張 莉

（中國農業(yè)大學 信息與電氣工程學院，北京 100083）

0 引 言

互聯網信息大數據時代，伴隨人工智能、大數據技術、機器學習、云計算、智慧教育等新技術的快速發(fā)展，信息科學融合教育教學的創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求增加。隨著“互聯網+教育”的發(fā)展，“AI+教育”“VR+教育”等新技術、新理念和新方法不僅對信息技術深度融合教育人才培養(yǎng)提出更高要求，也對計算機教育科學研究提出了新課題[1]。

以往計算機教育在深度融合教育科學等交叉研究方面存在局限，難有突破性的教育研究成果能夠及時跟隨國家發(fā)展戰(zhàn)略而推廣。國家自然科學基金委員會聯合教育部，自2018年起在國家自然科學基金委信息學部增設了F07“交叉學科中的信息科學”目錄，下設F0701“教育信息科學與技術”二級申請代碼及10個三級目錄研究方向，開啟我國信息技術與教育深度融合科學研究的新起點，翻開了我國教育科學研究歷史性的一頁，也為計算機教育科學研究帶來新的機遇[2]。

首批增設的教育信息科學與技術目錄，把解決信息技術融合教育問題的關鍵，轉向運用自然科學研究的理論、技術和方法，探索教育科學研究的新課題、新領域和新方向，以適應國家發(fā)展戰(zhàn)略對科技強國創(chuàng)新人才培養(yǎng)的迫切需要。如何凝練已有研究基礎，凝聚教育科研創(chuàng)新合力，共同探索信息技術與教育深度融合研究的新領域和新方向，是新時代國家戰(zhàn)略發(fā)展帶來的新機遇，也是提升信息科學創(chuàng)新人才培養(yǎng)以及計算機教育研究水平必須面臨的新課題和新挑戰(zhàn)[3]。

1 凝練研究基礎，從提高教學質量到建設創(chuàng)新人才培養(yǎng)教育體系

改革開放以來，我國計算機教育歷經了不同階段技術發(fā)展的教育教學改革與建設，積累了大量的教學改革研究成果和建設經驗。以往高校計算機教育主要結合本校實際教學改革需要，以提高教學質量和人才培養(yǎng)目標為核心，跟隨計算機技術發(fā)展，進行學科建設等研究探索與實踐，具有一定的教育教學研究和發(fā)展建設基礎。

1.1 計算機教育教學改革建設實踐與發(fā)展

高校計算機教育教學研究與發(fā)展的各個階段，都伴隨著計算機新技術和現代教育技術的快速發(fā)展。教育教學新理念新方法的不斷發(fā)展，對于人才培養(yǎng)和教育教學質量，又不斷提出新課題新目標。計算機教育教學研究，首先應從教學內容、教材建設、教學方法、課程體系、培養(yǎng)方案，到教學評估、工程教育專業(yè)認證等各方面，作系統(tǒng)規(guī)劃和設計，更多是圍繞人才培養(yǎng)方案和提高教學質量，從課堂教學、實驗教學到網絡輔助教學、MOOC/SPOC在線課程建設及混合式教學等各個教學環(huán)節(jié)，開展各階段探索研究與實踐。

實際上，教育要以人為本，信息技術與教育教學深度融合帶來的教育領域變革，最直接的反映就是課堂教學方式方法和教育理念的結構性變革。目前OBE（Outcome-based Education）產出導向型教育模式在國內得到廣泛重視和較多的實踐應用，其基本理念是將傳統(tǒng)以教為中心的教育教學模式，轉變?yōu)橐詫W為中心的教育教學模式，使學習者由被動受眾轉換為主動學習的主體，有利于調動學習的主觀能動性。通常在混合式教學實踐中采用OBE設計模式，一般包括為學習者設定課堂教學成果目標、組織達成相應能力目標的教學活動、制訂科學合理的評價指標、獲得教學過程中的各種數據，并借助軟件工具進行統(tǒng)計分析，建設形成教學質量保障體系。

未來計算機教育不僅是教育教學內容的更新與變革，還要結合“互聯網+教育”“AI+教育”“VR+教育”等智慧型信息技術教育學習手段，激發(fā)學習者的學習動力，提升創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力，從而提高整體學習質量。

