劉才華 姜洋 李俊生

摘? 要： 針對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程如何賦能，以及如何適應(yīng)計(jì)算機(jī)新技術(shù)升級(jí)要求的問(wèn)題，分析計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革必要性。從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和目標(biāo)考核方面介紹計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)的改革方案，通過(guò)實(shí)踐說(shuō)明教學(xué)改革效果。文章所做的有益探索，可為其他公共計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程提供改革思路。

關(guān)鍵詞： 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ); 賦能教育; 課程建設(shè); 計(jì)算機(jī)新技術(shù); 混合教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G434? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2020）12-114-04

Abstract： Aiming at the issues of how to make the college basic computer courses enabling， and make the courses adapt to the requirements of the upgrading of new computer technology， this paper analyzes the necessity of the reform of computer basic courses. The reform scheme with blended teaching of computer basic course is introduced from the aspects of teaching objectives， teaching contents， teaching mode and objective assessment， and the effect of teaching reform through practice is described. The beneficial exploration in this paper can provide reform ideas for other public computer basic courses.

Key words： college computer fundamentals; enabling education; courses construction; new computer technology; blended teaching mode

0 引言

為了應(yīng)對(duì)新一輪工業(yè)革命與產(chǎn)業(yè)變革對(duì)高等教育的挑戰(zhàn)，成果導(dǎo)向教育已經(jīng)逐漸成為多個(gè)國(guó)家教育改革的主流理念[1]。成果導(dǎo)向核心內(nèi)涵之一就是強(qiáng)調(diào)能力本位，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。我國(guó)正在推進(jìn)的教育工程認(rèn)證、新工科等教育改革，均強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，提升學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)，形成了以賦能教育為核心的新一輪教育改革大潮[2-4]。賦能即賦予對(duì)象能力或者能量，教師必須對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計(jì)適宜的教育結(jié)構(gòu)來(lái)保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，也帶動(dòng)了教育改革的發(fā)展，以“云大物移智鏈”等為代表的計(jì)算機(jī)科學(xué)新技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)新技術(shù)革命的核心競(jìng)爭(zhēng)力。2017年7月國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確國(guó)家正在推動(dòng)人工智能相關(guān)學(xué)科發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新等，以期各領(lǐng)域向智能化躍升，爭(zhēng)取在未來(lái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，帶動(dòng)新一輪產(chǎn)業(yè)變革。2019年10月，習(xí)近平在中央政治局集中學(xué)習(xí)中指出，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。新一代的計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)涉及多個(gè)行業(yè)的革新，是未來(lái)多個(gè)專業(yè)學(xué)生需要了解的基本技術(shù)。

1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程現(xiàn)狀分析

大學(xué)計(jì)算機(jī)課程，是面向全校非計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程，肩負(fù)著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)傳遞、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技能培養(yǎng)以及計(jì)算思維能力培養(yǎng)的重要使命。課程目前存在以下問(wèn)題：

1.1 教學(xué)方法注重知識(shí)傳遞

在知識(shí)爆炸的年代，知識(shí)正在指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，教師無(wú)法傳授全部的知識(shí)給學(xué)生。同時(shí)，現(xiàn)代社會(huì)獲取信息知識(shí)的途徑豐富，學(xué)生完全有能力自主學(xué)習(xí)一部分知識(shí)。本文針對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)的傳遞方式，以及學(xué)生能力培養(yǎng)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，83.34%的學(xué)生更傾向于能力的培養(yǎng)和提升，而不是單純的被傳授知識(shí)?？梢?jiàn)學(xué)生的思維方式已經(jīng)發(fā)生了改變，更注重在學(xué)習(xí)過(guò)程中能否獲得分析、歸納、解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)能力。但僅僅鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力還是不夠的，應(yīng)充分發(fā)揮課程作用，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、信息素養(yǎng)、計(jì)算思維等多維能力的全面提升。

1.2 教學(xué)內(nèi)容需與時(shí)俱進(jìn)

目前針對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的改革多在改革教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容雖然不盡相同，但是大同小異，并無(wú)根本性的改變。新時(shí)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)也應(yīng)該隨著技術(shù)的更新普及而更新。同時(shí)，新技術(shù)的變革往往伴隨的不是單一行業(yè)而是全行業(yè)的變革與知識(shí)更新，即計(jì)算機(jī)知識(shí)具有全行業(yè)屬性，新技術(shù)可以應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)。我們也要結(jié)合課程、專業(yè)進(jìn)行人工智能等新技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的補(bǔ)充，盡量提升各行業(yè)人才對(duì)計(jì)算機(jī)新技術(shù)的認(rèn)知水平。

1.3 混合教學(xué)模式需要完善

隨著計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育改革的發(fā)展以及MOOC等教學(xué)方式的普及，很多學(xué)校的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程均采用開放課程的方式來(lái)上課，MOOC形式教學(xué)要求學(xué)生具備較好的自我管理能力。隨之而來(lái)的問(wèn)題是很多學(xué)生并未按照要求進(jìn)行學(xué)習(xí)，實(shí)際教學(xué)效果很差。因此，需要對(duì)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)更加完善立體化，通過(guò)多種手段來(lái)保證教學(xué)效果。

