩版,难以深入展开。实验课以练习Office应用软件的使用操作为主,往往由于课时方面的限制,只学习各种软件的基本操作和基本技能,导致学生专业学习兴趣不高,课堂逃课率较高。学生通过死记硬背课本知识和解题方法的方式学习,导致该课程学习结束后很快遗忘。另外,在大学计算机基础课程的教学中还存在“狭义工具论”的偏见,认为计算机基础教学仅仅是教给学生如何使用计算机进行操作和处理基础文档,学生未能深刻地认识到计算机科学作为一门学科的重要性和系统性,不利于培养学生的计算思维方式与工程实践能力。

  (二)教学模式落后

  传统的计算机基础课程教学模式是以教师为中心,所有的教学活动都围绕课程展开,教师传授知识,学生被动接受,学习过程和效果都难以把控。因为受到院校自身情况的限制,计算机基础课程教学往往依照“以教为主”的模式进行,以“学科理论知识+日常办公软件”为主要教学内容,课程考核以各级计算机等级考试成绩为依据。在教学实践中,采用“计算机+投影仪”的模式,上课时以教师为主体进行内容讲解,授课期间学生不能够跟随教师对所学内容有针对性地一起操作实践,缺乏参与性、积极性和互动性。

  上机实验也仅仅是上课内容的简单重复操作和练习,缺乏实用性和创新性。由于考核方式的引导,学生的学习重点通常是计算机等级考试所要求的内容。教学模式的落后不仅影响学生计算机科学专业课程学习与计算机实践能力的培养,甚至对计算机基础课程教学目标的达成产生了负面的影响。

  (三)教师教育理念有待提高

  教育模式的陈旧与高校教师教育理念及其素质关系密切,很多计算机基础课程的教师对于新工科背景下课程改革理念的理解还存在偏差。教师多年计算机课程教学经验形成了相对固定的教学模式和思维习惯,在教学方式、理念及手段上不能够做到与时俱进,常学常新。多数高校成立了专门的计算机基础教学单位,负责相关课程的师资队伍建设和课程建设工作。

  但是由于长久以来形成的惯性思维,计算机基础教学部门往往一成不变地讲授既定的课程内容,不会积极主动地对接所在高校学科专业建设需求,在各专业制定或调整专业人才培养方案时,较少从专业建设目标的角度设置课程内容。在一些新建的地方本科高校,由于各专业普遍面临师资薄弱或不足的情况,甚至没有建立专门的计算机基础课程教师队伍,而是由计算机相关专业教师兼课。在这种情况下,计算机基础教学改革工作的推进就变得更加困难。

  (四)学生需求的差异性

  现阶段的大学生在计算机的应用水平和需求方面的差异性越来越突出。由于经济社会发展和教育资源分配不均衡,经济较发达地区的学生计算机水平和能力相对较高,而经济欠发达地区的学生计算机水平和能力比较低。对于每个学生个体而言,由于计算机知识抽象性和实践性较强、知识点涵盖面广,整个授课过程难以针对每一个学生指导到位,因此也难以满足每个学生独立个体发展的需要。另外,学生对于计算机课程的重要程度缺乏统一认知,许多学生将计算机课程单纯视为获取计算机基础知识的应试教育,割裂了其在计算机科学与技术专业学科领域内和其他学科体系的关联性,从而影响了整体的教学效果。

  二、改革措施

  在新工科背景下,传统的计算机基础课程已无法满足新形势下高校学科专业建设发展的需求,随着教育信息技术的快速发展和多学科融合发展的新业态的不断涌现,计算机基础课程应因时而动,做出相应的调整和变革。课程改革不仅要重视课程体系的优化重组和教学内容的更新调整,还要在重视培养学生工程思维和综合能力、注重学科交叉和问题导向、反映学科前沿和技术进步、体现行业标准和企业需求方面有所加强。

