大學計算機基礎課程改革探析

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摘要：為應對新一輪科技革命的挑戰，新工科建設在我國高等教育界掀起了一股新的研究與改革熱潮，各高等學校紛紛做出響應。本文探討了如何在云教育理念下進行大學計算機基礎課程教學改革，從而培養面向新工科需求的復合型、創新型人才。

關鍵詞：新工科；云教育；計算機基礎；課程改革

為應對新一輪科技革命的挑戰，主動服務國家創新驅動發展、“互聯網+”等重大戰略部署，加快我國工程教育改革與創新，培養一大批高素質創新型工程科技人才，教育部強調，要聚焦國家長遠發展戰略，把握高等學校人才培養工作的新任務新形勢，全面深化高等工程教育改革，加快建設新工科，主動面向未來，適應和引領新經濟發展。新工科建設在我國高等教育界掀起了一股新的研究與改革熱潮[1]，各高等學校紛紛做出響應。新工科作為一種高等教育改革行動，需要引入新的教育理念，面向新興產業與重大企業需求來培養高素質創新型人才，強調多學科交叉與融合，按照新工科建設的規律與特點進行教育教學改革。

一云教育理念的內涵

云教育是一種線上線下聯動的新型教育模式，不僅體現了其與傳統教育相比的平臺優越性和技術先進性，更為重要的是由此引發教育理念的嬗變。云教育并不能簡單地認為是“云計算+教育”的組合，而是采用新技術營造一個良好的學習環境，來提高學生的思維能力和判斷決策能力的教學過程，為學生打下在人工智能時代應具備的正確選擇能力的良好基礎。云教育理念是一種先進的教育理念，可以從以下三個方面把握其內涵。首先，云教育理念是“以學生為中心”教育理念之下的一個教育過程中堅守的理念。學校開發的云教育平臺只是對傳統教育信息化的升級換代，是為學生跨入人工智能時代而探索的教育教學新模式。發揮云教育平臺的影響力和優勢的目的是，在最大程度滿足學生各種需求的同時推動教育體系的不斷進步和完善。其次，云教育理念使得教學的主體不再僅限于老師，而是形成學生選擇確定與教師主導掌握的雙主體局面。在云教育平臺教學中，教師與學生是平等的，二者可以從不同的角度來開展教學過程。教師是教學活動的主導掌握者，學生是學習成果的選擇確定者，有效提升了學生對課程學習的主動性。第三，云教育理念堅持利用云教育多元、靈活、豐富的特點，培養學生在浩瀚知識大海中的歸納、評價、決策能力。作為“人工智能時代”鑰匙的云教育，學生通過數據云獲取更具系統性和前瞻性的學科知識，建立自己的認知、思維和價值取向。徹底摒棄課堂灌輸，傳授處理“浩瀚”信息的方法論，真正發揮教育對人的能力提升作用。理念是行為的先導，因此教育理念的轉變是云教育平臺構建的思想基礎和指導原則。教師和學生都要樹立先進的教育理念，才能使云教育在提高人才培養質量事業中發揮其應有的作用。因此，高校可以通過云技術把分散的教育資源進行整合，挖掘各種分散的關系化、結構化和非結構化數據，按照學生學習基礎和興趣搭建“云平臺”，針對學生現狀從靜態變為動態。從而在云教育理念的引領下，為學生的職業生涯開啟幸福的航程，進一步提高高校人才培養質量。

二大學計算機基礎課程教學改革

新工科主要培養工程實踐能力強、創新能力強、具有國際化視野的高素質創新型人才。這就要求我們調研分析互聯網時代大學生的思維方式、行為方式、學習目標和方法，真正落實“以學生為中心”理念，探討如何進行大學計算機基礎課程教學改革，從而培養面向新工科需求的復合型、創新型人才。2009年，云計算與教育逐漸結合，產生了基于云計算的教育模式，帶動了教育的變革與創新。隨著網絡和信息技術的快速發展，人們逐步認識到不停變革的信息技術與教育教學之間存在著某種聯系：先進信息技術為課堂教學的多樣性提供了可能，課堂教學為先進信息技術的使用提供了廣闊施展空間。目前，基于云計算的應用研究已經相對成熟，云教育教學平臺層出不窮[2]。為了能夠更好地滿足新工科人才培養的需求，我們將最新的云教育理念引入大學計算機基礎課程教學，基于云教育平臺，激發學生學習興趣，促使學生主動學習，提高學生計算思維、工程思維和創新思維能力。