1.2 構建互聯網+教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)教育質量保障體系

現代高等教育要培養(yǎng)新時代具有創(chuàng)新意識和能力的綜合型人才，要在不同的教育層次達到預期知識結構和能力結構的目標，就需要研究建立不同的課程體系結構，實施科學完整的課程教育教學體系。例如以互聯網+教育教學優(yōu)質精品資源建設共享為基礎，構建以學生學習為中心的多樣化混合式教學模式，以豐富課堂教學內容和形式，提高教學質量，其課程體系與教學建設的基本流程見圖1。

圖1 構建人才培養(yǎng)目標課程體系與教學建設基本流程

計算機教育教學質量體現在人才培養(yǎng)方面，就是培養(yǎng)學生掌握計算機科學與技術綜合素質能力、未來學習與發(fā)展能力，包括培養(yǎng)方案的實施、教學任務的全面完成和學生整體能力的全面提高等。其中教學任務的全面完成，是指根據培養(yǎng)方案和教學大綱，學生能掌握計算機科學與技術相關知識的基礎理論要點及系統(tǒng)應用技能，要特別注重培養(yǎng)學生的綜合素質與能力，而不是把教學任務單純看作知識的單向傳授和灌輸。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》指出：“提高人才培養(yǎng)質量，牢固確立人才培養(yǎng)在高校工作中的中心地位，著力培養(yǎng)信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創(chuàng)新人才，創(chuàng)立高校與科研院所、行業(yè)、企業(yè)聯合培養(yǎng)人才的新機制[4]?！?/p>

計算機教育不僅是“教書”，也是“育人”。教育產出質量與商品生產質量類似，完成每項工作都要有質量問題，要生產制作合格產品，必須有質量管理保障體系。教學質量是衡量學生“產品”和教學工作“生產”優(yōu)劣程度的標尺，教學質量可分為學生“產品”質量和教學工作“生產”質量。產品的質量取決于整個教學工作質量，而教學工作質量最終要體現在學生“產品”質量上。教書育人與生產物品不同的是，育人是通過教育發(fā)展人的智力與豐富人的知識、經驗；物品在生產過程中增加了其價值，但在使用過程中逐漸磨損消耗其價值，物在使用中消耗至盡；而人在工作中潛力會不斷被挖掘，智力會越來越發(fā)展，知識與經驗會越來越豐富。

在教育的諸多發(fā)展過程中，互聯網+教育是推進多樣化創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有力助手?；ヂ摼W融合信息技術教育的許多優(yōu)勢，可提供快速有效的教學手段、學習工具和互聯網數據；可共享豐富的優(yōu)質教育教學資源，構建以學為中心的多樣化混合式教學模式；利用互聯網先進的教育技術輔助教學，還可以提高學習效率等。在“言傳身教”文化傳承育人方面，課堂教學面對面交流的優(yōu)勢也是無法取代的，傳統(tǒng)教育可以利用互聯網+教育先進的技術手段和工具，以更高視野設計人才培養(yǎng)教育目標，推動教育創(chuàng)新理念用于實際教學，以適應國家發(fā)展戰(zhàn)略需要，在平衡教育發(fā)展、提高整體教育水平的教育科學研究中有所作為。

對于學習評價標準的建設，依據布魯姆掌握學習理論，學習掌握情況可以用學習達成度來量度。根據布魯姆在“認知領域”教育目標的分類，分有知識（knowledge）、領會（comprehension）、應用（application）、分析（analysis）、綜合（synthesis）、評價（evaluation）幾方面。其中評價是認知領域教育目標的最高層次，要求不憑直觀感受觀察表象作出評判，要用理性對事物本質作出有價值、有說服力的評判，是綜合了內在與外在信息資料對客觀事實形成的評價。實踐中通常進行學科建設、教學評估、工程教育專業(yè)認證等，也會從“產品”或畢業(yè)生畢業(yè)要求達成度等進行評估。

創(chuàng)新人才培養(yǎng)教育“產品”，不僅要在學校學習期間的教學管理中檢驗是否合格，更要在社會發(fā)展使用中檢驗培養(yǎng)質量的高低。因此，教學質量管理是教育教學創(chuàng)新全過程的系統(tǒng)管理，關鍵是教學質量管理標準化，建立教學質量評測標準和科學的評價體系，奠定新時代創(chuàng)新人才培養(yǎng)學科交叉融合教育教學體系建設的重要基礎。

