大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革探析

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摘要：為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命的挑戰(zhàn)，新工科建設(shè)在我國(guó)高等教育界掀起了一股新的研究與改革熱潮，各高等學(xué)校紛紛做出響應(yīng)。本文探討了如何在云教育理念下進(jìn)行大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革，從而培養(yǎng)面向新工科需求的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：新工科；云教育；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)；課程改革

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命的挑戰(zhàn)，主動(dòng)服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略部署，加快我國(guó)工程教育改革與創(chuàng)新，培養(yǎng)一大批高素質(zhì)創(chuàng)新型工程科技人才，教育部強(qiáng)調(diào)，要聚焦國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，把握高等學(xué)校人才培養(yǎng)工作的新任務(wù)新形勢(shì)，全面深化高等工程教育改革，加快建設(shè)新工科，主動(dòng)面向未來(lái)，適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)發(fā)展。新工科建設(shè)在我國(guó)高等教育界掀起了一股新的研究與改革熱潮[1]，各高等學(xué)校紛紛做出響應(yīng)。新工科作為一種高等教育改革行動(dòng)，需要引入新的教育理念，面向新興產(chǎn)業(yè)與重大企業(yè)需求來(lái)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉與融合，按照新工科建設(shè)的規(guī)律與特點(diǎn)進(jìn)行教育教學(xué)改革。

一云教育理念的內(nèi)涵

云教育是一種線上線下聯(lián)動(dòng)的新型教育模式，不僅體現(xiàn)了其與傳統(tǒng)教育相比的平臺(tái)優(yōu)越性和技術(shù)先進(jìn)性，更為重要的是由此引發(fā)教育理念的嬗變。云教育并不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為是“云計(jì)算+教育”的組合，而是采用新技術(shù)營(yíng)造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，來(lái)提高學(xué)生的思維能力和判斷決策能力的教學(xué)過程，為學(xué)生打下在人工智能時(shí)代應(yīng)具備的正確選擇能力的良好基礎(chǔ)。云教育理念是一種先進(jìn)的教育理念，可以從以下三個(gè)方面把握其內(nèi)涵。首先，云教育理念是“以學(xué)生為中心”教育理念之下的一個(gè)教育過程中堅(jiān)守的理念。學(xué)校開發(fā)的云教育平臺(tái)只是對(duì)傳統(tǒng)教育信息化的升級(jí)換代，是為學(xué)生跨入人工智能時(shí)代而探索的教育教學(xué)新模式。發(fā)揮云教育平臺(tái)的影響力和優(yōu)勢(shì)的目的是，在最大程度滿足學(xué)生各種需求的同時(shí)推動(dòng)教育體系的不斷進(jìn)步和完善。其次，云教育理念使得教學(xué)的主體不再僅限于老師，而是形成學(xué)生選擇確定與教師主導(dǎo)掌握的雙主體局面。在云教育平臺(tái)教學(xué)中，教師與學(xué)生是平等的，二者可以從不同的角度來(lái)開展教學(xué)過程。教師是教學(xué)活動(dòng)的主導(dǎo)掌握者，學(xué)生是學(xué)習(xí)成果的選擇確定者，有效提升了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。第三，云教育理念堅(jiān)持利用云教育多元、靈活、豐富的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生在浩瀚知識(shí)大海中的歸納、評(píng)價(jià)、決策能力。作為“人工智能時(shí)代”鑰匙的云教育，學(xué)生通過數(shù)據(jù)云獲取更具系統(tǒng)性和前瞻性的學(xué)科知識(shí)，建立自己的認(rèn)知、思維和價(jià)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(fā)揮教育對(duì)人的能力提升作用。理念是行為的先導(dǎo)，因此教育理念的轉(zhuǎn)變是云教育平臺(tái)構(gòu)建的思想基礎(chǔ)和指導(dǎo)原則。教師和學(xué)生都要樹立先進(jìn)的教育理念，才能使云教育在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量事業(yè)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。因此，高?？梢酝ㄟ^云技術(shù)把分散的教育資源進(jìn)行整合，挖掘各種分散的關(guān)系化、結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，按照學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和興趣搭建“云平臺(tái)”，針對(duì)學(xué)生現(xiàn)狀從靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)。從而在云教育理念的引領(lǐng)下，為學(xué)生的職業(yè)生涯開啟幸福的航程，進(jìn)一步提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

