新工科背景下《计算机基础》课程教学改革*

张瑾 方健 阎朝坤 苗茹 王建林

摘 要：当前，经济和科技的快速发展以及新工科建设的需要，使得社会对于具有较高信息素养的创新复合型人才的需求不断增加，然而学生学习自主性不足、独立思考和解决问题的能力差、创新性不强则是当前高等教育面临的突出问题，也是教育部高等教育工作强调解决的重点问题。文章针对当前时代背景下高等教育的特点，从教学内容、教学手段及课程评价方式三方面出发，探讨了《计算机基础》课程教学改革内容，以期对同行提供参考和借鉴。

关键词：计算机基础;新工科;创新

中图分类号：G434;G642    文献标志码：B          文章编号：1673-8454（2020）22-0055-04

伴随着“互联网+”、人工智能2.0、中国制造 2025等一系列国家战略的出台，以及习近平在中央政治局第十八次集体学习时强调“把区块链作为核心技术自主创新重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展” 的要求，各行各业更加重视与信息技术的深度融合。

而《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[1]、教育部高等教育司于2017年2月起陆续达成或发布的“复旦共识”“天大行动”“北京指南”以及《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》[2-5]等一系列文件，分别强调了培养创新型及复合型人才的重要性，要求各高校加快推进新工科建设，全面提高高等教育和人才培养质量。

当今科技发展呈现为学科交叉渗透、综合发展的趋势，新一代人工智能系统的研发对各学科交叉融合提出了更高的要求。相较于传统工科，“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，对人才的信息素养提出了更高的要求。在新工科背景下，大学教育的目的应该是培养具有自主学习和终身学习能力的创新型及复合型人才，而非仅掌握某项技能的匠人，而一个人素质和能力的培养不是一蹴而就的。大学《计算机基础》是高校各专业学习信息技术的基础课程，开展面向新工科的大学《计算机基础》课程教学改革，对于提高学生的信息素养具有重要的现实意义。

一、《计算机基础》课程教改的必要性

下面，笔者将从教材、学生及时代特征三方面出发，就新工科背景下的《计算机基础》课程改革的必要性进行分析。

首先是在教材方面，现有教材根据其讲授内容的不同可以分为两类：一类是以计算机文化基础为主，主要介绍计算机的基本概念、操作系统及办公软件的使用、网络和多媒体技术等，计算机学科相关基础知识涉及甚少，远不能适应时代发展对掌握多学科知识的复合型人才的需求，且上述内容与中学信息技术课程存在重叠;另一类则为计算机专业相关学科知识的浓缩，内容涉及面广，但针对性不强，缺乏系统性。

其次是在大数据时代的教学需求方面，因当前大数据背景下的知识获取方式更加便捷、渠道更加多元化，使得大数据时代的高等教育要求把教育的關注点由强调成果迁移到强调过程、从强调内容转变为强调方法、把对学生的内容训练转变为技能培养[6]。传统的以知识导向为主的课程教学更多关注的是教学内容，直接讲结论，学生不能切实理解结论的发现过程，只能死记硬背，师生互动少、学生参与度低，不能在有限的时间内激发学生的创造性以及提高其自主学习的能力。

最后是在学生方面，《计算机基础》课主要面向大一学生开设，该阶段学生正处于由高中生到大学生阶段身份过渡的转折期。大多数学生习惯于初高中阶段有监督的被动学习模式，对于大学课堂讲授内容多、讲课进度快、更多强调课下自学的无监督教学管理模式尚未适应，学习自主性、探索性以及独立思考和解决问题的能力差。此外，不同地区中学阶段信息技术教育重视程度的差异使得学生基础存在较大差别。

二、《计算机基础》课程教学设计

由于在计算机科技发展历程中有许多失败和成功的案例，充满了人类开拓创新的思想火花，本文将以计算机发展史为主线探讨《计算机基础》课程教学改革。

本节主要探讨面向非计算机类本科生的《计算机基础》课程教学设计及规划，在使学生了解计算机科技发展脉络的基础上，拓宽学生视野，在教学过程中注重启发并引导学生分析总结前人的经验和教训、运用前人的智慧来启发自身智慧，培养创新精神。使学生理解计算机学科知识的发展脉络及内在联系，切实领会并掌握计算机科技基础知识，注重激发学生主动思考和判断，以培养学生的问题发现和知识总结能力，提高学习的积极性和主动性，引导其将计算机科技范畴解决问题的思想和方法应用到自身专业领域，提高人才培养质量。

1.教学内容

《计算机基础》课程教学内容以计算机发展史为主线，围绕计算机的定义，分别从计算机硬件和软件系统的发展两个方面，分为四个专题展开，详见表1。教学形式以探讨式、启发式为主，注重互动、开放式问题讨论，以调动学生的积极性和主动性，从而启迪智慧。

