賴錦輝

摘要：闡述大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)與專業(yè)結(jié)合教學(xué)的可能性和必要性，提出具體的研究方向和內(nèi)容，結(jié)合廣東石油化工學(xué)院的實(shí)際工作，說明這種結(jié)合教學(xué)的效果，介紹此方法為其他基礎(chǔ)課程與專業(yè)結(jié)合教學(xué)研究提供的輻射、示范作用。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；三位一體；翻轉(zhuǎn)課堂模式；云計(jì)算輔助教學(xué)

1 專業(yè)應(yīng)用結(jié)合教學(xué)的可能性與必要性

1.1 可能性

數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識別、軟件工程及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都在生物學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，因此我們強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育應(yīng)該為專業(yè)服務(wù)，若拋開專業(yè)理論，獨(dú)立地講計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識，學(xué)生根本沒有體會到計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來的輔助性效果，必然對課程產(chǎn)生“無用論”思想和抵觸情緒。掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)工具是所有專業(yè)的必然要求，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)面向全校所有院系專業(yè)學(xué)生，如何把專業(yè)應(yīng)用、專業(yè)研究方向、專業(yè)發(fā)展和未來融入到教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中，是我們要把握的重點(diǎn)。對于學(xué)生而言，一方面他們可以體會到如何利用計(jì)算機(jī)解決專業(yè)領(lǐng)域問題，一方面又意識到計(jì)算機(jī)學(xué)科的知識和技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用舞臺，同時，也將激勵學(xué)生努力學(xué)好計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，為今后學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1.2 必要性

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是貫徹落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項(xiàng)目，也是促進(jìn)我國由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國的重大舉措，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，工程師的類型主要分為應(yīng)用型、設(shè)計(jì)型和研究型三種。應(yīng)用型工程師主要在現(xiàn)場從事產(chǎn)品的生產(chǎn)、營銷、服務(wù)或工程項(xiàng)目的施工、運(yùn)行、維護(hù)；設(shè)計(jì)型工程師主要從事產(chǎn)品或工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)：研究型工程師主要從事復(fù)雜產(chǎn)品或大型工程項(xiàng)目的研究、開發(fā)以及工程科學(xué)的研究。應(yīng)用型工程師主要在本科階段培養(yǎng)，設(shè)計(jì)型工程師主要在碩士階段培養(yǎng)，研究型工程師主要在博士階段培養(yǎng)。

以應(yīng)用型工程師為培養(yǎng)目標(biāo)的工科院校本科畢業(yè)生應(yīng)達(dá)到的知識、能力與素質(zhì)要求摘要如下：

（1）掌握扎實(shí)的專業(yè)知識，了解本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢；

（2）具有綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)科學(xué)理論方法和技術(shù)手段分析并解決本專業(yè)工程實(shí)際問題的能力，能夠參與生產(chǎn)及運(yùn)作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并具有運(yùn)行和維護(hù)能力；

（3）具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)、技術(shù)改造與創(chuàng)新的能力；

（4）具備獲取專業(yè)前沿信息和終身學(xué)習(xí)的能力

從培養(yǎng)應(yīng)用型工程師角度出發(fā)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)應(yīng)該圍繞如何闡述專業(yè)知識、如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)代人解決專業(yè)問題展開，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)素養(yǎng)，更應(yīng)該讓學(xué)生學(xué)會將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為一種輔助工具去解決專業(yè)領(lǐng)域問題。

工學(xué)結(jié)合是將專業(yè)學(xué)習(xí)、能力訓(xùn)練與實(shí)際工作經(jīng)歷結(jié)合在一起，把學(xué)生推向市場。一般來說，用人單位并不希望花錢對新職員提供計(jì)算機(jī)技能的培訓(xùn)，而是希望畢業(yè)生在校期間就能掌握所需知識，更期望求職的畢業(yè)生能較好地掌握信息技術(shù)，以便在工作中結(jié)合專業(yè)崗位有效地開展應(yīng)用，提高工作效率。計(jì)算機(jī)技術(shù)因其實(shí)用性和有效性，已經(jīng)滲透到了每一個專業(yè)領(lǐng)域，為解決專業(yè)問題提供極大的幫助。掌握計(jì)算機(jī)解決專業(yè)領(lǐng)域問題的能力，必然會提高工作效率，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益，這是用人單位最關(guān)心的問題。

