新工科背景下非计算机专业计算机基础课程教学改革与实践

李瑞芳 刘华蓥 时贵英 倪红梅

摘 要：新工科对计算机基础课程提出了新的要求和挑战。如何顺应新工科的时代发展，开展满足不同专业需求、能更好地实现交叉融合的计算机基础课程改革成为研究的重点。因此，依托新工科背景，针对目前非计算机专业计算机基础课程中存在的问题，进行了教学内容和评价体系的全方位改革和实践，有效地提高了学生的计算思维能力和利用计算机解决专业问题的实践创新能力。

关键词：新工科; 非计算机专业; 计算机基础课程; 教学改革

中图分类号： TP311

文献标志码： A

Abstract：The new engineering discipline brings the new requests and challenges for the basic computer courses. How to carry out teaching reform， which adapts to the new engineering disciplines， and meet the needs of different professional categories and better achieves cross-integration， has become the focus of research. Therefore， relying on the new engineering discipline， the all-round reform and practice about teaching contents and evaluation system are carried out， which focuses on problems existing in current basic computer courses for non-computer majors. It effectively improves the students ability of computational thinking and practical innovation in solving professional problems by using computers.

Key words：New engineering discipline; Non-computer majors; Basic computer courses; Teaching reform

0 引言

随着大数据、云计算、区块链等技术的快速发展和广泛应用，以技术创新为驱动的产业变革和社会变革正席卷而来。为主动应对新一轮科技革命和产业变革，以及一系列国家战略，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等一系列通知，要求推进“新工科”建设[1][2]。新工科强化了对所有学生开设计算机课程的必要性，强化了计算机课程教学目标的思想性和实用性，强化了对计算机应用的理解和实践，强化了计算机课程跨学科创新能力培养要求[3]。因此，如何根据不同专业人才培养的定位和学生基础，开展满足不同专业类别的需求，更好地实现交叉融合的非计算机专业计算机基础课程教学改革势在必行。

1 非计算机专业计算机基础课程教学现状

1997年，教育部关于《加强工科非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见》正式发布，明确了计算机基础教学在高等教育中的重要地位。经过20多年的发展历史，计算机基础课程已经成为非计算机专业高等教育的重要组成部分，在学生综合素质、创新能力培养方面发挥着重要作用。但是，在实际教学中存在着不少问题，主要表现为以下几点：

（1） 重统一讲授，轻专业差别

目前各非计算机专业在选择计算机基础课程时，大都采用《大学计算机基础》+程序设计语言的培养模式。根据不同的专业特点，程序设计课程可选择C语言、VB语言或者VFP语言。但是同一门课程在面向不同专业的讲授过程中，一般都采用统一的教学内容，很少考虑学生的专业差别。

（2） 重步调一致，轻学生差异

作为面向全国招生的高校，由于经济发展的地域差异，大学新生的计算机水平存在着明显的非“同一起点”现象。但在实际授课过程中，大部分课程都采用“一刀切”的教学方式，从而出现了基础好的学生“吃不饱”，基础差的学生“吃不了”的现象，不能满足不同层次学生的学习需求。

（3） 重线下授课，轻线上辅助

在课程讲授过程中，着重关注线下课堂集中授课，对线上课程仅限于推荐学习，没有纳入到考核评价范畴，从而出现了形同虚设，学生不重视的局面，没有充分发挥线上课程的辅助效用。

2 新工科背景下的计算机基础课程的改革

相对于传统的工科人才，未來新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。他们不仅在某一学科专业上学业精深，还应具有“学科交叉融合”的特征;不仅能运用所掌握的知识解决现有的问题，还有能力学习新知识、新技术以解决未来发展出现的问题，对未来技术和产业起到引领作用[4]。因此，《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，提升工程教育效果[5]。

2.1 教学内容的改革

在学习计算机知识的过程中，非计算机专业学生的思维方式不同于计算机专业的学生，其对计算机课程学习有其自身的需求[6]。因此，在新工科的背景下，必须针对非计算机专业学生的需求和学习特点，选择合适的教学内容。

2.1.1 基本知识与前沿技术并重

信息技术的发展日新月异，这就要求计算机基础课程内容不断更新，尤其是“大学计算机基础”课程。作为向非计算机专业学生提供计算机基本知识、能力、素质方面教育的公共基础课程，“大学计算机基础”课程在教学内容上不断改进，如图1所示。

尤其是2019年，考虑到新生信息化水平的不断提高，将学生均有所了解的Windows 7操作系统及Office操作改为仅在实验课上练习，而新增加了数据结构、程序设计基础（Python语言入门）以及云计算、大数据、人工智能和区块链技术，实现了基础知识和前沿技术并重。

2.1.2 通识内容与专业需求并重

为了满足不同专业类别需求，更好地实现计算机与各专业的交叉融合，程序设计课程中在讲授通识内容的基础上，针对不同的专业，设置不同的和专业相关的例题，提高了学生利用计算机解决专业问题的能力。例如在石油工程专业的“VB程序设计”课程中，除了各专业通用的基础例题外，还增加了利用Weibull预测模型与乙型水驱曲线的联解法进行可采储量计算的专业例题，实现了通识内容与专业需求并重，如表1和图2、图3所示。