（1）早期计算工具专题

将首先明确计算机的定义，从而进一步确立计算机与其他早期辅助计算工具的本质区别，使学生了解人类社会辅助计算工具的发明是伴随科技和社会发展的需求而产生的。从以算筹、算盘为代表的初级计算工具到计算尺、加法器、差分机、制表机等代表性的手动、机械或机电式计算工具出发，鼓励和启发学生自主探究各类型工具的共性和特性。通过人类历史上出现或流行过的手动式、机械式、机电式计算机的发明历程以及发明者的故事和经历、成功及失败的原因，启发学生自主分析总结创新或发明的规律，汲取前人的智慧、经验和教训，以激发自身创造力。

（2）计算机的产生及发展专题

将紧密围绕计算机的定义，启发学生逐步分析总结计算机应具备的基本组成部分，并由此进一步导出冯·诺依曼计算机的概念;根据电子元器件的发展变迁导出计算机的发展及分类方法，引导学生分析事物分类指标的确立原则及科技的发展规律，探讨新一代智能型计算机的研发背景及其发展方向;通过对历史上知名计算机科学家的教育背景和个人经历的分享及讨论，使学生意识到使自身成为具有创新意识和创新能力并掌握多学科知识的复合型人才的重要性。

2.考核方式

学生总评成绩由学习过程成绩和期末成绩两部分综合构成，并以百分制形式给定。为使学生重视平时学习，而非为应付考试集中在期末突击的不良现象，将加大学生学习过程评价力度，规定学习过程和期末成绩各占总评成绩50%。学习过程评价因素包含学生课堂表现（过程成绩占比10%）、课堂讨论活跃度（过程成绩占比10%）、讨论会完成度（过程成绩占比20%）、回答问题情况（过程成绩占比30%）、议题课堂展示情况（过程成绩占比30%）几个方面，各因素考核成绩等级由教师根据学生学习过程表现综合评定，以A、B、C、D四个基本等级附加“+”和“-”属性描述，分别标明该项得分处于该级别优等或次等（如B+表示B级优等），评分等级与百分制成绩转换方式见表2;期末成绩等级由教师根据学生所提交论文完成情况及论文水平评定，以百分制形式描述。

通过对学生平时学习过程和学习表现的适当评价，可以使教师随时了解学生的学习状况和知识理解及掌握程度，有助于教学内容和教学方式的及时调整，从而便于挖掘学生学习潜力，对于个性化、创新性人才的培养大有裨益。

四、结束语

通过《计算机基础》课程的教学改革实践，发现学生在课堂上不仅能够在教师的引导下主动回答问题，发表自身观点，且部分学生问题总结比较到位，基本能够循着问题表面挖掘出其深层含义，个别学生表现出较强的总结分析能力;部分学生语言表述和问题发现及总结概括能力不足，需要在后续教学过程中进一步探讨该方面问题的教学方法。

对于以专题讨论会为主的教学环节，学生表现出较高的积极性，分别就自身感兴趣或专业相关的内容进行自由选题，以“摩尔定律—计划经济的特殊案例”“网红经济”“舆情传播与计算机发展”“护理与人工智能”“浅谈网络对股市的影响”“人工智能+医学”“互联网金融”“数学与计算机程序设计的联系”“大数据时代下个人隐私安全现状及其应对措施”“计算机对生活的影响”等为题作了研讨报告。报告结束后大家对各自感兴趣的问题与作报告的同学展开现场讨论，分别发表各自观点或见解，课堂讨论气氛浓厚，使得学生对课堂讲授知识的理解和把握程度得到了进一步加深，培养了学生自主发现、探究并解决问题及开展技术交流的能力。

学期末课程结束后进行了问卷调查，调查结果反映出学生普遍欢迎增加学生参与度的课堂教学模式，且有部分学生表达出希望进一步加大前情提要和学生课堂答题环节比重的诉求。在收回的283份有效问卷中，对于“课程学习结束后你的自学/知识总结概括能力有没有提高？”的选项，选择有一定提高的占比73.9%，选择有很大提高的占比20.1%，表明大部分学生自主学习、主动发现和分析问题以及知识的概括总结能力得到了提高，具备了一定的创新意识和能力，达到了预期教学效果。问卷得到的反馈结果也从另一方面反映出因学生基础的不同，少量学生希望放慢教学进度，有的学生则希望加快教学进度的要求，如何解决此类矛盾是课程教学改革需要进一步考虑的问题。

参考文献：

[1]新华社.国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/

content_1667143.htm.

[2]“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[3]“新工科”建設行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[4]新工科建设指南（“北京指南”）[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

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

[6]孟志远，卢潇，胡凡刚.大数据驱动教育变革的理论路径与应用思考——首届中国教育大数据发展论坛探析[J].远程教育杂志，2017，35（2）：9-18.

（编辑：李晓萍）