應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的“三位一體”包括知識、技能和素質(zhì)。個人素質(zhì)是否高，在于能否具備把所學(xué)知識和技能應(yīng)用到解決專業(yè)領(lǐng)域問題的能力，如果所學(xué)知識不能用于解決任何問題，學(xué)生會感覺索然無味。計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個領(lǐng)域都發(fā)揮了極大的作用，但是，對每個專業(yè)的學(xué)生來說，作用到底體現(xiàn)在什么地方，需要教師作為一個領(lǐng)路人指引其找到突破口。

2 研究內(nèi)容

2.1 根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的定位，改革課程教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育的定位是配合其他專業(yè)學(xué)科的教學(xué)。目前還沒有一種具有專業(yè)特色的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教材。教師要想突出專業(yè)特色，對現(xiàn)行教學(xué)內(nèi)容的改革顯得尤為重要，這也是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育必須優(yōu)先解決的問題。目前，廣東石油化工學(xué)院計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系結(jié)構(gòu)如表1所示。

以生物技術(shù)專業(yè)為例，教材的選擇應(yīng)該兼顧學(xué)生的知識背景和學(xué)習(xí)興趣，盡量選擇有生物專業(yè)背景的作者撰寫的教材，其優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）生物專業(yè)背景的作者能夠從他們自己的知識體系出發(fā)，闡述計(jì)算機(jī)方法和技術(shù)如何用于生物數(shù)據(jù)的處理；

（2）生物專業(yè)背景的作者了解生物專業(yè)的學(xué)生需要哪些基本的計(jì)算機(jī)知識。

在授課過程中，針對學(xué)生的特點(diǎn)綜合使用多本教材更能達(dá)到預(yù)期效果，但就目前我們的研究所知，符合專業(yè)需求的、可借鑒的國內(nèi)外相關(guān)教材比較少。

筆者建議先以程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程為例，以點(diǎn)帶面，綜合剖析人才培養(yǎng)方案，充分發(fā)揮本課程對支撐該專業(yè)學(xué)生素質(zhì)和能力培養(yǎng)的核心作用，著重于專業(yè)領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用改革課程教學(xué)內(nèi)容。

2.2 按照為專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的理念，對教學(xué)目標(biāo)的研究

目前，國內(nèi)外大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的發(fā)展有兩個重要趨勢，一是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論開始引入非專業(yè)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，二是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)開始與專業(yè)課程內(nèi)容結(jié)合。因此，對于新型的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，我們必須重新認(rèn)識、定位與設(shè)計(jì)，研究的教學(xué)目標(biāo)是：

（1）讓學(xué)生學(xué)習(xí)和理解數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。他們可能在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中見過這些內(nèi)容，但并不能深刻理解，更沒有將它們應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)分析過程中。

（2）學(xué)習(xí)如何將計(jì)算技術(shù)“運(yùn)用”于分析和解決那些只用分析技術(shù)很難或不可能解決的問題。

（3）學(xué)會如何“應(yīng)用”計(jì)算機(jī)技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)世界中專業(yè)領(lǐng)域問題，并將認(rèn)識到專業(yè)領(lǐng)域中由于計(jì)算機(jī)的局限性所不能解決的一些突出性問題。

2.3 對課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)和研究endprint

程序設(shè)計(jì)的目的是提供一種廣義的解決問題的技能，可以用在任何編程設(shè)計(jì)應(yīng)用中。在傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，一般按照數(shù)據(jù)類型、操作符、分支語句、循環(huán)語句、輸入輸出、模塊化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的順序教學(xué)并舉例說明。這種過程周期較長，而且實(shí)驗(yàn)課程難以安排。教學(xué)實(shí)踐表明，過多的抽象概念和理論只會在學(xué)生和教師之間豎起高墻。

此外，在講授專業(yè)應(yīng)用案例中，教師應(yīng)盡可能利用學(xué)生熟悉的語言進(jìn)行教學(xué)，可以參考情境概念教學(xué)中所應(yīng)用的不同案例：物理學(xué)專業(yè)喜歡使用力學(xué)的例子討論速度和加速度；化工專業(yè)可能討論反應(yīng)速率和動態(tài)均衡。對這些例子進(jìn)行分析和理解后，教師可以進(jìn)行再抽象，從中提取這些現(xiàn)象所依賴的數(shù)據(jù)規(guī)律。實(shí)際上，這些從專業(yè)分支得出的案例和基礎(chǔ)知識，很容易同計(jì)算的概念結(jié)合。