教育理念改革熱潮以及新技術(shù)的快速發(fā)展對(duì)大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)模式、教學(xué)手段以及教學(xué)內(nèi)容均提出了新的要求。教學(xué)理念要與國(guó)家政策方針保持一致性，教學(xué)模式手段要與時(shí)俱進(jìn)，教學(xué)內(nèi)容要滿足各行業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí)升級(jí)需求。因此，以賦能為目標(biāo)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程改革具有重要的研究意義。

2 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革方案

2.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

根據(jù)所述改革方向，可以將大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)為3個(gè)，主要注重學(xué)生的賦能培養(yǎng)，具體如下：

⑴ 計(jì)算機(jī)知識(shí)掌握能力。具體包括了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)與計(jì)算機(jī)研究新熱點(diǎn)，了解計(jì)算機(jī)安全知識(shí);掌握計(jì)算機(jī)編碼知識(shí);理解計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí);了解網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí);掌握利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的獲取、處理和呈現(xiàn)方法;理解人工智能技術(shù)基本理論和實(shí)際應(yīng)用;理解大數(shù)據(jù)技術(shù)基本理論和實(shí)際應(yīng)用;理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基本理論和實(shí)際應(yīng)用。

⑵ 培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、信息組織能力、計(jì)算機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用能力，提高信息素養(yǎng)。這部分主要通過(guò)大規(guī)模在線課堂以及翻轉(zhuǎn)課堂形式實(shí)現(xiàn)。

⑶ 培養(yǎng)計(jì)算素養(yǎng)，逐步構(gòu)建計(jì)算思維能力。要培養(yǎng)學(xué)生基本的算法與編程思維進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生分析和解決問(wèn)題能力，構(gòu)建計(jì)算機(jī)思維能力。

2.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，在總課時(shí)不變的情況下，重新設(shè)定的教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方式見(jiàn)表1，保留大部分的教學(xué)內(nèi)容，將部分教學(xué)內(nèi)容挪到SPOC上學(xué)習(xí)，教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的監(jiān)督。同時(shí)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂方式進(jìn)一步檢驗(yàn)相應(yīng)知識(shí)的學(xué)習(xí)。最后，增加12學(xué)時(shí)的新技術(shù)講座內(nèi)容，并鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)新技術(shù)相關(guān)知識(shí)。

2.3 教學(xué)模式設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)內(nèi)容所設(shè)計(jì)的一種混合教學(xué)模式如圖1所示。教學(xué)方法主要包括SPOC教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)做、翻轉(zhuǎn)課堂以及新知識(shí)的講解。

⑴ SPOC教學(xué)主要通過(guò)MOOC方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生的網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可以充分利用碎片化的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師對(duì)教學(xué)中的問(wèn)題有集中的答疑講解。教師注重學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，并結(jié)合其平時(shí)表現(xiàn)與期末考試的成績(jī)，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。通過(guò)自主的在線學(xué)習(xí)不僅鍛煉了學(xué)生自我管理、自主學(xué)習(xí)能力，還使學(xué)生可以很好地利用碎片化的時(shí)間，提升時(shí)間管理能力。

⑵ 實(shí)驗(yàn)實(shí)做環(huán)節(jié)則主要針對(duì)Office操作以及Python編程部分制作一些操作案例。雖然學(xué)生平時(shí)接觸辦公軟件較多，但是學(xué)生只會(huì)一些基礎(chǔ)的功能，缺少對(duì)辦公軟件高級(jí)功能的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。辦公軟件的系統(tǒng)使用可以提升學(xué)生對(duì)辦公軟件的掌握程度，大幅提升工作效率。同時(shí)，通過(guò)對(duì)算法與編程的實(shí)際練習(xí)促進(jìn)學(xué)生具備分析、解決乃至評(píng)價(jià)更新問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)具體的案例，可以完成必備技能及計(jì)算思維能力的培養(yǎng)。

⑶ 翻轉(zhuǎn)課堂的部分，通過(guò)設(shè)計(jì)與SPOC教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的擴(kuò)展性題目，考察學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握能力。通過(guò)分組匯報(bào)的形式，學(xué)生經(jīng)歷了協(xié)作搜集、討論、歸納到最后講解的信息處理全過(guò)程，可以全面提升學(xué)習(xí)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及信息素養(yǎng)能力。

⑷ 新技術(shù)講解，采用講座普及的方式，因?yàn)樾录夹g(shù)往往缺少系統(tǒng)的信息材料，需要由老師來(lái)進(jìn)行信息的歸納形成針對(duì)學(xué)生講座性質(zhì)的導(dǎo)論式課程，通過(guò)學(xué)習(xí)新技術(shù)擴(kuò)展了同學(xué)們的視野，并鼓勵(lì)學(xué)生將新技術(shù)與自身專業(yè)知識(shí)融合進(jìn)行創(chuàng)新提高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)提升。

