張曉明，魏戰(zhàn)紅

（北京石油化工學(xué)院 信息工程學(xué)院，北京 102617）

0 引言

計算機專業(yè)導(dǎo)論是計算機專業(yè)第一學(xué)期的專業(yè)基礎(chǔ)課，必修類型。作為專業(yè)導(dǎo)論課，該課不同于大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程，也不同于學(xué)科前沿講座，更不是專業(yè)核心課程的簡版介紹。在引興趣、打基礎(chǔ)和問方向等方面，人們賦予了該課程許多期待，使得該課程的定位比較難以把握，教學(xué)內(nèi)容差異大。為此，人們在課程教學(xué)中提出了許多思路，也設(shè)計了許多不同的目標(biāo)。文獻[1]針對MOOC平臺上大學(xué)計算機基礎(chǔ)相關(guān)課程做了分析，特別是比較了11門課程的5個方面內(nèi)容，包括基本情況、開課情況、參考資料、授課大綱和考核方式。在教學(xué)大綱方面，這7門課程主要包含計算機和計算思維、數(shù)制和信息編碼、計算機系統(tǒng)組成、操作系統(tǒng)、算法和程序設(shè)計、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)等模塊。在考核方式上，約73% 的課程采用多元化的考核評價體系，成績由單元測驗、單元作業(yè)、考試、課堂討論等構(gòu)成，而其中的計算機專業(yè)導(dǎo)論MOOC課程[2]的定位較高，其教學(xué)內(nèi)容包括了10講，分別是①計算機、計算與計算思維；②符號化、計算化與自動化；③馮·諾依曼計算機；④現(xiàn)代計算機；⑤由機器語言到高級語言；⑥程序與遞歸：組合—抽象—重復(fù)—構(gòu)造；⑦算法—程序與計算系統(tǒng)之靈魂；⑧難解性問題求解——遺傳算法示例；⑨計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科；⑩計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。同時，選擇Python語言，給出了3次實踐編程內(nèi)容。文獻[3]針對計算機大類招生、分流培養(yǎng)的背景，提出了計算機雙導(dǎo)論課的改革思路，建立了計算機大類導(dǎo)論課和基于C的單片機系統(tǒng)應(yīng)用特色專業(yè)導(dǎo)論課，其基于Arduino開發(fā)套件的學(xué)習(xí)興趣導(dǎo)向做法值得借鑒。文獻[4]針對當(dāng)前導(dǎo)論課程的教學(xué)困難，提出采用以虛擬實驗方法輔助“教”和“學(xué)”的課程改革方案，學(xué)生能夠選修11個虛擬實驗進行自我訓(xùn)練。文獻[5]將課程分為課堂教學(xué)和實踐教學(xué)兩個部分，各占 32 個學(xué)時。課堂教學(xué)分為計算機基礎(chǔ)、學(xué)科知識及課程體系、學(xué)科典型問題、學(xué)科方法論、社會和職業(yè)道德5個模塊，實踐教學(xué)則以計算機基礎(chǔ)操作為主，主要分為 Windows 操作系統(tǒng)的使用、辦公自動化套裝軟件的使用、電子郵件軟件的設(shè)置和使用及在國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet）上瀏覽查找信息的操作、常用應(yīng)用軟件的使用4個模塊。每個模塊分為必做項目和提高項目，以針對不同基礎(chǔ)的學(xué)生開展實驗教學(xué)活動?？梢娖湔n堂教學(xué)內(nèi)容清晰豐富，但實踐教學(xué)偏操作型實驗，缺乏設(shè)計能力的訓(xùn)練。

1 課程規(guī)劃設(shè)計

按照2018版培養(yǎng)方案的總學(xué)時要求，計算機專業(yè)導(dǎo)論課程一共只有32學(xué)時，占2學(xué)分，其中授課20、實驗12學(xué)時。本課程在學(xué)科領(lǐng)域、核心課程體系、能力素質(zhì)要求、技術(shù)發(fā)展等方面都需要給新生鋪墊，既有理論教學(xué)，也有實踐教學(xué)和企業(yè)認識實習(xí)。

