新工科背景下的计算机通识性课程建设

2017-09-17 09:26伍李春李廉
中国大学教学 2017年12期
关键词:应用能力计算思维课程体系

伍李春?李廉

摘 要:探讨在新工科背景下,计算机通识性课程建设的一些问题。对于计算机通识性课程的地位、作用和意义进行了讨论,提出了必须建立新的计算机教学指导思想,彻底摆脱原有教学思想和教学内容的束缚,以学生为中心,以社会需求为标准,以提升可持续竞争力和国家实力为目标,大力推进新一轮的计算机教育改革。在此基础上,结合《大学计算机基础课程基本要求》,从教学实践层面讨论了相应的教学体系原则和课程建设标准。同时对于使用MOOC推进大学计算机课程建设,将新工科建设向广度和深度发展提出了建议。

关键词:新工科建设;计算机通识性课程;计算思维;应用能力;课程体系;MOOC

近期教育部高教司发布了新工科研究与实践的文件,提出了对于工科建设的新目标和新要求[1]。《新工科建设复旦共识》中明确指出:“我国高等工程教育改革发展已经站在新的历史起点。国家正在实施创新驱动发展、‘中国制造2025‘互联网+‘网络强国等重大战略,为响应国家战略需求,支撑服务以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展,突破核心关键技术,构筑先发优势,在未来全球创新生态系统中占据战略制高点,迫切需要培养大批新兴工程科技人才。我国已经建成世界最大规模的高等工程教育,工程教育专业认证体系实现国际实质等效,国家统筹推进世界一流大学和一流学科建设,为加快建设和发展新工科奠定了良好基础。”[2]作为计算机科学与工程教育,我们自然更能够切身体会到,信息技术对于整个社会进步与人类生活带来的颠覆性变化,以及在这场信息革命和社会转型面前,对于计算机教育所提出的全新的目标。本文就计算机教育的一个小的部分,也是非常重要的部分——计算机通识性课程谈一些看法。说它小,是因为这些课程只占了整个计算机教育的很小一部分;说它重要,因为这是计算机教育中覆盖面最大的部分,所有的大学生都是通过这些课程来了解计算机的基本原理和应用方法,因此这些课程决定了未来全体国民的信息素养。

本文中所谈到的计算机通识性课程,指的是在大学开设的面向所有学生的计算机课程,特别是第一门计算机导论性的课程。

一、社会转型:课程内容的再定义

当今社会的发展已经越来越多地依赖于信息技术的发展,这是不争的事实。2005年,美国总统信息技術咨询委员会的报告《计算科学:确保美国竞争力》中写道:“虽然计算机本身也是一门学科,但是具有促进其他学科发展的作用。21世纪科学上最重要的、经济上最有前途的研究前沿都有可能通过熟练地掌握先进的计算技术和运用计算科学而得到解决。”[3]信息技术的浪潮不可避免地会冲击教育领域,这是我们已经切身感受到的事实。由于教育对于整个国民经济具有超前性和全局性,自然应该比其他行业更加关注这一新的社会转型动向。如果在未来的20~30年国家需要一批熟悉信息技术,能够深刻理解和应用计算机,承担起国家富强民族振兴历史责任的官员、企业家、科学家和工程师,那么这批人目前就在或者即将在高校里学习。因此对于高等教育来说,我们更应该对于这种技术进步带来的社会变革具有高度敏锐性,并为此积极进行全面的教学改革,构建适应这一历史机遇与使命的新的人才培养体系,这是新工科建设的重要内容和挑战问题。

大学计算机通识性课程(这里主要指非计算机专业的第一门导论性课程)应该从未来公民信息素养的要求,学生走向社会后的可持续竞争力,以及由此形成的国家发展实力这几个角度来审视。过去三十多年以来,这些要求的变化是渐进的,也是明显的。从20世纪80年代将计算机作为一门工具,到21世纪之初计算机作为一种文化,直到当前将计算机作为像语文和算术那样的人的基本素质[4],由此带来对于大学计算机通识性课程新的理解和改革动力。首当其冲的是对于教材内容的重新梳理,比如说,互联网的应用可能是未来十年最大的经济与科学的增长点和创新动力,仅仅关注到互联网在经济和生活各个方面的应用,就充满了许多新的内容和技术,网络信息与文化,网络政治与政府治理,网络商业、产业和经济。这些内容已经成为走向社会的不可缺少的知识。因此在大学阶段自然应该讲解这些内容。然而原有的很多教材基本上不涉及这些内容,或者很少涉及这些内容。改革必然要对于原来的内容进行取舍,甚至大幅度的调整,重新审视原有教材内容安排的科学性与必要性。

