高校非计算机专业计算机类课程的改革探索

摘 要：文章针对目前高校非计算机专业计算机类课程开设过程中存在的问题进行分析，从以下几方面阐述如何進行高校计算机基础教学改革研究与实践：（1）按照不同专业分类构建了非计算机专业的计算机类课程体系；（2）基于ChatGPT重构课程内容；（3）对教学模式和实践教学方式进行改革；（4）对考核方式进行改革；（5）对师资队伍进行优化。最终达到了在新工科、新文科背景下，提升非计算机专业学生的计算思维能力和应用计算机解决实际问题能力的目标。

关键词：新工科；分类构建课程体系；ChatGPT；教学改革

中图分类号：G642

Abstract：This article conducts an analysis of the issues prevalent in the offering of computerrelated courses for noncomputer majors in higher education institutions.It presents a comprehensive exploration of reforms in fundamental computer education research and practice，focusing on the following aspects：（1）Development of a computer course curriculum tailored to distinct noncomputer majors：A classificationbased approach is employed to construct a specialized computer course framework that caters to the unique requirements of diverse noncomputer disciplines.（2）Reconfiguration of course content leveraging ChatGPT：The utilization of ChatGPT serves as a foundation for the restructuring of course material，harnessing its capabilities to enhance relevance，interactivity，and pedagogical effectiveness.（3）Revolutionizing teaching modes and practical instruction methods：Innovations in instructional strategies and handson learning experiences are introduced to foster a more engaging，experiential，and competency-driven learning environment.（4）Transformation of assessment methodologies：A reevaluation and redesign of evaluation mechanisms aim to align assessments more closely with the desired learning outcomes，promoting deeper understanding，skill acquisition，and authentic application of knowledge.（5）Optimization of the faculty profile：Efforts are directed towards enhancing the quality and suitability of the teaching staff，ensuring they possess the necessary expertise，adaptability，and enthusiasm to effectively facilitate learning in the context of these reforms.These concerted endeavors ultimately serve to achieve the overarching objective of augmenting computational thinking abilities and the practical application of computing skills among noncomputer majors within the context of emerging New Engineering（NE）and New Liberal Arts （NLA） paradigms.

Keywords：New Engineering; Classificationbased Curriculum System Construction; ChatGPT; Teaching Reforms

1 绪论

“新工科”教育教学理念已经成为我国高校当前教育改革和发展的主要方向。新工科内涵的一个核心特征就是“计算机+各学科”。计算思维是“新工科”的核心思维之一，已获得业界共识，加强计算思维能力的培养已成为新型工科人才培养的关键因素之一［1］。计算机类课程作为面向非计算机专业学生开设的计算学科课程，在“新工科”背景下，需要更好地承担起培养学生计算思维能力的任务［2］。

应用型本科院校更看重学生的理论应用能力、技术实践能力。在教学过程中，现有的大学计算机基础教学方案存在知识点多而杂、深度不够、理论与实践结合不紧密、缺乏贯穿思维能力培养的教学实例和问题求解训练等问题。结合笔者所在学校的专业特点，既有工科也有文科，所以无论是在“新工科”还是在“新文科”背景下，都需要对非计算机专业的计算机类课程进行改革。

本文结合笔者所在学校人才培养中理论与实践并重、理论指导实践的特色，以计算思维能力培养为核心，分专业分类构建课程体系，基于ChatGPT重构课程内容，对教学模式、实践教学方式、考核方式进行改革，对师资队伍进行优化。最终达到提升非计算机专业计算机类课程教学质量，提高学生满意度，提升课堂授课效率的目标。

2 分专业分类构建课程体系

根据应用型院校人才培养的特色，需要从应用层面来理解计算思维，让学生了解和领会如何从信息处理的角度解决问题。根据笔者所在学校的专业设置特点及各专业的人才培养要求，特设置了两大类课程体系。