1.1 課程目標(biāo)設(shè)計

基于調(diào)研分析和學(xué)生畢業(yè)要求，設(shè)計以下能力作為課程目標(biāo)。

（1）通過計算機專業(yè)領(lǐng)域知識學(xué)習(xí)，培養(yǎng)專業(yè)興趣，具有互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下計算機系統(tǒng)的綜合認知能力。

（2）通過學(xué)習(xí)計算機技術(shù)標(biāo)準規(guī)范以及實踐訓(xùn)練，能夠具有良好的計算機職業(yè)素養(yǎng)，并增強計算機系統(tǒng)保護和信息安全防范意識。

（3）通過課堂學(xué)習(xí)和企業(yè)認識實習(xí)，能夠追蹤計算機領(lǐng)域發(fā)展動態(tài)和行業(yè)需求，并不斷適應(yīng)發(fā)展需要，增強自我學(xué)習(xí)能力。

同時，本課程所承載的畢業(yè)要求指標(biāo)點分布在1.5、8.3、12.2這3方面，其與課程目標(biāo)的關(guān)系見表1。

表1 畢業(yè)要求指標(biāo)點和課程目標(biāo)的對照表

導(dǎo)論課程以課堂講授、實驗、企業(yè)認識實習(xí)和課外作業(yè)等教學(xué)方式，采用多媒體手段輔助教學(xué)，并輔以課堂問答和練習(xí)、小組發(fā)言等互動模式。

此外，本課程另有附加8學(xué)時，組織學(xué)生去往中關(guān)村軟件園開展企業(yè)認識實習(xí)。以我校為例，基于我校與中關(guān)村軟件園共同建立的國家級工程實踐教育中心，為了培養(yǎng)大一新生的職業(yè)體驗感和專業(yè)興趣，經(jīng)過校企雙方形成的長期合作協(xié)議，我們每年都在導(dǎo)論課后期組織全體計算機專業(yè)大一學(xué)生，到軟件園開展認識實習(xí)，通過觀摩軟件園前沿技術(shù)、參觀園區(qū)企業(yè)、聆聽主題講座和撰寫認識實習(xí)報告等活動，以響應(yīng)課程目標(biāo)3的要求。

1.2 課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

計算機專業(yè)導(dǎo)論課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計是個難點，在符合課程目標(biāo)的前提下，一定要考慮學(xué)生的成果獲得感和專業(yè)興趣點。如何設(shè)計這些教學(xué)內(nèi)容，并采用合適的教學(xué)方式，使所有學(xué)生通過一定的努力都能夠達到畢業(yè)要求。

在本課程所分配的3個畢業(yè)要求指標(biāo)點中，重點難點之一是“8.3 具有良好的計算機工程職業(yè)素養(yǎng)”。按中國知網(wǎng)，職業(yè)素養(yǎng)定義為：“職業(yè)素養(yǎng)是指職業(yè)內(nèi)在的規(guī)范和要求，是在職業(yè)過程中表現(xiàn)出來的綜合品質(zhì)，包含職業(yè)道德、職業(yè)技能、職業(yè)行為、職業(yè)作風(fēng)和職業(yè)意識等方面?！焙芏嗥髽I(yè)界人士認為，職業(yè)素養(yǎng)至少包含2個重要因素：敬業(yè)精神及合作的態(tài)度。計算機工程職業(yè)素養(yǎng)需要落實到計算機工程領(lǐng)域的知識、能力和素質(zhì)方面，通過課堂教學(xué)、課外作業(yè)和實驗等多方面，讓學(xué)生們耳濡目染。

進一步，針對指標(biāo)點“12.2 能夠追蹤計算機領(lǐng)域發(fā)展動態(tài)和行業(yè)需求，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力”進行分析。其內(nèi)容包括2個方面：一是“能夠追蹤計算機領(lǐng)域發(fā)展動態(tài)和行業(yè)需求”，二是“有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力”，需要落實到具體教學(xué)環(huán)節(jié)中。

