| 标题 | 新工科视野下高校公共计算机课程教学改革探究 |
| 范文 | 胡章荣 摘要：计算机课程教学改革一直致力于经济发展的需要，力求为经济发展提供动力。本文以高校计算机基础课程改革为例，论述了高校工程教育类人才培养的紧迫性，及在新工科视野下如何构建高校计算机基础课程，培养具有工程思维和实践能力创新性人才。 关键词：计算机基础；课程改革；新工科 中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）11-0126-02 随着以新业态、新技术、新产业、新模式为主要特征的四新经济迅猛发展，给传统工科教育带来了全新挑战[1]。为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造 2025”等一系列国家战略。2017年2月以来，教育部在复旦大学召开高等工程教育发展战略研讨会，并与参会的30所高校达成 “复旦共识”，之后，又下发了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》《新工科研究与实践项目指南》等通知，要求各高校加快推进新工科建设。 我国工程教育与新兴产业和新经济发展存在脱节的现状[2]，特别是在大数据、云计算、物联网、网络空间安全、人工智能智慧城市、卫星网络、工业互联网、无人机产业、机器人产业、增强现实、混合现实、虚拟现实、边缘计算、5G/6G智慧农业、智慧林业、智慧医疗、智能机械…等新型产业领域人才供给严重不足。这些新型领域都可以通过先进的计算机技术给予解决，大学计算机课程作为计算机教育的重要组成部分，不仅要培养学生的基本信息技术素养，而且还应培养学生应用信息技术对复杂工程问题进行预测、模拟和求解的能力。培养大批具有较强行业背景知识、工程实践能力、胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才。因此，在新工科视野下，探索更科学的教学理论、教学模式、教学设计，以及科学的实施教学过程，成为现代大学计算机课程改革的重要任务[3]。 1 计算机课程改革的迫切性 计算机公共课是一门面向高校一年级学生开设的课程，主要培养学生对计算机的应用能力和实践能力。目前针对理工科类学生开设的课程主要是《C语言程序设计》《VB程序设计》《VF程序设计》等，这些课程知识陈旧、内容较多、语法复杂、内容枯燥，教育教学理念陈旧，难以激发学生的学习兴趣，与新产业和新经济发展的需求严重脱节，计算机课程迫切需要改革。 1）信息化社会变革与产业升级的压力 信息化的变革，特别是计算机科学的发展推动了工程科学的快速发展，促进了多学科间的融合，催生了以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济，给经济转型升级带来了新机遇。计算机科学不仅自身得到了快速发展，催生了大数据、云计算、人工智能等新学科，同时也融合到其他学科中，推动了其他学科取得了新的发展。但受到教育模式的限制，我国工程教育规模世界第一，但工程人才培养质量还处于世界末端，人才缺口严重，据报道，2020年，新一代信息技术产业、新材料、电力装备、高档数控机床和机器人技术相关专业将成为最大的人才缺口专业，特别是信息技术领域的才缺口有 750 万人，2025 年会达到 950 万人[4]，在国际竞争中处于劣势地位。只有加强培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高的人才，突破了核心关键技术，中国才能在未来全球创新生态系统，构筑先发优势，占据战略制高点[5]。 2）专业、校企、新旧内容的交叉融合 社会需要的是既具备专业理论知识，又具有实践技能的一专多通型人才。只有改变传统教学模式，根据社会发展的需求，深化产教融合、校企合作、协同育人，增强学生就业创业能力，加强前沿理论知识的学习，加强实践能力培养才能促进新经济，新产业的转型升级。然而，当前我国教育缺乏标准，教育理念、教学模式依旧保守，工程教育理科化倾向严重，重理论轻实践，重科研论文产出轻实践技能培养，导致学生人文素养、心理素质、沟通能力、动手能力，自主学习能力、创新能力都较差，难于适应企业和社会的需要。 3）具有持续竞争力的人才培养目标 当今国与国之间的竞争是人才的竞争，归根结底是教育的竞争，只有持续培养有新技术，具备创新能力的人，才能使自己处在国际竞争中的制高点。特别是在新技术不断涌现、旧技术不断被更替的信息技术领域，更需要培养大批自学能力强、适应能力和创新能力都较强的人才。计算机基础是一门实践性很强的课程，在教学过程中应该培注重培养学生的实践能力和学习兴趣，提高学生的自主学習能力。我国计算机课程改革从计算思维到新工科，教学形式从MOOC到翻装课堂，再到数据精准驱动，其目的是培养具有创新思维的工程实践性人才，但是由于起步晚，深受传统教学理念的影响，效果不明显。因此，在新工科背景下加强计算机课程教学改革，探索新工科人才培养方案，培养具有国际竞争力的人才十分迫切。 2 新工科背景下计算机课程改革方向 在新工科背景下培养满足企业、社会需求，具有持续国际竞争力的计算机人才，需要找准定位，认清方向，从教学内容、教学侧重点、教学方式三个方面对教学进行改革。 1）教学内容要改革 由于长久以来形成的惯性思维，计算机基础教学部门往往一成不变地讲授既定的课程内容，在各专业制定或调整专业人才培养方案时，较少从专业建设目标的角度设置课程内容，依旧重理论轻实践。