2.4 對教學(xué)方法和教學(xué)模式的研究

大多數(shù)教學(xué)活動主要以教師講解為主，學(xué)生的思考很少，很多問題學(xué)生知其然卻不知其所以然，應(yīng)用能力不好。為了提高教學(xué)質(zhì)量，很多教師對教學(xué)活動進(jìn)行改革，提出任務(wù)驅(qū)動法、情景教學(xué)法、問題教學(xué)法等，還有的教學(xué)改革是從課程建設(shè)角度來進(jìn)行的，包括課程內(nèi)容的補(bǔ)充完善、實(shí)訓(xùn)案例擴(kuò)充、加強(qiáng)師生互動等方面進(jìn)行教學(xué)的深度探索。此外為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，基于網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行的教學(xué)改革也越來越多。

2.5 重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，對設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的研究

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要以專業(yè)實(shí)踐為突破口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐教學(xué)交融、相長。就生物專業(yè)而言，實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。例如，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)技術(shù)和方法在生物數(shù)據(jù)處理過程中的舉足輕重的作用。從實(shí)驗(yàn)課中，他們可以領(lǐng)略到計(jì)算機(jī)技術(shù)的魅力，并堅(jiān)定學(xué)好計(jì)算機(jī)知識的信念。

2.6 對引入競賽機(jī)制的研究

一般來說，企業(yè)在面試員工的時候，最先接觸的是學(xué)生的成績和各項(xiàng)獲獎資料，獲獎學(xué)生在同等條件下會被用人單位優(yōu)先錄用，但如果大學(xué)4年下來，學(xué)生說不出做過什么，也沒有證據(jù)證明自己做得有多好，企業(yè)在選擇優(yōu)秀人才的時候會無所適從，往往依靠院系推薦，而推薦的學(xué)生又未必是適合企業(yè)文化的。但是有了獲獎資料作為參考，企業(yè)很容易判斷學(xué)生學(xué)過什么課程知識、對哪方面比較感興趣、有什么長處、合適在什么崗位工作、是不是有上進(jìn)心，這些都有助于企業(yè)順利招收合適的員工。

我們希望合理設(shè)計(jì)與專業(yè)相關(guān)的競賽選題，該項(xiàng)內(nèi)容可以放在學(xué)期末最后幾周進(jìn)行。競賽作品的制作和開發(fā)，是知識的綜合運(yùn)用、實(shí)踐、創(chuàng)新的過程，有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、目的性、實(shí)踐性。競賽必然包含證書和獎品，證書是大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入企業(yè)的敲門磚，獎品則是對自己的努力、能力和付出的肯定，在一個富有挑戰(zhàn)性的競賽中獲得榮譽(yù)和獎勵，不僅讓學(xué)生感覺學(xué)有所得，也會極大地增強(qiáng)學(xué)生的自信心，不斷挑戰(zhàn)自我，積極向更深更廣的領(lǐng)域探索。

2.7 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程交流服務(wù)平臺，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的研究

團(tuán)隊(duì)合作非常重要，因此我們希望構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)課程交流服務(wù)平臺，所有獲獎作品都上傳到該平臺上供全校學(xué)生學(xué)習(xí)，在平臺上不定期組織獲獎學(xué)生在線交流和答疑，培養(yǎng)學(xué)生的服務(wù)意識。

通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)課程交流服務(wù)平臺，不同專業(yè)學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)，興趣相同的學(xué)生會很自然地融合和溝通。在溝通的同時，一些綜合素質(zhì)較高并且志同道合的學(xué)生會慢慢凝聚成一支或幾支學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)潛力大的骨干隊(duì)伍，這些隊(duì)伍必然會在校內(nèi)受到廣泛關(guān)注，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的示范作用和影響力，有助于促進(jìn)學(xué)風(fēng)的整體提升。同時，團(tuán)隊(duì)還可以創(chuàng)辦工作室，承接校內(nèi)外項(xiàng)目，為將來創(chuàng)業(yè)就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.8 對構(gòu)建CCAI（云計(jì)算輔助教學(xué)）資源平臺的研究