新工科主要培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具有國(guó)際化視野的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。這就要求我們調(diào)研分析互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大學(xué)生的思維方式、行為方式、學(xué)習(xí)目標(biāo)和方法，真正落實(shí)“以學(xué)生為中心”理念，探討如何進(jìn)行大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革，從而培養(yǎng)面向新工科需求的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。2009年，云計(jì)算與教育逐漸結(jié)合，產(chǎn)生了基于云計(jì)算的教育模式，帶動(dòng)了教育的變革與創(chuàng)新。隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們逐步認(rèn)識(shí)到不停變革的信息技術(shù)與教育教學(xué)之間存在著某種聯(lián)系：先進(jìn)信息技術(shù)為課堂教學(xué)的多樣性提供了可能，課堂教學(xué)為先進(jìn)信息技術(shù)的使用提供了廣闊施展空間。目前，基于云計(jì)算的應(yīng)用研究已經(jīng)相對(duì)成熟，云教育教學(xué)平臺(tái)層出不窮[2]。為了能夠更好地滿足新工科人才培養(yǎng)的需求，我們將最新的云教育理念引入大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)，基于云教育平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生計(jì)算思維、工程思維和創(chuàng)新思維能力。

（一）強(qiáng)化計(jì)算思維的課程體系設(shè)置

美國(guó)一些高校已將“計(jì)算思維”融入大學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)之中，并取得了非常好的教學(xué)效果。我們提出如何從“計(jì)算思維意識(shí)”、“計(jì)算思維方法”和“計(jì)算思維能力”三個(gè)層次培養(yǎng)和提高大學(xué)生計(jì)算思維能力的教育教學(xué)改革策略。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，幾乎每一個(gè)概念都可以和一種或多種計(jì)算思維對(duì)應(yīng)。比如，在程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)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(jì)算思維方法。而在計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程中，每一門課程、每一個(gè)項(xiàng)目都是多種計(jì)算思維方法的集合[3]。計(jì)算思維培養(yǎng)不是一兩門課程就可以解決的，需要一系列課程的學(xué)習(xí)從而逐步形成的一種解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力，某種程度上還要依靠學(xué)生的“悟性”?？茖W(xué)合理的課程體系架構(gòu)，對(duì)人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。在建設(shè)中，一是課程內(nèi)容應(yīng)該具有相對(duì)穩(wěn)定的并讓學(xué)生終身受益的思想與手段；二是思維教育應(yīng)重視計(jì)算機(jī)知識(shí)的內(nèi)在的統(tǒng)一性與外在的差異性，理解并掌握計(jì)算機(jī)獨(dú)特的思維運(yùn)行方式；三是能力培養(yǎng)要突出基本信息素養(yǎng)與能力的培養(yǎng)，以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力[4]。根據(jù)新工科人才培養(yǎng)的需求與我校新的課程教學(xué)大綱，我們構(gòu)建了基于計(jì)算機(jī)思維能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系：包括培養(yǎng)學(xué)生基本計(jì)算機(jī)文化素養(yǎng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，訓(xùn)練學(xué)生計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維的程序設(shè)計(jì)和網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)課程，拓展學(xué)生創(chuàng)新思維能力的前沿技術(shù)、綜合應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程等。