（一）強化計算思維的課程體系設置

美國一些高校已將“計算思維”融入大學基礎課程教學之中，并取得了非常好的教學效果。我們提出如何從“計算思維意識”、“計算思維方法”和“計算思維能力”三個層次培養和提高大學生計算思維能力的教育教學改革策略。在大學計算機基礎課程中，幾乎每一個概念都可以和一種或多種計算思維對應。比如，在程序設計基礎課程中，各種常用算法以及各類問題的解決方法，都是常見的計算思維方法。而在計算機應用課程中，每一門課程、每一個項目都是多種計算思維方法的集合[3]。計算思維培養不是一兩門課程就可以解決的，需要一系列課程的學習從而逐步形成的一種解決實際問題的思維習慣和能力，某種程度上還要依靠學生的“悟性”。科學合理的課程體系架構，對人才培養起著至關重要的作用。在建設中，一是課程內容應該具有相對穩定的并讓學生終身受益的思想與手段；二是思維教育應重視計算機知識的內在的統一性與外在的差異性，理解并掌握計算機獨特的思維運行方式；三是能力培養要突出基本信息素養與能力的培養，以及應用計算機技術解決實際問題的能力[4]。根據新工科人才培養的需求與我校新的課程教學大綱，我們構建了基于計算機思維能力培養的計算機基礎課程體系：包括培養學生基本計算機文化素養的計算機基礎課程，訓練學生計算思維、設計思維的程序設計和網頁設計課程，拓展學生創新思維能力的前沿技術、綜合應用創新實驗課程等。

（二）基于云教育平臺的教學過程改革

將最新的云教育服務平臺引入大學計算機基礎課程教學中，利用計算機技術，集教學、管理、互動交流于一體，共享教育資源，分享教育成果，實現即時互動，可以極大提高教學效果。首先，構建豐富的教學資源，滿足學生個性化學習需求。這些教學資源分別以文字、圖形、動畫、視頻等多種形式展現，各種教學資源優勢互補。同時，這些教學資源會隨著社會發展需求、教學內容變化而不斷變化與更新。這不僅有利于學生自主學習，更有力地支撐了教師教學。其次，強化案例教學，提高教學效率。課堂教學是提高教學質量的主渠道，現代教育技術日新月益的發展，為課堂教學提供了良好的條件。充分利用云教育平臺，隨時可以引入新的教學內容、增加新的知識素材，并可以將以前的教學內容轉為自學內容放在教學網站上。利用云教育平臺進行案例教學，可以對課程中的一些重難點、不易理解的知識點，詳細地展示出來。不僅豐富了教學內容，而且提高了教學效率。最后，注重實踐教學，培養學生實踐能力。我們通過設計各種實驗（包括基礎實驗、創新實驗和拓展實驗等），使學生掌握計算機技術并且深入理解其技術設計思想，培養學生解決實際問題的能力。此外，我們還突出了計算機認知實驗，通過直接觸摸計算機硬件設備，讓學生直觀感受到計算機學科的作用與神奇的力量，加深對計算機學科的認識和興趣。

（三）云教育環境下的教學評價方式轉變

教學評價是課程教學中不可或缺的環節，傳統教學重視教育的選拔功能，云教育環境下的教學重視師生共同發展，這就決定了基于云教育平臺的教學評價會發生較大的轉變。就評價的主體而言，相較于傳統教學評價，云教育環境下的教學主張評價主體的多元化，不僅教師具有評價教學的權利，學生也可以進行自評，發揮自我評價對學生學習和發展的促進作用。另外，借助于云教育平臺，家長也可以了解學校教學狀況并參與到教學中去，而且家長也可以成為學校教學評價的主體之一，及時對教師教學和學生學習表現做出評價和反饋。就評價的內容而言，“課堂教學過程”、“學習效果”以及“課后總結反思”等都是教學評價的維度。傳統教學一直非常重視對課堂教學情況的評價，忽視了課后反思的評價。云教育環境下的教學可以對學生的學習軌跡進行追蹤，給學生提供課后反思的指導，有利于提高學生反思的學習能力。因此，在云教育環境下，我們要注重平時學習成果的評價與課后反思的積累，所有平時成績全部對學生公開，讓學生自己決定課程的學習成效。這種基于學習過程和課后反思的教學評價深受學生歡迎，既提高了學習成效又增強了學習的自覺性與主動性。

三結語

云教育理念體現著終身教育和全納教育的思想。云教學平臺是在云計算技術的支持下為教育者和學習者提供“一站式”服務的信息化教學平臺。云教學平臺支持下的教學實踐以學生為中心，提供泛在的學習環境，將教學目標轉化為學生的學習目標，有利于激發學生主動學習興趣，培養學生創新思維能力，提高教學效果。基于云教育理念的大學計算機基礎課程教學改革，不僅提高了學生的學習興趣，更重要的是培養了學生創新思維方式和解決實際問題的能力。

參考文獻

[1]徐曉飛,丁效華.面向可持續競爭力的新工科人才培養模式改革探索[J].中國大學教學,2017(06):6-10.

[2]翟純.云教育環境下的個性化教學研究[D].西南大學,2017.

[3]何明,陳衛衛,陳希亮,等.基于計算思維的大學計算機基礎課程改革方法探析[J].計算機工程與科學,2014,36(S1):96-99.

[4]王移芝,金一,周圍.基于“計算思維”能力培養的教學改革探索與實踐[J].中國大學教學,2014(03):49-53.

[5]宋梅.基于計算思維的探究式教學模式在教學中的設計及應用[J].教育現代化,2015(16):113-114.

[6]王博丞,王軼群.高校云教育在融合媒體背景下的應用與實踐[J].教育現代化,2017,4(25):290-291.

作者：張志輝 單位：武漢科技大學 計算機科學與技術學院