2 凝聚教育科研創(chuàng)新合力，共同探索學科交叉融合新領域

信息科學融合教育科學發(fā)展，帶來信息技術融合教育教學理念的發(fā)展變革，也帶來計算機教育的科學研究新課題。以往教育者更多地用社會科學的模式和方法研究教育，現在要用研究自然科學的理論與方法，系統(tǒng)研究學科融合教育教學和創(chuàng)新人才培養(yǎng)教育教學體系建設，必須要凝聚具有不同學科背景的科學研究創(chuàng)新隊伍，發(fā)揮各自研究所長，共同探討計算機教育科學研究新課題。通常高校教師在應聘入職或資格認證時，要求有不同程度的教育學和教育心理學方面的培訓學習基礎。信息科學與教育深度融合研究，需要凝聚具有不同學科研究背景的創(chuàng)新力量形成合力，無論是在新課程、新專業(yè)培養(yǎng)方案，還是學科融合創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學體系，抑或新的研究方向等建設方向。這將有利于對信息學科融合教育教學關鍵問題的系統(tǒng)研究，凝聚學科交叉融合教育科研隊伍，也有利于“雙一流”學科建設科研教學的融合建設。

2.1 信息科學技術與各學科交叉滲透發(fā)展應用

在大數據信息時代，信息科學與技術在各學科領域交叉滲透，無處不在。因此，新興學科或新技術專業(yè)等都體現出信息技術融合學科交叉的特點，大數據和人工智能等新技術、新專業(yè)領域更亦如此。

大數據技術同樣廣泛用于教育領域。數據科學與大數據技術融合了信息科學、統(tǒng)計學、數學、數據采集行業(yè)領域等學科專業(yè)，支撐大數據專業(yè)建設和人才培養(yǎng)?；ヂ摼W+教育時代，在教育教學信息化建設基礎上，現代教育技術發(fā)展可以為教學過程管理和數據采集提供完整的技術支撐。目前先進的教育平臺不僅提供國內外優(yōu)質課程教學資源，還能提供先進的教育技術支撐和不斷創(chuàng)新的教學輔助工具。

中國農業(yè)大學開放課程平臺在引入教育部在線教育研究中心的研究交流和成果應用平臺學堂在線（www.xuetangx.com）及優(yōu)質課程資源的同時，也分享了該平臺各種研究成果和教育教學先進技術。例如，在教學過程中使用該平臺大數據采集分析工具，可提供數百維度大數據實時分析，還可以將人工智能、機器學習、深度學習等新技術應用到在線教學課程里。除此之外，在實際教學應用過程中，還可以配合學堂在線的新型智慧教學解決方案“雨課堂”移動教學工具，對主講課程所有教學過程，依據實證大數據智能化信息支持，實現教學全過程的管理和支持。完成以學為中心、課堂內外和線上線下高效互動多種模式混合式教學，為學習者提供以學為中心的全新智慧型學習體驗。說到智慧教育，如韋鈺院士所講，智慧教育要有實證研究基礎，大數據來源于實證研究基礎信息才有實際意義，在此基礎上的分析才有實際應用價值。顯然實現智慧教育必然是以學科交叉融合為基礎的。

人工智能學科專業(yè)不僅需要計算機科學相關專業(yè)理論和科學技術，還涉及信息論、控制論、數理邏輯、自動化等。如果用于機器人，還要針對不同用途，涉及生物學、心理學、仿生學、語言學、醫(yī)學、美術學甚至哲學等多門學科融合支撐。試想一個卓越實用的機器人，必然是多種科技與藝術完美結合的優(yōu)秀產物?？萍紡妵搽x不開具有信息科技綜合素質人才的培養(yǎng)，國家已明確提出人工智能國家發(fā)展戰(zhàn)略，信息科技后備人才培養(yǎng)無論在質量、數量和結構上，要及時追趕美國等發(fā)達國家，高校計算機教育研究必將面臨新的課題和挑戰(zhàn)。

2.2 探索學科交叉融合教育研究，促進教育科研創(chuàng)新

學科交叉融合素質教育研究，可借鑒起源于美國的STEAM教育理念。STEAM意味著學科交叉融合的教育思路，得到廣泛認可。STEAM取自科學、技術、工程、藝術、數學5個學科英語單詞的首寫字母，越來越多地為我國教育界借鑒和使用。STEAM注重實踐的綜合學科素質教育，其理念強調人的發(fā)展成功不能只有單一的學科能力，要兼而有之。實際上，在信息技術融合創(chuàng)新發(fā)展的今天，新技術新產品層出不窮，并以各種形式走進學校。知識經濟時代的人才培養(yǎng)目標可以在人生教育的任何一個階段規(guī)劃設計，終身學習是現代人生活的剛需。