2.1 理工类专业计算机类课程设置方案

（1）通识必修课。包括计算机基础知识+程序设计语言（C、Python、Java等）或数据库基础及应用（Access、SQL Server）。

（2）專业选修课。包括大数据导论、人工智能导论、计算机辅助设计、网络技术与应用、Matlab等。

（3）公共选修课。包括机器人技术、“人工智能+”“互联网+”、网页设计、多媒体技术及应用、计算机组装与维护、高级办公自软件应用等。

2.2 文管类专业计算机类课程设置方案

（1）通识必修课。包括计算机基础知识+数据库基础及应用（Access、SQL Server）或程序设计语言（Python）。

（2）专业选修课。包括多媒体技术及应用、图像处理、实用软件应用、网络技术与应用等。

（3）公共选修课。包括金融科技、“人工智能+”“互联网+”网页设计、计算机组装与维护、高级办公软件应用等。

此外，以上两大类专业均加入一门不计入学分的Office办公软件应用，以保证学生对计算机的基本应用能力。这样就解决了原来计算机类课程教学与专业领域结合度低的问题。

3 基于ChatGPT重构课程内容

2022年底，ChatGPT一推出就迅速在社交媒体上走红。ChatGPT是一款革命性的AI工具，必将对教育的教学目标、方法、内容、模式产生变革性影响。对于高校来说，理应作为改革的先行者，主动拥抱AI，先行先试，为教师和学生们探索出一条新的教学和学习之路。所以我们基于ChatGPT重构了课程内容。这主要体现在一些编程类课程中，例如C、Python、Java等。

通过ChatGPT进行编程教育有明显的三大优势：

（1）提供自然的语言交互方式。ChatGPT可以让学生们能够像与普通人交流一样与机器进行对话。这种交互方式可以让学生们更加容易理解和掌握编程知识。

（2）提高编程学习的效率。ChatGPT可以为学生们提供实时的编程指导和反馈，让学生们更快地掌握编程技能，更快地解决编程中的问题。

（3）培养创新思维和解决问题的能力。通过ChatGPT进行编程教学，学生们需要自己提出问题并获得答案。这种学习方式可以培养学生们的创新思维和解决问题的能力。这种能力对于学生未来的职业发展具有非常重要的意义。

通过ChatGPT生成了一些比较新的案例，例如微信支付、人脸识别、车牌识别等。将这些案例融入教学中，使学生能够真正将所学知识转化成解决实际问题的能力。通过ChatGPT，提供给学生多元化的学习途径，实现对话式学习，能够做到个性化学习。

4 理论和实践教学模式的改革

传统的教学方式已不能完全满足教学需求，在ChatGPT流行之后，学生的学习方式发生了翻天覆地的变化。利用ChatGPT可以实现对话式学习，并且它写出的代码质量很高，所以这就引发了一个思考，既然AI可以写出高质量的代码，可以完成这项工作，那么学生还需不需要学习编程。答案是肯定的，学生必须要通过学习编程来锻炼计算思维。这背后是倒逼教学方式要发生改变。可以将AI工具作为助教来辅助教学，利用它来帮助学生解答问题并提供给学生一条主动学习的途径。所以教学方式不仅要采用混合式教学，还要考虑如何将AI融入教学中，打造新的混合式教学方式。例如，在学生学习过程中利用ChatGPT来解答问题，让ChatGPT给出学习某个知识点的路径。在检验学习效果的过程中，让ChatGPT出题，学生来回答，再让ChatGPT来给出成绩。还可以在教学过程中，教师提出问题时，让AI作为同学来发弹幕给出答案，起到给其他同学提示的作用。在教学准备过程中，教师利用AI实现一键出题，一键更新课件，以便更便捷地进行教学准备工作。

此改革中教学方式采用混合式教学，有课堂讲解部分、有弹幕讨论部分、有课下线上学习部分、有课后测验部分、有上机练习部分等。以Java课程为例，由于整门课程的混合式教学设计图较大，特选取Java课程的一部分展示在图1中。

在实践教学中，采用了自编练习题，每门课程有单独的自编习题集，题目均为本节课的知识点实操练习，尽量将题目设置得与实际问题类似，并与学生所在专业相关，这样就可以解决课程与专业结合紧密的问题。

此外，课程体系中每门课程都有相对成熟的教学资源，包括教学大纲、教案、授课计划、雨课件、全套自编习题、自编教材等。例如，Java课程中有“基于ChatGPT的Java实战案例集”并同时提供100多个讲解视频，在SPOC平台上上线，基于ChatGPT的Java自编教材也正在编写中。基于ChatGPT的Java实践课程内容分为五大部分：