  (一)引入“MOOC+SPOC+翻转课堂”混合教学模式

  与传统教学不同,翻转课堂以授课对象为中心,采用先学后教、研讨交流等新形式完成课堂教学的教学模式。随着信息技术在教学领域的应用不断深入,以MOOC(massiveopenonlinecourse)为代表的新型教学模式由于其开放性和广泛性,受到社会各方面的推崇,但是在课堂教学中还存在不足,主要表现在教学管理难度大、弃学作弊情况多。

  SPOC(smallprivateonlinecourse)教学平台较MOOC更具有个性化和针对性,更适合于课堂教学,在中国计算机慕课联盟等机构的大力推动下,已经形成了一批由知名高校的教学名师开设的优质计算机基础课程慕课资源。地方应用型本科高校,普遍存在师资力量偏弱和教学资源不足的情况,可根据自身办学条件和学生情况引入适当的MOOC资源,开设SPOC授课班级,实施混合式教学模式。另外,开设SPOC授课班级的任课教师,还可以自录视频,使视频内容更贴合教学内容。

  (二)强化计算思维能力培养

  与传统的教学理念不同,课程改革将培养中心由知识掌握程度、试卷成绩要求等传统关注重点转移到学生计算思维能力的培养与形成上。“新工科”建设注重将培养工程思维与综合能力纳入人才培养体系中,强调运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的涵盖计算机科学的一系列思维活动。

  以计算思维为指导的大学计算机基础课程改革,通过改进教学内容和教学方法,按照计算思维的手段提出问题,注重将计算思维贯穿教学过程,在培养学生工程实践能力的过程中,引导学生寻求解决工程问题的最优路径,并让学生通过计算思维的方法分析问题并最终解决问题。鼓励教师结合自身专业背景,围绕计算思维能力养成,建设实践教学的具体案例,丰富实验内容,重点建设具有启发性、创新性的案例。

  (三)提升师资队伍专业化水平

  师资队伍水平提升是课程改革方案成功实施的关键。作为地方性的应用型高校教师,要不断提升自身的专业化水平,密切关注地方产业发展情况和计算机领域科技发展的最新进展,在了解学生现有计算机知识和技能水平的基础上,结合各专业人才培养目标,提出更加符合应用型人才培养定位的课程方案。另外,还可以通过集体备课、新老教师传帮带等形式形成更加有效的教学方法。

  近年来,计算机基础教育呈现出“多元化”趋势,各高校越来越意识到专业学科与信息技术的融合能明显提高各专业学科的教学和科研水平。结合各个学科和不同专业的发展目标,在计算机基础课程的教学内容设计、学时安排、实践教学条件方面因地制宜,制定适合地方高校校情学情的课程方案。此外,计算机基础教育越来越呈现“低龄化”趋势,即从本世纪初期开始,计算机基础教学开始进入中小学,成为一种文化素质教育和基础技能教育,很多学生在进入大学之前已经能够熟练地使用计算机操作系统和各种常用软件,浅尝辄止的教学内容已无法满足现阶段大学生的需求。这两方面趋势对计算机基础教学师资队伍形成了新的挑战。

  (四)创新教学质量保障体系

  传统的计算机基础课程质量保障手段相对比较封闭和简单化,学生成绩考核方式以理论课笔试和实验课上机操作为主要的考核依据;教学效果仅通过教学督导和学生评教结果进行反馈和改进。在“新工科”背景下,应用型高校的内涵和特征对计算机基础教育的质量保障体系提出新的要求。

  (1)要以面向未来和服务专业发展为目标,围绕“卓越工程师计划”“工程教育专业认证”等人才培养体系的具体要求,提出具有多维度、过程性和开放性的课程考核质量标准。

  (2)要以当前产业需求和科技发展为导向,建立由外部驱动的持续改进机制,完善学生、教师、用人单位和校友共同参与的“以学生为中心”学生培养质量持续改进体系,完善从学习目标—培养目标—培养方案—课程大纲—评价分析—课程品质报告—改进方案实施—学习目标的闭环质量持续改进体系。