事實上，現在有了互聯網+教育豐富的學習資源，借助現代教育技術，人才培養(yǎng)模式也開始多樣化發(fā)展。因而，未來計算機教育人才培養(yǎng)目標，必須是掌握基本理論和多種技術的綜合性人才，才能適應知識經濟時代快速發(fā)展需要。韋鈺院士也提到，要直面信息科學創(chuàng)新人才培養(yǎng)教育的瓶頸和難點問題，其中建立評測標準體系、早期教育、創(chuàng)新人才培養(yǎng)都是教育科學研究的內容[4]。國家基金委副主任高文院士在國家自然科學基金委員會“雙清論壇”報告中指出，教育科學基礎研究的關鍵在于深化學科交叉融合，需要各學科協力攻克教育創(chuàng)新中的關鍵科學問題，充分鼓勵自然科學與人文社會科學等領域研究人員開展交叉研究，共同探索教育科學基礎研究的新概念、新理論、新方法和新技術。

3 探索計算機教育科學研究新方向，共建學科融合創(chuàng)新生態(tài)圈

計算機教育教學隨著新技術和新經濟的快速發(fā)展，人才需求急劇增大，人才培養(yǎng)目標和要求也隨之不斷提升，計算機信息技術融合教育有諸多新課題有待研究和探索。多年來，筆者在主持各種教改立項建設過程中，也參與了各大學術團體的學術論文征集或立項評審等工作，在建設“雙一流”學科評估、工程認證等學科建設中，積極參加國內外各種學術活動，包括學科建設培養(yǎng)方案、課程體系、評價標準建設的研討和課程建設等；在不斷學習研究與建設實踐中，提高教學改革立項建設水平。近年來隨著國內外計算機教育學術交流增多，在學習借鑒的同時，筆者也看到了一些差距和問題。

3.1 國內外創(chuàng)新人才培養(yǎng)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育比較與借鑒

說到創(chuàng)新人才培養(yǎng)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，不得不提到美國的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。哈佛商學院早在1947年就開設了大學創(chuàng)業(yè)教育新企業(yè)管理，經過半個多世紀發(fā)展，形成政府、學校、社會機構等多主體參與的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系；重視精神培育和價值引領，注重國際性和開放性，產學合作廣泛,其建設發(fā)展經驗不僅對我國深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革有一定借鑒意義，對新時代計算機教育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)教育教學改革同樣有實際借鑒意義[5]。

2018年開始，國家自然科學基金委專門開辟了支持教育研究的渠道，這讓傳統(tǒng)教育科學與信息科學、神經科學、認知科學相互交叉研究教育，推動有關教育的科學發(fā)展，國家發(fā)展戰(zhàn)略引導和基金政策支持對信息科學融合教育研究具有重要意義，是計算機教育研究創(chuàng)新發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)。

探索計算機教育科學研究新方向，共同建設學科交叉融合教育科學研究和創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)圈，需要高校共同努力。應借鑒國內外教育創(chuàng)新研究發(fā)展經驗，聯合教育企業(yè)、研究機構，建立高水平教育科學研究學術交流平臺。2017年組建的ACM SIGCSE China，有效開展國內外計算機教育頂尖學術團體和專家學者國際合作與交流，在成功舉辦的ACM圖靈獎50年中國大會（ACM TURC 2017）上，開設了教育研究學術論壇。大會邀請國內外著名計算機學者專家作學術報告，注冊與會6 000余人，學界影響大、效果好。通過廣泛深入的國內外教育研究學術交流與合作，有助于相互借鑒找出優(yōu)勢與差距，推動我國計算機教育深度研究和探討。

3.2 立足本校教育教學研究基礎，共建共享才能共贏

每所高校的計算機教育教學都有適合本校辦學特色的建設基礎，教學建設主要是根據本校人才培養(yǎng)方案，設置專業(yè)培養(yǎng)方向和課程。在以往教育教學改革建設研究和實踐中，對于創(chuàng)新人才培養(yǎng)提高綜合素質能力教育，多以社會科學的模式方法研究探討。隨著新技術新理念的出現，通常會遇到一些技術上的瓶頸問題難以逾越。具體到計算機課程設置和教學方案的設計，也有整體培養(yǎng)方案的各種因素局限，難有適用性好、可復制、可借鑒并易于推廣的突破性教育研究成果，來滿足技術經濟快速發(fā)展對創(chuàng)新人才培養(yǎng)增長需求，進而適應國家總體發(fā)展戰(zhàn)略，引領教育研究走向國際。