（1）在課堂教學(xué)中，通過學(xué)科專業(yè)來介紹課程體系、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、最新計算機技術(shù)等。數(shù)據(jù)庫技術(shù)將涵蓋關(guān)系型和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，多媒體技術(shù)將覆蓋音視頻技術(shù)應(yīng)用設(shè)計和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的了解。

（2）通過布置網(wǎng)絡(luò)MOOC課程作業(yè)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代計算機系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫、人工智能技術(shù)等最新內(nèi)容。此外，通過企業(yè)實習(xí)，讓學(xué)生親自接觸企業(yè)環(huán)境、觀摩軟件園企業(yè)的最新產(chǎn)品，在職業(yè)發(fā)展和專業(yè)學(xué)習(xí)上形成明確的目標(biāo)和真實的動力。

最后是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，面對廣泛應(yīng)用的微信等社交媒體軟件，作為導(dǎo)論課程，就應(yīng)該及早地為學(xué)生普及網(wǎng)絡(luò)知識，并通過學(xué)生自身的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)頁設(shè)計訓(xùn)練，去更好地應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而響應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點1.5的要求。

課堂教學(xué)內(nèi)容見表2。

表2 計算機專業(yè)導(dǎo)論課教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

1.3 實驗項目設(shè)計

實驗項目的設(shè)計既要滿足課程目標(biāo)要求，激發(fā)學(xué)生的設(shè)計興趣，又要具有先導(dǎo)性，為后續(xù)課程服務(wù)。面對3個畢業(yè)要求指標(biāo)點目標(biāo)，可以設(shè)計3個實驗項目：個人網(wǎng)頁設(shè)計、計算機應(yīng)用系統(tǒng)模型設(shè)計和多媒體制作，分別對應(yīng)指標(biāo)點1.5、8.3和12.2，都是4學(xué)時的設(shè)計性實驗。除基本的4學(xué)時外，實驗項目2和3都需要學(xué)生在課外繼續(xù)完成。

具體實驗順序、工具軟件和主要實驗內(nèi)容安排如圖1所示。

1）計算機應(yīng)用系統(tǒng)模型設(shè)計。

圖1 計算機專業(yè)導(dǎo)論課程的實驗項目方案

對于計算機專業(yè)而言，繪制流程圖、功能框圖和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖等模型是基本功，在后續(xù)許多涉及算法設(shè)計、程序設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的課程中，都需要學(xué)生能夠熟練計算機建模。此外，許多程序設(shè)計和軟件類課程，都離不開界面需求分析和設(shè)計。因此，在導(dǎo)論課程中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用建模能力，形成基本的職業(yè)技能素養(yǎng)就顯得非常必要。

2）多媒體制作。

該實驗容易引發(fā)學(xué)生的設(shè)計興趣，并通過更新工具軟件鍛煉學(xué)生的自行設(shè)計能力。實驗要求學(xué)生制作自己的音頻、視頻、圖像等多媒體素材，最終形成不超過30秒的個人視頻介紹文件，且要有背景音樂，從而形成音頻錄制和處理、圖像編輯處理和視頻制作的能力。鼓勵學(xué)生不斷使用最新技術(shù)和合理的展現(xiàn)方式，去制作自己的多媒體宣傳作品。

3）個人網(wǎng)頁設(shè)計。

本實驗以學(xué)生個人信息為背景，通過網(wǎng)頁設(shè)計，展現(xiàn)學(xué)生個人信息、愛好特長和家鄉(xiāng)風(fēng)貌等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和交流能力；同時，通過挖掘個人信息和家鄉(xiāng)特色，懂得熱愛家鄉(xiāng)，完善自我。

1.4 學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價

為了實現(xiàn)課程目標(biāo)，設(shè)計“3個作業(yè)、3個實驗、1個測驗、1個實習(xí)”的考核方式，簡稱“3311”。具體教學(xué)環(huán)節(jié)與畢業(yè)要求指標(biāo)點的對應(yīng)關(guān)系見表3。