  另外,传统的教学督导以实地巡视、访谈和检查教学文档为主,该模式已经难以满足新型教学模式的需求。在以“MOOC+SPOC+翻转课堂”为代表的新型教学模式不断涌现的情况下,教学环境部分转移网络上,学生的学习与教师的教学过程无法实时实地被“听”“看”和“查”到。在这种情况下,结合MOOC平台开展线上督导日趋重要。

  (五)引入信息化的教学辅助手段

  计算机基础课程作为面向大一新生的公共基础课程,往往实行大班教学,授课班级学生数往往达到一百余人。对于任课教师,有效的课堂管理和个性化指导就变得非常困难,新型课堂教学模式也要求有功能强大的信息化平台来支撑。

  现阶段,已经有比较完善的信息化手段来支撑计算机基础课程教学的主要环节。例如,利用QQ群或微信群等即时通信工具与学生沟通学习中的重点、难点和疑点;利用“课堂派”等课堂管理工具实现考勤、课堂问答、小测验等功能;利用“Scratch”等可视化编程工具实现对学生计算思维能力的培养和训练;利用“PTA”等在线教学平台实现在线练习和自动评价,教师既可以利用公共资源,也可以自建案例库和习题库;利用“中国大学MOOC”等MOOC平台引入优质慕课资源,这些慕课平台往往还为任课教师提供学生在线学习过程情况分析的实时数据,有利于师生之间的实时交流和个性化指导。信息化教学辅助工具的引入,将有效地提升教师的课堂管理效率,改善课堂教学质量。

  三、改革实践

  厦门理工学院是一所地方本科院校,从2004年升本之初就确立了立足应用、面向区域、对接产业的办学思路。为配合学校应用型人才培养模式改革,计算机公共基础教学部从2016年5月份起着手课程改革。由于原课程“计算机文化基础”以省计算机等级一级考试大纲为教学内容,内容相对陈旧,难度偏低,已经不适应专业人才培养需求,因此,新开设“计算机应用基础”替代原有课程,围绕工程教育专业认证提出的毕业要求调整课程内容、提高课程难度水平、加大实验学时比例、完善考试考核方式等措施,在提升学生计算思维素养和计算机应用能力方面取得了一定效果。

  (一)课程定位与目标

  “计算机应用技术”是一门面向全校非计算机类各专业的公共基础必修课程。本课程以普及计算机基本概念、培养学生的计算机应用能力为目的,着重介绍计算机的发展历程和类型、计算机的基本组成和工作原理、常见的操作系统、网络与信息安全技术基础、多媒体技术基础、数据库技术基础,以及MSOffice2010套件中Word、Excel、PowerPoint等软件的特点、功能和使用方法。

  通过本课程的学习,学生应理解计算机相关的一些基础知识,熟练掌握在Windows环境下MSOffice办公软件的应用技术,具备较强的文字处理、表格处理、图形编辑、数据处理等能力,能得心应手地利用办公软件处理复杂的办公业务,适应未来社会各方面管理工作的需要。对各类工程类专业,本课程主要对应工程教育专业认证中毕业要求的第2点“能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达,并通过文献研究分析复杂工程问题”,第3点“能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素”,及第5点“开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具”。

  (二)教学方法与手段

  “计算机应用技术”是一门实践性较强的公共基础课,理论教学以在线学习为主,采用SPOC教学模式,即线上SPOC自主学习+线下交流。线下的课堂教学以练习和测验为主。一般以回顾上次课的主要内容、提问、回答作业中存在的问题、回答学生提问开始,对知识梳理,保证学生对已学习过内容的理解。

  以OBE思想组织教学,以学生学习成果产出、学生专业知识培养、学生学习能力培养为重点,同时注重理论联系实际,激发学生学习兴趣,培养学生认识工程问题、分析解决工程问题的能力。考核方式如下:总评成绩=期末成绩×50%+实验报告成绩×20%+网络学习成绩×20%+考勤及课堂表现×10%。要求在各分项均达到至少55分以上(含55分)的前提下,总评成绩达到60分以上方认定为及格,否则该门课程成绩以各分项中百分制成绩的最低分认定。