谈到对于课程内容的重新审视,首先需要明确在信息社会,决定学生适应能力的最关键的内容是什么。尽管计算机在各行业的应用越来越多,越来越普及,其中涉及的具体知识也会根据专业的不同而十分繁杂。但是作为一门课程来说,其容量不可能随之无限制的增长,因此必须从这些繁芜的具体内容中经过梳理,形成系统的和基础性的知识体系,以此作为大学计算机通识性课程的主要内容,也就是要通过计算机各种应用的热闹表面,提炼出其背后的思想和方法,给学生授之以渔,而不是授之以鱼。计算机教育的改革从工具,到文化,到开发能力等经历了漫长的过程,随着信息时代的来临,这个问题有了新的答案,这就是在令人眼花缭乱的各种应用背后具有本质规律的计算思维。随着信息技术的不断发展,计算思维这一原本属于计算机科学与技术学科的概念也深刻地影响着其他学科的发展,计算物理、计算金融、计算生物学、计算社会科学这些新的研究领域的产生就是很好的实例。面向所有学生的、体现计算思维和方法论的教学内容,是新工科背景下的计算机通识性课程建设的基本问题。

计算机通识性课程不是将学生培养成为计算机科学家,而是训练他们灵活应用计算机的概念和方法解决专业问题,因此与数学的通识性课程一样,基础性与实用性才是计算机通识性课程的灵魂。

为了进一步说明这个问题,我们可以研究一下最近发布的2017年高德纳技术成熟度曲

线[5]。从中我们可以看到智能微尘、智能工作空间、通用人工智能、互联家庭、商业无人机等各式各样的新兴技术,这些技术都蕴含了未来各个领域广泛的发展空间,也是各专业与信息技术交叉的增长点。但是我们不可能在计算机通识性课程中讲授这些具体的内容(简单地提及是可能的),这是因为在一门课程的容量中无法涵盖这些内容,而且这些技术需要时间和市场的检验,有些技术可能尚未成长已被淘汰,大学的通识性课程不能跟随这些技术的风向而摆动。学生在掌握了计算机应用的基础知识后,完全有能力通过自学或者深造解决在专业工作中的问题,包括上面提到的新兴技术领域。我们既不可能事先设想学生毕业后会碰到什么问题,也不可能为每一个专业编写单独的教材,只能将计算机解决问题的共同特点,以及其中的基本思想和方法教给学生,使得在真正遇见问题时,可以综合利用学到的知识来解决问题。大学的课程应该讲授推动这些技术发展背后的源泉和动力,也就是作为计算机科学的最基础和最核心的知识。大学计算机基础课程教指委在《大学计算机基础课程基本要求》中把这些内容概括为:计算机体系结构、程序设计、算法、数据科学、网络基础、专业应用案例六个方面,这些最基本的内容是学生在首次接触计算机课程时应该学习的。同时通过这些基本内容的精炼,逐步形成稳定的计算机课程内容,就可以像普通物理和高等数学那样,成为大学教学体系中不可替代的基础性课程。

从这个角度来审视当前的计算机通识性课程的状况,其改革的任务仍然十分巨大。在计算机教育历史中,由于一开始就是把计算机作为一种工具来看待,因此将计算机课程作为一种辅助性课程,或者作为一种技能培养的思想是根深蒂固的。在这样的认识驱使下,经常把非计算机专业的课程讲成了计算机专业的简版或者浓缩版,学生的学习内容与专业完全脱节,无法得到在专业问题中如何应用计算机的训练。或者将计算机课程变成工具训练,只是讲授一些时髦的或者通用的软件,学生对于计算机的理解囿于很窄的范围,对于专业中如何创新应用计算机解决问题没有任何思路。这两种陈旧的教学观念和现象在很多高校还是普遍存在,这种过去积淀的对于计算机的狭隘认识如果不能彻底更新,培养的人才将无法适应信息化社会的挑战。在新工科建设中,需要通过改革措施,大刀阔斧的重新定义计算机通识性课程的内容,从工具应用转变为计算思维,从对于计算机技术的狭隘理解转变为对于信息化与专业化融合能力的培养。