表3 計算機專業(yè)導(dǎo)論課程與畢業(yè)要求的關(guān)系

（1）課外作業(yè)。課外作業(yè)的主題比較豐富，供學(xué)生選擇，比如計算機系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括購建的私有云大數(shù)據(jù)實驗教學(xué)系統(tǒng)，以及阿里云、高校邦和慕課平臺，學(xué)生自行在課外學(xué)習(xí)所選定的課程并提交學(xué)習(xí)報告。

（2）課堂測驗。教師通過藍墨云網(wǎng)絡(luò)平臺，提前設(shè)置好題庫，以客觀題為主。在課堂上稍作安排好座位，就可以組織學(xué)生隨堂測試，通過手機限時答題。學(xué)生通過手機得到的考題順序是隨機的，且題量比較大，所以學(xué)生只能自行作答。一旦測試時間完成，教師能夠立即獲得測驗結(jié)果及其成績分布情況，并及時反饋問題所在。

（3）實驗考核。在建模實驗中，最吸引學(xué)生的是界面設(shè)計，采用墨刀工具軟件，能夠高效率地進行各種軟件界面設(shè)計。

在多媒體制作實驗中，音頻錄制和處理模塊對絕大多數(shù)新生來說是陌生的。從實驗效果看，學(xué)生們通過Audition工具進行錄音和裁剪等處理，表現(xiàn)出極大的興趣。在個人網(wǎng)頁設(shè)計方面，要求學(xué)生至少設(shè)計 5 個頁面。由于網(wǎng)頁的布局和多媒體鏈接等影響因素較多，所以該實驗需要綜合考核學(xué)生網(wǎng)頁的設(shè)計思路、展示特點和瀏覽效果。在實驗中，教師應(yīng)通過示例設(shè)計和網(wǎng)頁模板引入等方式，幫助學(xué)生盡快形成整體設(shè)計效果。

（4）認識實習(xí)。作為本課程的考核環(huán)節(jié)之一，每年通過校企合作方式，我們統(tǒng)一組織全體計算機專業(yè)的大一新生，前往中關(guān)村軟件園開展企業(yè)認識實習(xí)。經(jīng)過周密安排，會組織學(xué)生分別參觀軟件園展廳、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)園和園區(qū)企業(yè)，感受IT先進技術(shù)和企業(yè)群氛圍。隨后，全體聆聽講座，師生互動。實習(xí)內(nèi)容豐富，生動活潑，引人入勝，得到大家的一致好評。在隨后的認識實習(xí)報告中，學(xué)生們能夠很好地表達出真實感受，并對專業(yè)的認識和行業(yè)發(fā)展有更加清晰的了解。這種認識和思想轉(zhuǎn)變的效果，的確在企業(yè)現(xiàn)場會比在學(xué)校教室好得多。

2 結(jié)語

我校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)定位是高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，2018年通過了教育部工程教育專業(yè)認證。幾年來針對計算機專業(yè)導(dǎo)論課程做了比較全面的改革和實踐。從課程目標(biāo)上，沒有照搬國外大學(xué)的學(xué)術(shù)型教學(xué)內(nèi)容，而是以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評價方式等方面不斷改進，建立了理論與實踐相結(jié)合、學(xué)校和企業(yè)相結(jié)合的綜合教學(xué)機制?；趯I(yè)認證標(biāo)準進行計算機專業(yè)導(dǎo)論課程改革，緊緊圍繞著OBE理念，為學(xué)生提供了3方面能力指標(biāo)的綜合教學(xué)實踐。按照4種評價類型和“3311”教學(xué)方式，有力地支撐了所分配指標(biāo)的實現(xiàn)，教學(xué)模式已趨于成熟。課程達成度計算結(jié)果達到了0.80，為不斷持續(xù)改進提供了可靠的保證。