中國農業(yè)大學計算機教育教學改革研究建設主要是結合本校教改建設發(fā)展并不斷積累建設完成的，筆者主持完成教改研究立項有20多項，主要依靠團隊協作共同建設，不斷將新技術新理念引入教學研究，也不斷將先進技術研究成果用于教學實踐，使學校計算機教育教學在不斷探索中與時俱進，引領學校教育教學信息化改革建設與實踐，有效完成各階段改革研究、課程體系建設和資源建設，并始終保持在高等教育教學改革發(fā)展建設的前列，獲校級教學成果獎6次，奠定了教育教學改革創(chuàng)新不斷深化研究的基礎。2013年隨MOOC進入中國，借助先進的在線教育教學平臺和先進的教學技術，我們實現了以優(yōu)質精品教學資源建設共享為基礎，構建以學習為中心的多樣化混合式教學模式，見圖2。

圖2 構建以優(yōu)質精品教學資源建設共享為基礎，以學習為中心多樣化混合式教學模式

在計算機課程教學改革建設方面，首先要結合本校教學條件和培養(yǎng)方案，從提高教學質量出發(fā)設計教學方案，制訂課程內容、課程體系、教材建設目標，并完成試題數據庫、評測標準、精品課程、精品教材建設，不斷構建適合新教學平臺的教學模式，實現優(yōu)質精品資源建設共享，完成以學習為中心的MOOC/SPOC教學建設。在中國農業(yè)大學在線開放課程平臺，筆者主編主講的計算機在線課程是學校所有MOOC課程中，唯一由學校教師主編主講的2門MOOC/SPOC課程，目前校內外有30多所SPOC學校共享建設和使用。利用先進的MOOC在線教育平臺，在建設共享課程教學資源的同時，還可共享MOOC平臺先進的教學技術、大數據分析工具和國內外優(yōu)質精品教學資源，實現課堂內外、線上線下多種模式混合式教學，共同開展“基于平臺技術的MOOC資源建設共享及SPOC教學模式實現方法研究與實踐”研究與實踐，在已有的基礎上，進一步開展信息技術與教育教學深度融合的相關研究。

4 結 語

教育是復雜的系統(tǒng)工程，計算機教育不是幾個人、幾門課的堅守。不直面更多亟待研究探索的新課題，就不能滿足新時代快速發(fā)展對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的迫切需求。把握國家發(fā)展戰(zhàn)略在教育信息科學與技術研究領域的新機遇，要共同打造計算機教育科學研究創(chuàng)新生態(tài)圈，共同攻克教育科學研究關鍵科學問題，才能全面提升計算機教育科學研究的建設水平。

信息科學融合教育科學研究，必須凝聚學科交叉融合新的創(chuàng)新合力，才能有實質性創(chuàng)新和突破，包括產學研建設、新型學科建設等，需直面新時代計算機教育新技術和新課題，逾越瓶頸、攻克難關，才會有實質性創(chuàng)新和提升。這不僅是高校在信息科學融合教育方面需要研究解決的問題，也是教師在育人施教方面需要科學系統(tǒng)地研究解決的問題。希望計算機教育各大學術團體、專業(yè)學術期刊和各大出版社，在凝聚學科融合教育研究、引領新時代教育教學研究與創(chuàng)新、開展適合國家發(fā)展戰(zhàn)略的高水平學術研究交流方面，繼續(xù)搭建更多更好的國內外教育創(chuàng)新研究交流平臺。

[1] 中華人民共和國中央人民政府. 習近平: 決勝全面建成小康社會 奪取新時代中國特色社會主義偉大勝利——在中國共產黨第十九次全國代表大會上的報告[EB/OL]. (2017-10-18)[2017-10-27]. http://www.gov.cn/zhuanti/2017-10/27/content_5234876.htm.

[2] 張銘. 計算機教育的科學研究和展望[J]. 計算機教育, 2017(12): 5-10.

[3] 韋鈺. 關注這個新的起點, 關注這個新代碼[EB/OL]. (2017-09-27)[2017-10-28]. http://mp.weixin.qq.com/s/2Z5e3xfYoUeh7YzDg6zn8g.

[4] 中華人民共和國教育部. 國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)[EB/OL]. (2010-07-29)[2017-10-29]. http://www.zjedu.gov.cn/news/16902.html.

[5] 郝杰, 吳愛華, 侯永峰. 美國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系的建設與啟示[J]. 高等工程教育研究, 2016(2): 7-12.