二、计算思维是通识性课程的核心内容

在关于计算机通识性课程教学内容的讨论中,我们特别强调对于计算思维能力的培养,这是决定计算机应用能力和水平的核心。

2014年,美国总统办公室发布了《大数据:抓住机遇,保存价值》的报告,其中提到“我们正生活在社会、经济与技术革命之中。我们的通信、交际、休闲以及业务活动已经转移到了互联网上。互联网又渗透我们的手机,蔓延在我们家园和城市中的设备中,进入推动工业经济的工厂中。其导致的数据爆炸和知识发现正改变着我们的世界”[6]。这就意味着,我们正在进入由各种信息主导社会和生活的时代,面对这些新的变革,不仅提出了大学计算机通识性课程的必要性,而且提出了如何组织教材内容的挑战性问题。新的教材应该针对不同类型和层次,以及不同定位,具有面向社会需求的实用性和适应性。计算机不等于编程序,不等于打字机,不等于计算器,这一点已经取得大家的共识。

但是我们也看到,当前很多学校在制订教学计划时,并没有充分认识到计算机课程对于学生适应未来社会的基础作用,而只是看作对于专业课程的一种补充和工具,因此对于计算机类的课程反而采取了压缩的做法,有些学校非计算机专业的计算机基础课程只有十几个学时。这种现象表面看起来似乎很不可思议,但是仔细分析,这里面也确实有原来课程的内容偏于陈旧,缺乏深度的问题。根本问题是对于当前信息技术的特征和重要意义尚未有足够的认识,这种认识上的不到位,既表现在我们的教师中,也表现在学校的教学管理部门。事实上,作为大学非计算机专业的计算机教育,本身就是一件需要认真研究和积极推进的事,它与计算机专业的教育有着不同的要求和目标,因此大学计算机通识性教材不是计算机专业教材的简写版或者浓缩版。在新工科建设的背景下,尤为重要的是强调对于计算机应用的深刻理解和技术特征的很好把握,这是我们在非计算机专业开设计算机课程所一直呼吁的。也是我们一直在推进计算思维为导向的课程改革的基本依据。

计算思维作为一种国家战略,由科学界推动,最早体现在教育方面[7-10]。自计算思維的概念提出以后,不少学者对计算本质进行了深入的研究。Denning在Communications of the ACM杂志上发表了一组论文,对“计算”进行了重新认知,提出了“计算”是关于“自然与人工的信息处理”观点,推广了计算机科学仅仅是“围绕计算机现象的研究”的观点[11]。Karp则提出了计算透镜(Lens)的观点,即计算不仅是一门关于人工现象的科学,而且还是一门关于自然现象的科学[12]。

国内,陈国良、王飞跃、徐志伟等专家学者最先注意到有关计算思维的动态,将这些工作介绍到国内,同时也发表了关于计算思维方面的研究和看法[13-19]。陈国良教授组织了多次专题讨论,推动有关计算思维理论、体系以及方法论的研究,提高计算机教育的水平,确保人们在一个合理和安全的框架中理解计算和使用计算机。

从2011年开始,连续两届的大学计算机课程教指委致力于推进以计算思维导向的计算机通识性课程改革,从专业化与信息化融合能力培养的角度重新梳理了课程的内容,从中产生了一大批体现新的思想和观点的计算机教材。据不完全统计,目前已经出版的新教材有120多本,使用的学校已经覆盖了近300所。这些内容对于原有的单纯将计算机课程作为工具训练,或者作为计算机专业课程浓缩的讲授方法产生了巨大的冲击,使得教师真正思考什么样的教学内容才是学生最需要的,以及在当今信息社会,学生最应该具备的核心能力是什么。同时这样舍弃原来讲授的陈旧内容,增加新的内容,也为计算机通识性课程腾出了空间,在一门课程时数的容量内,较好地完成教学任务。由于这些新的观点和内容改造了传统的计算机通识性课程,一些学校重新重视计算机课程的地位,并且成为与普通物理、高等数学同等重要的地位。这样的转变自然也为培养学生的跨学科交叉知识和信息技术应用能力奠定了良好的基础。