理论知识大都覆盖计算机软硬件系统、多媒体技术、数据库技术、通信与网络技术、算法与程序、信息安全等，授课内容基本上是相关领域的浓缩版，难以深入展开[6]。实践部分则主要是OFFICE基本操作或简单程序设计，难以培养学生的工程思维、系统思维和创新思维，难以激发学生后期的继续学习的兴趣，甚至使学生产生学而无用的想法。致力于新工科人才的培养，在计算机基础课程中应该加大对新领域新技术的普及，让学生认识到计算机技术应用之广泛，技术之强大，并通过具体应用项目案例，培养学生的计算思维和工程实践思维，激发学生的学习兴趣。 2）教学模式要改 长期以来高校计算机课程形成了采用“计算机 + 投影仪”的方式形成以“学科理论知识教”为主，“日常办公软件”操作为辅的教学模式。课堂中以教师讲解为主，学生不能根据教师的讲解进行实施操作，缺乏参与性、积极性和互动性，导致学生对理论知识掌握不牢，实践能力不强。围绕解决问题、项目实施形成新的课程链，将传统课程结构的公共基础课、专业基础课、专业课“阶梯型”模式转变为“情境化”的工程教育课程结构。课堂教学应改变教师讲，学生听的模式，转变教育理念，充分發挥教师的引领作用，调动学生的积极性，以案例驱动的教学方式，让学生积极参与到项目实施过程中。通过项目来巩固理论知识，激发对新知识新技术的学习，课后还结合了课外科技活动、技能竞赛和创新创业大赛等活动培养学生的实践能力和工程思维能力。 3）教学评价方式要改革 教学考核是一个重要的环节，是检验教师教学能力和学生是否达到学习效果的重要手段，直接制约着教师教学计划的制定。传统的考核以学术论文、教学工作量为依据对教师考核，按照期末考试成绩和平时作业完成情况对学生进行考核。考核方式单一、死板，不利于教学的实施，在对教学目标提出更高的条件下，教学方式也必须发生改变。在新工科背景下，应注重教师实践能力的培养，引进教师要注重其学科背景交叉性、知识结构互补性、工作经历多样性、发展潜力可塑性等，缺乏实际生产经验的教师不能堪当工程教育重任，建构工科教师到企业任职、聘请一线工程技术人员承担教学任务等人事制度。对教师的应摒弃为论文是重，以完成任务的多少为指标的考核方式，根据不同学科特色制定不同的评价方案。对学生而言，应该加强对实践能力的评价，细化实验类型，将实验分为验证型实验、仿真型实验、综合性实验、创新型实验等，对于结果的评价要从解题思路、实验方法、创新思维、团队协作等方面进行。 3 课程体系构建 在“新工科”的指导下，需要培养学生的计算思维和工程思维，当前开设的《C语言程序设计》、《VB程序设计》等课程偏向于语法基础，不能很好与新型产业相结合，而Python作为一门高级语言，具有语法简单、功能强大、开源免费等，被广泛应用到数据分析、数据处理、数据挖掘、人工智能等领域，深受大众的热爱。近几年Python在数据分析/大数据分析、人工智能基础与应用、基本的综合计算系统（Web/VR/嵌入式等）三个领域得到了快速发展和广泛应用，而这些领域的研究始终都贯穿着数据分析的全过程，因此在计算机基础课程建构中，Pytho大数据分析及应用课程首先应让学生明白大数据与云计算、物联网，人工智能等概念间的区别，并通过具体应用案例分析说明数据分析的基本流程和应用价值。其次对Python语法特点进行讲解，简要介绍Python 的基本语法和编程工具，如 Python 编程环境的搭建 、基本数据类型、表达式、运算符、程序调试等。然后重点分析python的复杂数据结构操作，如元祖、字典、列表、数组、异常处理、面向对象编程等。学完基本语法后，以数据挖掘的过程为轴，重点讲授python数据获取，数据格式转换、数据清洗、数据存储等方面的知识。最后，以综合实践应用能力培养为目标，重点培养学生的实践能力和工程思维能力 ，因而课程主要以数据分析为例，对网络爬虫概念 、非结构化文本数据处理、语法解析、文本提取、数据清洗等进行介绍。虽然知识点较多，但是python语言简单的语法和强大的开源库可以减轻学习者的压力，对激发学生的学习兴趣，培养创新能力和工程实践能力有较大的帮助。 4 总结 本文以新工科为背景，分析了新经济发展下对新型工科人才培养的要求，结合我国在工程教育领域人才培养方面的问题和压力，提出了新工科背景下课程改革的必要性。并以大学计算机基础课程为例，分析了新工科理念下的人才培养模式与传统人才培养模式存在较大的冲突，必须改变传统的教学内容、教学模式和教育理念。以python 语言代替其他程序设计语言，构架新工科背景下的公共大学计算机课程。 参考文献： [1] 唐小勇，吴 帆.面向新工科的《Python 大数据分析及应用》课程知识体系浅析考索[J].探微，2018（40）. [2] 崔庆玲，刘善球.中国新工科建设与发展研究综述[J].世界教育信息，2018（4）. [3] 李江华，赵金龙，崔玉文.新工科背景下工科高校大学计算机课程建设研究[J].教育现代化，2018（46）. [4] 光明网.“新工科”新在哪儿[EB/OL]. http：//edu.cnr.cn/list/20170403/t20170403_523690794.shtml，2017-04-03. [5] 胡波，冯辉，韩伟力，徐雷.加快新工科建设，推进工程教育改革创新[J].复旦教育论坛，2017（2）：20-27. [6] 崔建峰，陈克忠，黄智云.新工科视角下地方高校计算机基础课程改革[J].黑龙江教育 2019（3）. 【通联编辑：张薇】 |
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