（1）基于ChatGPT的Java基础语法。具体案例包括一些经典算法的实现，例如冒泡排序、快速排序、汉诺塔、个人所得税计算、彩票系统等。

（2）基于ChatGPT的Java面向对象程序设计。具体案例包括石头剪子布游戏、银行业务模拟，投票系统、购物系统等。

（3）基于ChatGPT的Java基础加强。具体案例包括异常处理、字符串处理、常用实用类的使用、JDBC编程等。

（4）基于ChatGPT的Java高级编程。具体案例包括多线程的使用、网络爬虫等。

（5）基于ChatGPT的Java进阶案例实战。具体案例包括微信支付、支付宝支付、收发邮件、短信发送、车牌识别、人脸识别等。这些都是实际工程项目，综合运用Java知识设计并实现的案例，实战性与实用性显而易见。

另外，AI工具也不限于ChatGPT一种，还可以使用百度的文心一言、阿里的通义千问等工具。用法与ChatGPT相似，简单易用，学生易上手。以百度的文心一言为例，具体效果见图2和图3。

5 考核方式的改革

對于计算机类课程，实践性比较强，所以考核评价方式应该能体现出学生的原创性、创新性，并且编程类课程应该以考查动手能力为主。目前编程类课程有单独的OJ考试平台，可以在线评判分数，辨别是否抄袭。其他课程大多采用雨课堂考试平台在线作答。今后可以考虑将AI应用进来，让AI自动评判学生分数，并根据知识图谱给出相关建议。此外，还应加大过程性考核的分值比例。

6 师资队伍的优化

师资队伍对于人才培养来说尤其重要，需要构建“三位一体”稳定的课程师资队伍，授课教师与授课专业固定搭配，备课阶段课程组教师与授课学生所在专业的教师进行交流沟通，了解其专业在计算机应用方面的需求，更好地组织课程内容。这样可以为培养既精通专业知识又掌握计算机应用技能的复合型应用型人才奠定基础。

结语

本研究旨在设计一套符合笔者所在学校人才培养方案的非计算机专业计算机类课程改革方案，方案既契合“新工科”“新文科”背景，又符合应用型本科院校的特征。通过改革，培养学生具备能用计算机作为工具解决专业问题的能力，培养学生的自主学习能力，同时能提高计算机类课程的教学质量、创新教学方式。

（1）本次教学改革的特色。课程体系中的课程大多是笔者所在学校比较早地使用雨课堂进行混合式教学的课程，并且课程实践性较强。可以很好地锻炼学生的计算思维，间接提高其就业能力。

（2）本次教学改革的创新点。课程体系中的Java课程是笔者所在学校最早利用ChatGPT重构教学的课程。这是一条AI工具模式下教学的新路径、新方法、新模式，能实现学生的对话式学习、个性化学习，提升人才培养质量。

通过此轮改革，学生反响较好，学生评教的分数较高，在后续课程的学习中，教师明显感觉到学生应用计算机解决专业问题的能力有所提高。可见，此改革的成效较明显，已达到最初设定的目标。

参考文献：

［1］寸仙娥，蔡润芹，普玉凤.高校非计算机专业计算机基础教学改革与研究［J］.计算机教育，2009，24（008）：1315.

［2］王秀珍，王粉梅，周丽媛，等.混合教学模式下的计算机专业课程资源建设［J］.计算机教育，2022，02（015）：6166.

［3］傅向华，张席，刘宏伟，等.面向新工科的应用型大学计算机基础课程教学改革［J］.计算机教育，2022，02（028）：124128.

［4］邓磊，战德臣，姜学锋.新工科教育中计算思维能力培养的价值探索与实践［J］.高等工程教育研究，2020（02）：4953.

［5］周海芳，周竞文，毛晓光，等.落实计算思维培养的大学计算机基础课程改革实践［J］.计算机教育，2020，03（023）：9296.

［6］唐德凯，夏新文，桂小林.新工科背景下面向赋能教育的大学计算机课程改革探索［J］.计算机教育，2020，09（040）：178182.

项目基金：本文得到防灾科技学院2022年度教育研究与教学改革项目——防灾科技学院非计算机专业计算机类课程改革探索（No.JY2022B32）资助

作者简介：郭娜（1980— ），女，汉族，山东乳山人，硕士研究生，副教授，主要研究方向为教育大数据分析。