云計(jì)算輔助教學(xué)（Cloud Computing AssistedInstruction，簡稱CCAI）是將各種教學(xué)服務(wù)（如服務(wù)器、帶寬、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源乃至技術(shù)資源等）遷移到云端，學(xué)習(xí)者可以隨時隨地登錄云端獲取學(xué)習(xí)資源、制定學(xué)習(xí)計(jì)劃、保存私人數(shù)據(jù)等各項(xiàng)云服務(wù)，進(jìn)行個性化的自主移動學(xué)習(xí)。

圖1是“云教育”平臺關(guān)系結(jié)構(gòu)。“云教育”平臺上沒有“教師”與“學(xué)生”之分，他們的關(guān)系是平等的，共同作為平臺的主體。平臺體現(xiàn)了“信息民主化”，教師作為“知識來源”的作用將部分由網(wǎng)絡(luò)替代，學(xué)生也是資源的提供者；教師既可在真實(shí)的學(xué)校中，也可在虛擬的網(wǎng)絡(luò)中體現(xiàn)教師的角色行為。平臺的“資源”“習(xí)題”和實(shí)時互動等功能，能很好地輔助學(xué)習(xí)。

云計(jì)算輔助教學(xué)平臺有利于學(xué)校節(jié)約經(jīng)費(fèi)，有利于教師構(gòu)建自己的個性化網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)環(huán)境、開展個性化網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)活動、增強(qiáng)師生互動、完善課程特色教學(xué)建設(shè)、提高教學(xué)質(zhì)量，有利于學(xué)生搭建個人學(xué)習(xí)環(huán)境、規(guī)劃和管理個人學(xué)習(xí)、自由選擇所需學(xué)習(xí)資源和服務(wù)、自主制定學(xué)習(xí)計(jì)劃和學(xué)習(xí)進(jìn)度，促進(jìn)學(xué)生高級思維能力和群體智慧發(fā)展。

2.9 對改革考核體系的研究

廣東石油化工學(xué)院計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的考核方式較單一。筆者建議在引入競賽機(jī)制的基礎(chǔ)上，讓每個學(xué)生從“成果展示+論文+模擬答辯+PPT演示+個人風(fēng)采”幾個方面制作視頻并傳到網(wǎng)絡(luò)平臺上，邀請有關(guān)部門的教師和相關(guān)院系的學(xué)生等分配賬號，按照規(guī)定的評分標(biāo)準(zhǔn)，在某個時間內(nèi)登錄平臺打分，課程教師的評分占30%，學(xué)生的評分占30%，其他評分占40%。

論文要求學(xué)生提交作品文字說明，訓(xùn)練學(xué)生的表達(dá)能力和邏輯思維，增強(qiáng)與他人溝通交流的能力，有利于建構(gòu)新信息和修正舊信息。個人風(fēng)采包括作者完成競賽選題過程中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，模擬答辯、視頻制作等都要求學(xué)生親力親為，激發(fā)他們的創(chuàng)造力和合作精神，還可以間接學(xué)習(xí)視頻制作軟件Premiere和音頻制作軟件Cool edit等。

2.10 對教學(xué)改革出現(xiàn)的問題的研究

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)為專業(yè)服務(wù)的重新定位使得教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)多方面問題。分析這些問題并探索解決措施，是推進(jìn)結(jié)合專業(yè)教學(xué)的必要途徑，典型問題如下。

（1）教學(xué)內(nèi)容選擇上如何找到最佳結(jié)合點(diǎn)，如何刪掉一些與該專業(yè)結(jié)合不緊密的內(nèi)容，但又能保持內(nèi)容體系的完整性。

（2）如何與專業(yè)課教師溝通，如何建立教師考評機(jī)制。

（3）如何建立有效的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制。

3 結(jié)語

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)以其特殊的優(yōu)勢以及作為現(xiàn)代高科技在各專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的廣泛性，定位于服務(wù)其他專業(yè)學(xué)科的教學(xué)，在教學(xué)中努力把專業(yè)前景、專業(yè)研究方向、專業(yè)發(fā)展和未來融入到教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中。除了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，很多其他課程都可以圍繞專業(yè)開展教學(xué)，讓學(xué)生整個大學(xué)期間都在濃厚的專業(yè)氛圍內(nèi)完成學(xué)業(yè)并深刻感受每門基礎(chǔ)課程帶給專業(yè)課程的輔助性效果。

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（編輯：孫怡銘）endprint