逻辑思维追求对于问题的精确和完美的解答,但是这种方法在社会问题和人类行为理解方面显得十分脆弱。在计算思维的形式中,最具有代表性是关于现象之间关联性的认知模式,这一点是计算思维能够解决各种复杂问题的独到之处。着眼于现象之间的关联性,而不是限制于因果关系和逻辑关系,使得我们在认知问题和解决问题的思路上有了极大的扩展,这是计算机能够应用于各个领域的核心思想,也是计算机在处理社会问题,经济问题,以至于人类行为问题方面之所以取得如此巨大成功的根本原因。在解决自然问题和社会问题中,计算思维表现出了惊人的适应性和有效性,它通过建立现象之间的关联来寻求问题的解决,这种关联可以是跨越学科领域的,跨越空间和时间的,甚至是跨越文化的。同时计算思维也开拓了学生对社会、人生、人与自然之间关系的更加包容和更加客观的理解。因此计算思维及其方法论是理解计算机在各个领域应用的金钥匙,对于计算思维能力的培养以及相应的方法论的讲授是计算机通识性课程的灵魂。

三、关于计算思维的落地问题

相对于工具性的技能培养,计算思维能力的培养是一个新的课题。作为一种教学内容,就不能仅仅停留在对于计算思维的概念上的讨论,这种纯哲学意味的讨论无法解决具体的教学问题。因此在理清计算思维内涵和意义的基础上,还必须解决在实际的教学过程中,如何讲授计算思维和如何培养计算思维能力的问题,甚至包括如何在规定的教学时数,面对各种不同要求的学生组织好教学的具体问题。换句话说,必须解决好计算思维能力培养在教学上的落地问题,形成与计算思维相关的知识体系,并在教学过程中逐步展开这个体系的各个层面,使得学生通过课堂讲授和实验实践两个环节真正掌握计算思维的相应能力与方法。为此,大学计算机课程教指委专门制订了《大学计算机基础课程基本要求》(以下简称基本要求)[20],对于计算思维能力培养的内容和标准做了描述,试图从具体教学层面提供一个可操作的范本,以实现计算思维能力培养的教学目标。

首先,基本要求对于培养目标做了重新界定,计算机通识性课程应该培养学生具备以下四点:认知与理解计算系统和方法;掌握应用计算机技术分析解决问题的方法;正确获取、评价与使用信息的素养;基于信息技术手段的交流与持续学习能力。

相比以前对于计算机通识性课程的要求,当前版本的基本要求更加突出了对于计算机应用的理解和自学能力的培养。淡化了对于具体技术细节和编程技巧的训练。强调了对于通用的和基础性方法的掌握和理解,通过互联网获取知识的能力训练,这些都是培养学生可以通过自己的努力解决碰到的各种专业问题。在互联网发达的今天,各种具体知识和资源都能够方便的获取,计算机应用的产业链已经变得很长,不可能也不必要一个人完成所有的开发环节,关键是源头的创新,出想法,出思路,具体的开发可以委托计算机工程技术人员来完成,有些硬件和软件模块还可以从网上直接定制或下载。因此对于非计算机专业的学生而言,是否掌握了计算机技术的细节并不重要,重要的是对于计算机应用背景的熟悉,对于已有案例的了解,以及对于应用方法的掌握,这些内容包括:计算机应用存在什么样的规律;这些应用是如何被创造出来的;具有怎样的特点和方法;对本专业有什么意义。

围绕这样内容的讲授,既可以使学生对于课程发生兴趣,又可以培养学生举一反三提高在本专业应用计算机的意识和能力。我们必须让学生了解到本专业应用计算机的潜力和机遇,只有这样才能使得他们对于本专业的发展有一个更加全面的认识,也会满怀兴趣地将计算机应用于专业问题的解决。在这个要求下,需要对现有教材做根本性的改造,这个工作是当前改革的重头戏。实际上,经过最近六七年的推进,已经有了一批好的教材在课堂上使用,这些教材一改过去的面貌,以全新的形式讲授计算机应用的各方面内容,着眼于培养学生的思维能力和应用能力。

为了进一步方便在具体教学过程中,把握好计算思维能力培养的标准,基本要求提出了计算思维的42个核心概念,原则上讲,如果在教学过程中,讲授了这42个核心概念,就可以说从知识体系的角度讲授了计算思维。这42个核心概念有75%~80%的内容属于必须讲授的,这是计算思维的最基础的内容;有15%~20%的内容是可以选讲的,也就是根据不同的培养目标选择讲授(例如程序设计类,网络类,数据类等);最后还有5%~10%的核心概念属于扩展讲授的,应用计算机比较多的专业需要扩展课程内容时可以选择。这些分类可以根据不同的教学要求做调整,因此这些核心概念在三个分类中可能有重复和交叉。