2.1.3 基础培养与拓展训练并重

为了避免出现了基础好的学生“吃不饱”，基础差的学生“吃不了”的现象，满足不同层次学生的学习需求，在教学内容安排上，基础性必须掌握的内容采用传统的课堂讲授方法，而拓展性的内容，则主要以线上课程课后学习或者实验课拓展性训练的方式进行。例如在《VB程序设计》实验课程中，制定了验证型、设计型和综合型的多层次实验教学方案，如表2所示。

验证型实验使学生掌握基本知识点，设计型实验培养学生计算思维能力，综合型实验培养学生创新能力，实现了基础培养和拓展训练并重。

（2） 评价体系改革

高效合理的考核评价体系可以有效地培养学生正确的学习方式、提高学生的学习兴趣、激发学生的学习积极性和主动性。

·线上与线下并重

随着网络技术的发展和数字时代的到来，线上学习已成为学习者学习知识的重要途径。线上学习方式突破了时间和空间的限制，具有自主、交互和开放性等优点。目前计算机基础课程主要采用学校的在线课程平台、PTA程序设计类实验辅助教学平台和中国大学MOOC等方式进行线上学习。学生可以通过在线平台进行预习、复习、答疑，从而使大部分同学站在同一起跑线上。此外，《大学计算机基础》课程在线平台提供了扩展性的阅读和测试;《VB程序设计》课程利用在线课程平台依照进度发布作业，帮助学生查缺补漏以及巩固所学的知识;《C程序设计》课程利用PTA平台进行实验内容练习。为了避免学生半途而废，学生观看视频、进行测试以及提交作业、进行实验强化训练都会占一定的平时成绩。此外，对于基础较好的学生，可以通过中国大学Mooc进行拓展性学习，保证学生可以“吃得饱”。通过线上线下结合，实现了学生的分层教学和管理，满足了不同层次学生的学习需求。

·过程管理与传统考试并重

为了避免学生考前突击，重分数轻能力，在计算机基础课程中，均采用了过程化管理方式。总成绩=平时成绩（10%）+期中考试成绩（20%）+期末考试成绩（70%）。其中平时成绩包括平时出勤、课堂表现、平时作业等;期中考试主要进行阶段性考察，让学生了解自己前期的学习效果，以免到学期末才发现问题，但为时已晚;期末考试进行学生对课程的全面考察。期中考试和期末考试均采用上机考试方式，使学生平时更注重上机实践，计算机操作能力和计算思维能力得到了提高。

辅导答疑也是过程化管理的一个重要环节，是课堂教学的继续，能了解学生对所学知识的掌握情况。计算机基础课程除了实验课课上答疑、答疑室答疑，还提供了在线课程、电子邮件、QQ、微信等多种答疑方式，实现了立体化全天候答疑，确保学生遇到问题时能够得到及时解决。

3 关于教学改革的几点思考

（1） 目前学生课外时间利用在线课程平台观看学习视频、进行测试和作业练习，但教师只能看到最终结果，无法了解学生是否认真观看视频，测试和作业练习是否独立完成。以后可将测试或作业改为课上统一进行，由于学时有限，题目可以少而精。

（2） 教师是教学过程的执行者，教师个人素养的提高对整个教学改革具有重要保障作用。Mooc不但可以为学生提供免费的优质课程，也为教师提供了一个优质的学习平台。教师可以在线观看其他教师的教学过程，进行教学反思，在实践中将开放教育资源引入到课堂教学中。通过实践、学习、反思、再实践的螺旋上升过程，不断促进自身信息素养的提高，从而保证改革的顺利开展。

4 总结

计算机基础课程对教学内容和评价体系的一系列改革，顺应了新工科的发展趋势和发展要求，在一定程度上提高了学生的计算思维能力，强化了计算机与专业知识的融合，实现了学生计算机应用和创新能力的培养。

参考文献

[1] 王琳，齐晖.“新工科”背景下公共计算机基础教学改革初探[J].教育现代化，2018，5（50）：57-58.

[2] 王立松，江愛华，胡军，等.面向“新工科”建设的非计算机专业计算机基础教学课程体系构建探索[J].工业和信息化教育，2018（9）：1-5.

[3] 何钦铭，王浩.面向新工科的大学计算机基础课程体系及课程建设[J].中国大学教学，2019（1）：39-43.

[4] 赵广辉.面向新工科的Python程序设计交叉融合案例教学[J].计算机教育，2017（8）：23-27.

[5] 伍李春，李廉.新工科背景下的计算机通识性课程建设[J].中国大学教学，2017（12）：62-69.

[6] 冯铃.海外高校非计算机专业计算机课程设置的研究与实践经验[J]. 计算机基础，2007（21）：41-45.

（收稿日期： 2019.07.18）