  (三)教学效果

  “计算机应用技术”课程改革自2016年9月份正式实施,在课程内容和考核方式方面均有所调整,学时有所增加,课程内容难度提升,考核形式更加多样化。这一方面激发了教师的课程建设主动性,另一方面也对开课对象各专业的学生提出了更高的要求。将2016—2017学期的期末考试通过率情况与改革前参加省考的成绩对比,通过率情况基本符合之前省考的水平,理工科和管理学科专业的通过率较高,文科专业次之,艺术类由于在数学基础和逻辑思维能力方面训练不够,通过率较低。在学生评教方面,计算机公共课任课教师,评教成绩居全校平均水平。以上对比结果表明,无论是学生还是教师,都能够比较顺畅地接受改革后的教学安排。但是也可以看出,不同学科专业之间,学生的理解程度有差别,需要进一步考虑实施分类培养模式。

  (四)下一步计划

  通过一学期的教学实践,已经取得了一定的经验和成效,但是仍有不足。在未来的工作中将注重以下几方面的改进:(1)加大力度提高学生对商务办公软件的应用能力培养,注重培养对Word、Excel的掌握能力,尤其加强训练学生Excel函数、Word页面排版等方面。(2)提升学生的自学能力,重点是提高学生对本门课程的兴趣,鼓励学生利用更多课余时间进行练习。(3)强化在线测评系统在教学过程中的应用,实施全过程监控和指导。

  从上学期开始引入的上机考试系统和国家二级Office题库,不仅为学生提供在线练习,也为教师提供对学生练习情况的过程监控。但是由于尚未熟练掌握该系统的用法,本学期在教学过程中并未充分发挥该系统的作用,作为教师也要加强学习。根据考试系统要求,今后学期须将所有学生的名单提前以班级为单位导入到教务系统中,以便实现过程监控。同时,将各实验题目提前录入到系统中,以便于监控学习效果,做有针对性的指导。

  四、结语

  在“新工科”的建设中,计算机基础课程面向的群体是所在高校的大多数开课学院,因此,计算机基础课程改革也不同于一般的专业课程改革任务。计算机基础课程教学单位要从所在高校的定位和发展目标出发,对学校的专业布局和整体发展规划全盘把握,按照学科交叉与问题导向来创新培养模式。在此基础上,征得学校职能部门和各二级学院的理解和支持,才能取得最大的成效。另外,计算机基础课程教学还应该积极主动地融入到创新创业教育和“校企”合作联合人才培养体系中,不断发展和完善,才能使这门课程保持旺盛的生命力。

  参考文献:

  [1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017,(3).

  [2]胡波,冯辉,韩伟力,等.加快新工科建设,推进工程教育改革创新——“综合性高校工程教育发展战略研讨会”综述[J].复旦教育论坛,2017,(2).

  [3]卢晓东.计算思维与大学计算机基础课程设置[J].电脑知识与技术,2014,(32).

  [4][美]S·亚当斯贝克尔,M·卡明斯,A·戴维斯,等.新媒体联盟地平线报告:2017高等教育版[J].开放学习研究,2017,(2).

  [5]中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准[S/OL].[2017-04-25].https://wenku.baidu.com/view/a406614ab90d6c85ec3ac697.html.

  [6]汪蓉.大学生计算机公共基础教学存在的问题及对策研究[J].湖北科技学院学报,2015,(5).

  [7]沈建新,陆勇“.新工科”理念下的地方本科高校校本课程开发[J].盐城师范学院学报:人文社会科学版,2017,(4).

  相关知识阅读:《电脑知识与技术杂志》创刊于1994年,是经国家批准的旬刊杂志。《电脑知识与技术》是一本面向计算机全行业的综合性学术刊物。编委委员均来自国内各著名高校的教授和博士生导师,他们是我国计算机科学领域方面的专家、学者和权威人士;稿源来自全国各高等院校,相关专业研究机构以及国内大型信息通讯、软件研发企业设置的专业研究所。学术交流版刊登的论文均有2名国内同行专家审稿通过。邮发代号:26-188。

  


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