核心概念的提出使得在组织教学时有一个具体的参照,也可以对编写教材提供指导。当然,由于这些核心概念本身也是一个发展的过程,基本要求提出的42个核心概念不是最后的版本,有些概念需要继续推敲,甚至也不排除将来会有新的版本。但是有一个核心概念的框架总是需要的,可以有效推进计算思维能力培养的落地。其中的不成熟部分可以在发展的过程中逐步完善。事实也说明,计算思维核心概念提出后,很快被高校的教师所接受,并且体现在课堂的教学中和教材的编写中,起到了积极的作用。

有了知识内容,基本要求对于课程体系也提出了指导性意见,这就是“4个领域×3个类型”的课程体系。4个领域分别是系统平台与计算环境、算法基础与程序设计、数据管理与信息处理、系统开发与行业应用。3个类型分别是通识性课程、技术性课程以及交叉融合型课程。教师可以根据培养目标选择其中的一种类型组织教学。同时继承了上一届教指委提出的1+X的课程开设方案,这个方案强调开设好第一门的计算机导论课程,同时根据需要,再开设几门计算机课程,例如程序设计、数据科学、人工智能、网络应用等。与以前的框架相比,突出了系统开发与行业应用这一领域,这也是对于计算机通识性课程的新要求,将交叉融合放在了重要位置,希望在教学内容组织上,关注计算机在本专业中的应用案例,以此促进学生真正理解计算机对于本专业发展的作用和意义。从教学过程来看,基本要求提出了系统的教学体系规范,其中包括知识体系,实验体系和课程实施方案。再次强调了实验课程在整个教学体系中的重要作用,特别是综合型、设计型实验项目,以及结合专业的学科交叉型、自主型、开放型实验。为了方便课程建设经验的借鉴和交流,基本要求提供了14个具体课程的实施案例。这些案例从不同的角度诠释了如何落实计算思维导向的课程内容设计和组织形式,具有很好的借鉴性。

在新教材的编写中,大体上有三种模式。第一种模式是对于原有教材的梳理和重新编排,使其在计算思维的角度进行内容上的重新整理,目前大多数教材采用这样的改写,其优点是容易实现教学内容的平稳过渡。第二种模式是按照基本要求的规范,重新撰写教材,其内容不再按照计算机学科的内部顺序展开,而是将计算机应用最基本的内容进行组织,在一定程度上颠覆了传统计算机课程的内容安排,比如不讲计算机组成和CPU的工作原理,甚至不讲计算机代码和计算的内部流程,直接讲授计算机应用的内容,例如程序、算法、网络、数据等,这种模式不拘泥于技术细节,着眼于从整体上把握计算机科学中各分支之間的特点和联系,建立综合应用这些知识解决问题的能力。第三种模式彻底撇开了计算机课程的传统讲授路线,从专业应用的角度,直接通过精选的应用案例讲授计算机在这些领域应用的特点和方法。这种模式着眼于培养学生对于本专业应用计算机的深入理解,至于具体的实现方法和开发技巧可以在其他课程进行完成(如果学生愿意这样做的话)。这种模式的课程一经推出就得到大家的重视,实际上非计算机专业的学生是否一定要知道计算机内部的结构以及运行机制,一直是质疑的问题。第三种模式在这个问题上做了有益的开创性探索,并且取得不错的效果。其中典型的有北京大学李晓明教授开设的“网络、群体与市场”[21],合肥工业大学安宁教授开设的“健康计算导论”[22],一批类似的课程也在积极开发中,包括生物信息学和数字农业技术基础。

《大学计算机基础课程基本要求》是教指委对于计算机通识性课程的指导意见,凝聚了众多从事计算机教学的优秀教师的经验,对于新工科人才培养有着积极的意义。

四、利用信息手段加快改革进度

在《新工科研究与实践项目指南》(“北京指南”)中提到要更加注重模式创新,“探索工程教育信息化教学改革,推进信息技术与工程教育深度融合,创新‘互联网+环境下工程教育教学方法,提升工程教育效率,提高教学效果”[23]。在推进计算机通识性课程建设中,这一点尤为值得关注。根据我们几年的实践,由于地区之间发展的不平衡,以及高校之间教育资源配置的差别,通过互联网和信息化技术推进课程建设是十分必要的,往往可以收到事半功倍的效果,这个模式的具体载体就是“大规模在线开放课程”(以下简称MOOC)。