2.4 課程目標(biāo)達(dá)成考核設(shè)計(jì)

課程的評(píng)價(jià)由平時(shí)成績(jī)、平時(shí)課堂表現(xiàn)以及期末考試三個(gè)部分組成，具體見(jiàn)表2。

3 教學(xué)改革效果分析

經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的教學(xué)改革之后，學(xué)生考試成績(jī)由原來(lái)的平均成績(jī)66分，方差9.23，變?yōu)槠骄?9.65，方差8.87。兩次考試均為上機(jī)考試，學(xué)生從題庫(kù)隨機(jī)抽取題目，具有很好的可比性。兩年的翻轉(zhuǎn)課堂平均成績(jī)、平時(shí)成績(jī)基本持平。究其原因可能是以下幾點(diǎn)：①翻轉(zhuǎn)課堂效果好，學(xué)生開闊了眼界，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣;②對(duì)于實(shí)驗(yàn)作業(yè)以及MOOC要求更嚴(yán)格，確保了學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握;③通過(guò)對(duì)新技術(shù)的講解，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自身專業(yè)思考“人工智能+”等概念，思考未來(lái)計(jì)算機(jī)與自身專業(yè)的融合發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)的熱情。

對(duì)本次教學(xué)方式實(shí)施之后學(xué)生的考試成績(jī)情況進(jìn)行了相應(yīng)的分析，具體課程目標(biāo)的達(dá)成度如圖所示。課程目標(biāo)1：達(dá)成度為83.1% ，表明本班學(xué)生已經(jīng)掌握計(jì)算機(jī)的基本概念、原理，能夠動(dòng)手操作，仍需加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)新技術(shù)的掌握。課程目標(biāo)2：達(dá)成度為85.6%，表明學(xué)生信息素養(yǎng)方面有顯著提升，制作文稿質(zhì)量也較上年有提升，自主學(xué)習(xí)保持的比較好。在下輪課程的實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該增加一些信息新技術(shù)講解與應(yīng)用教學(xué)環(huán)節(jié)。課程目標(biāo)3：該課程目標(biāo)主要是通過(guò)實(shí)際操作以及python初步編程來(lái)達(dá)成的，達(dá)成度顯示為89.7%，說(shuō)明學(xué)生可以很好地使用算法基本理論進(jìn)行簡(jiǎn)單編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)于學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)。下一步要增加問(wèn)題的復(fù)雜度，提升學(xué)生解決更復(fù)雜問(wèn)題的能力。

對(duì)授班級(jí)進(jìn)行了課程設(shè)置情況的調(diào)查，共收到92份有效的課程評(píng)價(jià)反饋，具體情況見(jiàn)表5。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)：①在教學(xué)內(nèi)容方面90%同學(xué)認(rèn)為增加新的內(nèi)容帶來(lái)了益處，希望增加相關(guān)新技術(shù)的學(xué)習(xí);②在教學(xué)方式方面，大約83.34%以上的同學(xué)是認(rèn)同MOOC/SPOC的上課方式，說(shuō)明目前MOOC已經(jīng)得到了大部分同學(xué)的認(rèn)可，但是要做好答疑的環(huán)節(jié);另外同學(xué)認(rèn)為可以提升自己的能力，主要的提升在于時(shí)間管理能力以及自主學(xué)習(xí)能力;③67.78%的同學(xué)認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂確實(shí)帶來(lái)了能力的提升，主要的能力提升在于團(tuán)隊(duì)協(xié)作、搜集整理信息以及匯報(bào)交流。翻轉(zhuǎn)課堂的方式有待設(shè)計(jì)更好的方式方法保證翻轉(zhuǎn)課堂的質(zhì)量。本文搜集了學(xué)生對(duì)于新技術(shù)的感興趣程度，按照感興趣程度分別為人工智能90%，大數(shù)據(jù)74.4%，物聯(lián)網(wǎng)56.67%，云計(jì)算55.56%，區(qū)塊鏈31.11%。有趣的是學(xué)生對(duì)新技術(shù)的感興趣程度與新技術(shù)的流行程度是相關(guān)的，但是部分新技術(shù)學(xué)生可以查閱的資料有限，教師需要進(jìn)行必要的講授。

4 結(jié)束語(yǔ)

混合模式的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法，通過(guò)SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂+案例實(shí)做+新技術(shù)講座的方式，既保證了教學(xué)過(guò)程中學(xué)生能力的培養(yǎng)又兼顧了學(xué)生對(duì)于知識(shí)升級(jí)的需求。除了教學(xué)模式方法，在配套的學(xué)生評(píng)價(jià)部分設(shè)計(jì)了相應(yīng)的考核方式，以保證新教學(xué)模式下學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)流程設(shè)計(jì)獲得了學(xué)生的認(rèn)可，并以較高的達(dá)成度完成了所設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)。

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