新工科背景下的大学计算机基础课程体系改革和教学模式创新研究

曾莹

摘要：新工科建设对大学生的创新能力和工程实践能力有了更高要求，而当前的大学计算机基础课程教學存在课程体系设置简单、与专业联系不紧密，教学方法和手段单一、师生互动缺失等问题，本文尝试重构计算机基础课程体系，并革新教学模式，以提高课堂教学质量，为培养能够适应新工科建设要求的高素质创新应用型人才服务。

关键词：新工科;大学计算机基础;课程体系;教学模式

中图分类号：TP3 -4

文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018）12 - 0001 - 01

大学计算机基础课程作为面向全体大学生提供计算机知识、能力和素质的重要课程载体之一，旨在培养学生应用计算机知识与技术解决专业实际问题的能力，其教学环节设计能够体现对学生创新思维的训练及实践能力的培养，而新工科建设下工程科技人才的培养正是以创新能力、工程实践能力培养为核心，因此大学计算机基础教学对于新型工程人才的培养至关重要。与此同时，新工科建设对工程人才的信息素养提出了更高要求，进而对高校工科专业的计算机基础课程教学提出了新目标和新要求。

虽然新工科建设刚刚提出不久，但新工科背景下的相关课程建设、专业建设以及人才培养模式研究等已经涉及到各大工科专业，尤其是计算机、物理、机械制造类专业学科居多。然而，对于所有工科专业必修的大学计算机基础课程，相关研究还很少，本文从当前教学的实际情况出发，着重从课程体系建设和教学模式创新两个方面进行计算机基础课程教学改革研究，旨在解决教学的针对性和实效性问题。

1 大学计算机基础课程教学现状

1.1 课程体系设置。目前，我国大部分高校主要参照2006年教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编写的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求（试行）》中提出的计算机基础课程设置方案，来进行相关课程体系的设置。以湖南省地方高校的工科专业为例，大多采用如表1所示的课程设置方案。分析发现，当前的课程设置主要存在以下问题：1）课程设置体系性不强，课程门数少，内容结构安排简单。2）程序设计类课程存在一刀切问题，没有体现专业特色和培养目标;同时，所选择的程序设计语言要么陈旧过时，早已在实际应用中被淘汰（如VB语言），要么语法繁多，调试困难，不适合没有任何编程基础的非计算机专业学生学习（如C语言）。3）后续课程缺失。大一课程结束后，学生无法进一步学习更多的计算机相关技术。

1.2 教学模式。课程教学多数采用“以教为主”的传统教学模式，很多时候基本上都是老师一个人在讲台上讲，学生只能被动接受。尽管教师们也尝试对教学方法进行革新，设计了案例式教学、任务驱动式教学等来调动学生的学习积极性，但始终脱离不了以教师讲授为主的教学模式。在传统教学模式下，学生虽然能直接、快速地对知识产生建构，但这种知识建构是短暂的，因为学生并不知道如何去运用知识，或者说没有将知识内化，所以新知识很快被遗忘。

2 基于新工科建设的大学计算机基础课程教学改革

为了更好的顺应时代发展，培养出来能适应新环境挑战的新型工程科技人才，我们必须改变过去把计算机基础课程作为应用软件培训的观念，重点培养学生的思维能力和实践能力，充分发挥计算机基础课程教学在实现创新人才培养目标中的作用，并以此积极探索计算机基础课程教学新模式和重构计算机基础课程体系。

2.1 构建基于“知识+能力+专业拓展”三个层次目标的计算机基础课程体系。依据新工科建设对工科人才的新需求，针对不同专业学生的计算机基础以及专业特点等，从知识、能力、专业拓展三个目标层次来重构计算机基础课程体系。第一层次是1门公共必修的计算机文化基础课程，主要为工科专业学生掌握计算机基础知识而开设，侧重培养学生应用信息技术实现问题求解的基本思想，培养计算思维意识。第二层次是针对不同工科专业的特点和培养需求，开设若干门计算机程序设计类课程，通过该类课程培养学生利用计算机科学的思维和方法研究、分析、解决专业问题的能力，达到逐步形成计算思维的目标。在程序语言的选择方面，主要考虑Python、Matlab和R语言三种，因为这三种语言都是当下十分流行的程序设计语言，它们简单易学，代码易读、易维护，在工程仿真、数据统计分析、绘图等方面具有相当优势，十分适合工科学生的专业学习。第三层次是专业拓展课程，一方面，针对不同专业对计算机相关技术的需求，开设若干门计算机技术应用课程（如Auto-CAD制图），着重于扩展学科专业的计算机能力，更好的激发学生创新创业意识;另一方面，针对与我国当前重点发展的新产业密切相关的计算机核心科技，开设课程（如机器学习），以拓宽学生的知识面，提高其综合素质。授课可采用举办信息新技术讲座或公共选修课的形式。课程体系设置方案详见表2。

2.2 改革计算机基础课程教学模式。改变以往“以教为主”的教学模式，因为这种单向的教与学的过程使得课堂气氛沉闷、学生不愿主动融人到教学中去。尝试以学生为主体，教学重点放在解决问题的思路上，通过潜移默化的方式培养学生运用计算机科学的思维与方法去分析和解决专业问题，逐步培养学生的创新能力，以适应新工科建设发展要求。为了实现这一目标，将互联网和信息处理技术融入教学过程，形成基于数字化网络资源的大学计算机基础课程教学模式，该模式是建立在课内互动学习与课外自主学习这二者交互作用基础上的一种混合教学模式，具体包括课前预习、课内学习与课后探究三个阶段。

（1）课前预习阶段。学生充分利用多样性的数字化网络资源，对学习内容进行预习，为课堂学习阶段的主动学习打下基础。教师则通过发布学习任务，引导学生接触到即将学习的内容，为课堂学习做好充分的准备。

（2）课内学习阶段。在课堂教学中要打破传统的单一讲授式教学方式，树立以学生为主体的教学思路，引导学生开展自主学习、探究性学习或合作学习;综合运用多种教学方法和手段，如案例教学法、项目驱动教学及任务驱动教学等。

（3）课后扩展阶段。课后拓展学习使课堂教学在课外得到延续，帮助学生对所学的知识进行巩固和深化。教师可将课后用到的学习资源共享给学生，也可以让学生自己查找相关资料。学生通过完成教师布置的学习任务，将课堂所学知识在真实任务中进行实践，实现知识向能力的转化。

结语：新工科建设要求推动现有工科专业的改革创新，而大学计算机基础课程作为所有工科专业必修的通识性课程，更有必要充分发挥其在实现创新人才培养目标中的作用。为此，本文主要从重构计算机基础课程体系和创新计算机基础教学模式两个方面着手，积极的开展相关教育教学改革，重点培养学生的思维能力和实践能力。

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]胡波，冯辉，韩伟力，徐雷.加快新工科建设，推进工程教育改革创新[J].复旦教育论坛，2017（2）：20 - 27.

[3]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）：1-6.

[4]夏建国，赵军.新工科建设背景下地方高校工程教育改革发展刍议[J].高等工程教育研究，2017（3）：15 - 19.

[5]伍李春，李廉.新工科背景下的计算机通识性课程建设[J].中国大学教育，2017 （1）：62 - 69.