从2013年开始,四个教指委(计算机类专业教指委,软件工程专业教指委,大学计算机课程教指委,动画、数字媒体专业教指委)联合成立了“中国大学计算机MOOC联盟”,该联盟积极推进MOOC形式的计算机教育,将优质的教育资源推送到各高校,特别是中西部一些资源相对匮乏的高校。据不完全统计,目前参加联盟的高校达到305个,有1 000多人次的教师得到培训。国内高校教师用中文开设的计算机类MOOC近160门,选课人数累计超过600万人次[24]。

在实施过程中,一些高校将MOOC教学模式与学校的教学体系结合,创造性地形成了具有特色的“1+M+N”模式[25],1表示一个主讲教师,M表示M所参与学校,N表示N个学生。这种模式通过学校有组织地以班级为单位参与MOOC学习,在教学中主讲教师和辅导教师都可以随时了解学生的学习状态,最后通过线上或者线下的测试以确定是否通过。而国外当前主要是1+N模式,即一个主讲教师直接面对社会上N个学习者,教师对于学生的学习状态无法了解,因此最后的通过率很低(一般不超过5%)。相比之下,国内的这种模式更加适合高校,特别是解决了MOOC教学与高校自身教学培养计划的融合问题,也保证了合理的课程通过率。同时还开发了基于互联网的虚拟实验系统,填补了网络教学实验课程的空白,解决了部分高校实验条件欠缺,实验环境建设不足的问题。例如北京理工大学李凤霞教授开发的网上实验平台,已经有几十所高校在使用[26]。为了解决MOOC教育面向众多学校,而各学校的教学目标、师资状况和学生水平参差不齐的问题,各高校还开发了校本教学资源,通过对MOOC资源剪裁增删,形成了适合本校的MOOC教学,其中一些MOOC片段由于内容新颖,讲授有特色,还进入了MOOC资源库,充实和完善了原有的MOOC教学内容,真正实现了优质教育资源的共建共用。为了进步一步保证学习效果,各高校的通过积极探索,创造出线上教授和线下辅导授课有机结合,MOOC+SPOC+翻转课堂的新模式(SPOC是Small Private Online Courses的缩写,是一种小范围在线授课的形式),有效解决了MOOC课程内容和不同高校学生水平差异的问题,实现了MOOC教育资源的本土化。2014以来以这种混合教学模式开设计算机类课程的高校达到150多所,开课学期逾400个,在校学习人数超过20万人次。“1+M+N”和“MOOC+SPOC+翻转课堂”是MOOC在中国的新发展,也是具有中国特色的MOOC教育模式。

目前计算机MOOC联盟已经组织了七八个这样的MOOC教育联合体,各高校围绕一门或者几门课程,遴选优质的教学资源,共同建设,同步开课,互认学分。其中特别是中西部高校MOOC合作项目,该项目选择了哈尔滨工业大学、同济大学、北京理工大学和浙江大学的计算机通识性课程,在中西部40所学校进行讲授。这些高校有些处于西部偏远地区,有些不在省会城市,教育资源相对匮乏,如果按照传统的模式,在这些学校推进新工科建设、推进计算思维导向的课程改革,首先师资队伍就是瓶颈问题。现在通过MOOC这种新的教育模式,将名师名课引入高校,不仅解决了教学质量的提高问题,更为重要的是通过优质教育资源的引进,开拓了教师的视野,提高了教师的教学水平,为师资队伍的建设展现了新的思路和途径。试点学校称之为“在教不在编”的教师,它的意义可能远超一两门课程的开设。

中西部高校合作项目已经运行了三年,首批试点10所学校经过积极的努力和探索,初步有了一些可复制和可操作的示范经验。为了推广他们的经验,大学计算机MOOC联盟组织了两次现场会,分别对于河西学院和北方民族大学的经验进行了提炼、总结和宣传[27-28]。在此基础上,从去年开始,试点学校扩大到40所,希望能够在更大的范围推进MOOC教学模式,在新工科建设中探索适合中西部地方高校发展之路。

推进信息技术与工程教育深度融合,是信息化时代新工科建设的新思路,也是解决高校之间资源不平衡、教学水平差距较大问题的具有现实意义的新手段。新工科建设是一项涉及教学改革方方面面的事情,借助信息技术提升教学水平,改善教育资源的均衡化,推进师资队伍建设依然有很多工作要做,在这个过程中MOOC本身还需要不断完善,不断深化,使其能够发挥更大的作用。