（二）基于云教育平臺(tái)的教學(xué)過程改革

將最新的云教育服務(wù)平臺(tái)引入大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，集教學(xué)、管理、互動(dòng)交流于一體，共享教育資源，分享教育成果，實(shí)現(xiàn)即時(shí)互動(dòng)，可以極大提高教學(xué)效果。首先，構(gòu)建豐富的教學(xué)資源，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。這些教學(xué)資源分別以文字、圖形、動(dòng)畫、視頻等多種形式展現(xiàn)，各種教學(xué)資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。同時(shí)，這些教學(xué)資源會(huì)隨著社會(huì)發(fā)展需求、教學(xué)內(nèi)容變化而不斷變化與更新。這不僅有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)，更有力地支撐了教師教學(xué)。其次，強(qiáng)化案例教學(xué)，提高教學(xué)效率。課堂教學(xué)是提高教學(xué)質(zhì)量的主渠道，現(xiàn)代教育技術(shù)日新月益的發(fā)展，為課堂教學(xué)提供了良好的條件。充分利用云教育平臺(tái)，隨時(shí)可以引入新的教學(xué)內(nèi)容、增加新的知識(shí)素材，并可以將以前的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)為自學(xué)內(nèi)容放在教學(xué)網(wǎng)站上。利用云教育平臺(tái)進(jìn)行案例教學(xué)，可以對(duì)課程中的一些重難點(diǎn)、不易理解的知識(shí)點(diǎn)，詳細(xì)地展示出來(lái)。不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，而且提高了教學(xué)效率。最后，注重實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。我們通過設(shè)計(jì)各種實(shí)驗(yàn)（包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)等），使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)并且深入理解其技術(shù)設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。此外，我們還突出了計(jì)算機(jī)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，通過直接觸摸計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備，讓學(xué)生直觀感受到計(jì)算機(jī)學(xué)科的作用與神奇的力量，加深對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科的認(rèn)識(shí)和興趣。

（三）云教育環(huán)境下的教學(xué)評(píng)價(jià)方式轉(zhuǎn)變

教學(xué)評(píng)價(jià)是課程教學(xué)中不可或缺的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)教學(xué)重視教育的選拔功能，云教育環(huán)境下的教學(xué)重視師生共同發(fā)展，這就決定了基于云教育平臺(tái)的教學(xué)評(píng)價(jià)會(huì)發(fā)生較大的轉(zhuǎn)變。就評(píng)價(jià)的主體而言，相較于傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)，云教育環(huán)境下的教學(xué)主張?jiān)u價(jià)主體的多元化，不僅教師具有評(píng)價(jià)教學(xué)的權(quán)利，學(xué)生也可以進(jìn)行自評(píng)，發(fā)揮自我評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展的促進(jìn)作用。另外，借助于云教育平臺(tái)，家長(zhǎng)也可以了解學(xué)校教學(xué)狀況并參與到教學(xué)中去，而且家長(zhǎng)也可以成為學(xué)校教學(xué)評(píng)價(jià)的主體之一，及時(shí)對(duì)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)表現(xiàn)做出評(píng)價(jià)和反饋。就評(píng)價(jià)的內(nèi)容而言，“課堂教學(xué)過程”、“學(xué)習(xí)效果”以及“課后總結(jié)反思”等都是教學(xué)評(píng)價(jià)的維度。傳統(tǒng)教學(xué)一直非常重視對(duì)課堂教學(xué)情況的評(píng)價(jià)，忽視了課后反思的評(píng)價(jià)。云教育環(huán)境下的教學(xué)可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡進(jìn)行追蹤，給學(xué)生提供課后反思的指導(dǎo)，有利于提高學(xué)生反思的學(xué)習(xí)能力。因此，在云教育環(huán)境下，我們要注重平時(shí)學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)與課后反思的積累，所有平時(shí)成績(jī)?nèi)繉?duì)學(xué)生公開，讓學(xué)生自己決定課程的學(xué)習(xí)成效。這種基于學(xué)習(xí)過程和課后反思的教學(xué)評(píng)價(jià)深受學(xué)生歡迎，既提高了學(xué)習(xí)成效又增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自覺性與主動(dòng)性。

三結(jié)語(yǔ)

云教育理念體現(xiàn)著終身教育和全納教育的思想。云教學(xué)平臺(tái)是在云計(jì)算技術(shù)的支持下為教育者和學(xué)習(xí)者提供“一站式”服務(wù)的信息化教學(xué)平臺(tái)。云教學(xué)平臺(tái)支持下的教學(xué)實(shí)踐以學(xué)生為中心，提供泛在的學(xué)習(xí)環(huán)境，將教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，提高教學(xué)效果?；谠平逃砟畹拇髮W(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維方式和解決實(shí)際問題的能力。

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作者：張志輝 單位：武漢科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院