新工科建设是落实国家一系列重大战略部署,实现产业转型升级和新旧动能转化,以及提升国家竞争力和硬实力的重大举措。在这个背景下,计算机通识性课程显示了特殊的重要性。因此在这个关系未来人才培養的教育改革中,如果只是对原有课程进行修修补补,或者随意引导学生进行一些新技术的学习,尽管不无益处,但这些根本不是通识性课程。我们需要对于计算机应用共同面临的那些基础问题有着深刻的认识和了解,才能实现真正意义上的计算机通识性教育。

参考文献:

[1] 教育部高教司. 教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知[Z]. 教高司函〔2017〕6号.

[2] 北京大学,等. 新工科建设复旦共识[EB/OL]. http://www.moe.edu.cn/s78/A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html,2017年2月.

[3] Presidents Information Technology Advisory Committee. Computational Science: Ensuring Americas Competitiveness[R]. June 2005.

[4] Jeannette M. Wing. Computational Thinking and Thinking About Computing[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society, 2008, 366(1881): 3717-3725.

[5] Gaotner[EB/OL]. http://www.p5w.net/weyt/201708/t20170805_1907893.htm.

[6] 美国总统行政办公室. 大数据:抓住机遇、保存价值[EB/OL]. https://max.book118.com/html/2016/0314/

37642905.shtm.

[7] CPATH. CISE Pathways to Revitalized Undergraduate Computing Education[EB/OL]. https://www.nsf.gov/funding/pgm_summ.jsp?pims_id=500025.

[8] National Science Foundation. Computing Education for the 21st Century (CE21) [EB/OL]. https://www.nsf.gov/pubs/2012/nsf12527/nsf12527.htm.

[9] 美国国家基金委CDI官方网站[EB/ OL]. http://www.nsf.gov/crssprgm/cdi/.

[10] National Research Council. Report of a workshop on the scope and nature of computational thinking[M]. National Academies Press, 2010.

[11] Peter J. Denning. Computing is a Natural Science[J]. Communications of the ACM, 2007, 50(7): 13-18.

[12] Richard M. Karp. Understanding science through the computational lens[J]. Journal of Computer Science and Technology, 2011, 26(4): 569-577.

[13] 孙家广. 计算机科学的变革[J]. 中国计算机学会通讯,2009,5(2):6-9.

[14] 李国杰. 要培养学生的计算思维能力[J]. 中国计算机学会通讯,2009,5(8): 92-93.

[15] 李国杰. 信息科学技术的长期发展趋势和我国的战略取向[J]. 中国科学:信息科学,2010,40(1):128-138.

[16] 陈国良,董荣胜. 计算思维与大学计算机基础教育[J]. 中国大学教学,2011(1):7-11.

[17] Xu ZW, Tu DD. Three new concepts of future computer science[J]. Journal of Computer Science and Technology, 2011, 26(4): 616-624.

[18] 王飞跃. 从计算思维到计算文化[J]. 中国计算机学会通讯,2007,3(11):78-82.

[19] 中国科学院信息领域战略研究组. 中国至2050年信息科技发展路线图[M]. 北京:科技出版社,2009.

[20] 何钦铭,等. 大学计算机基础教学基本要求[M]. 北京:高等教育出版社,2013.

[21] 李晓明. 网络、群体与市场[EB/OL]. http://study.163.com/course/introduction/252002.htm.

[22] 安宁. 健康计算导论[EB/OL]. http://www.ehuixue.cn/view.aspx?cid=507.

[23] 新工科研究與实践专家组. 新工科研究与实践项目指南(北京指南)[Z].

[24] 李廉. 计算机MOOC教育进展与问题[R]. 第四届大中华MOOC研讨会,2017.

[25] 徐晓飞. 中国高校计算机教育MOOC联盟工作报告[R]. 第三届MOOC与高校计算机课程建设研讨会,2015.

[26] 李林,李凤霞,兰山,等. 基于MOOC的虚拟仿真实验方法探究[J]. 实验室研究与探索,2017,36(4):111-113.

[27] 赵柱,等. 信息化助推教改、互联网变革课堂[R]. 中西部高校基于慕课的大学计算机课程改革会议,2016.

[28] 冯祖龙,等. 民族院校大学计算机课程教学改革研究[R]. 中西部高校基于慕课的大学计算机课程改革第二次会议,2017.

[责任编辑:余大品]

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