大学计算机基础课程与专业应用结合的教学研究

赖锦辉

摘要：阐述大学计算机基础课程教学与专业结合教学的可能性和必要性，提出具体的研究方向和内容，结合广东石油化工学院的实际工作，说明这种结合教学的效果，介绍此方法为其他基础课程与专业结合教学研究提供的辐射、示范作用。

关键词：卓越工程师；三位一体；翻转课堂模式；云计算辅助教学

1 专业应用结合教学的可能性与必要性

1.1 可能性

数据库技术、专家系统、机器学习和模式识别、软件工程及网络技术等都在生物学中有广泛的应用，因此我们强调计算机基础教育应该为专业服务，若抛开专业理论，独立地讲计算机基础知识，学生根本没有体会到计算机技术带来的辅助性效果，必然对课程产生“无用论”思想和抵触情绪。掌握现代计算机工具是所有专业的必然要求，计算机基础课程教学面向全校所有院系专业学生，如何把专业应用、专业研究方向、专业发展和未来融入到教学内容设计过程中，是我们要把握的重点。对于学生而言，一方面他们可以体会到如何利用计算机解决专业领域问题，一方面又意识到计算机学科的知识和技术具有广阔的应用舞台，同时，也将激励学生努力学好计算机科学技术，为今后学科领域的应用奠定基础。

1.2 必要性

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，工程师的类型主要分为应用型、设计型和研究型三种。应用型工程师主要在现场从事产品的生产、营销、服务或工程项目的施工、运行、维护；设计型工程师主要从事产品或工程项目的设计与开发：研究型工程师主要从事复杂产品或大型工程项目的研究、开发以及工程科学的研究。应用型工程师主要在本科阶段培养，设计型工程师主要在硕士阶段培养，研究型工程师主要在博士阶段培养。

以应用型工程师为培养目标的工科院校本科毕业生应达到的知识、能力与素质要求摘要如下：

（1）掌握扎实的专业知识，了解本专业的发展现状和趋势；

（2）具有综合运用本专业所学科学理论方法和技术手段分析并解决本专业工程实际问题的能力，能够参与生产及运作系统的设计，并具有运行和维护能力；

（3）具有较强的创新意识和进行产品开发和设计、技术改造与创新的能力；

（4）具备获取专业前沿信息和终身学习的能力

从培养应用型工程师角度出发，计算机基础课程教学应该围绕如何阐述专业知识、如何将计算机技术代人解决专业问题展开，不仅要培养学生的计算机素养，更应该让学生学会将计算机技术作为一种辅助工具去解决专业领域问题。

工学结合是将专业学习、能力训练与实际工作经历结合在一起，把学生推向市场。一般来说，用人单位并不希望花钱对新职员提供计算机技能的培训，而是希望毕业生在校期间就能掌握所需知识，更期望求职的毕业生能较好地掌握信息技术，以便在工作中结合专业岗位有效地开展应用，提高工作效率。计算机技术因其实用性和有效性，已经渗透到了每一个专业领域，为解决专业问题提供极大的帮助。掌握计算机解决专业领域问题的能力，必然会提高工作效率，为企业创造更大的效益，这是用人单位最关心的问题。

应用型人才培养目标的“三位一体”包括知识、技能和素质。个人素质是否高，在于能否具备把所学知识和技能应用到解决专业领域问题的能力，如果所学知识不能用于解决任何问题，学生会感觉索然无味。计算机技术在各个领域都发挥了极大的作用，但是，对每个专业的学生来说，作用到底体现在什么地方，需要教师作为一个领路人指引其找到突破口。

2 研究内容

2.1 根据计算机基础教育的定位，改革课程教学内容

计算机基础教育的定位是配合其他专业学科的教学。目前还没有一种具有专业特色的计算机基础课程教材。教师要想突出专业特色，对现行教学内容的改革显得尤为重要，这也是计算机基础教育必须优先解决的问题。目前，广东石油化工学院计算机基础课程体系结构如表1所示。

以生物技术专业为例，教材的选择应该兼顾学生的知识背景和学习兴趣，尽量选择有生物专业背景的作者撰写的教材，其优点在于：

（1）生物专业背景的作者能够从他们自己的知识体系出发，阐述计算机方法和技术如何用于生物数据的处理；

（2）生物专业背景的作者了解生物专业的学生需要哪些基本的计算机知识。

在授课过程中，针对学生的特点综合使用多本教材更能达到预期效果，但就目前我们的研究所知，符合专业需求的、可借鉴的国内外相关教材比较少。

笔者建议先以程序设计基础课程为例，以点带面，综合剖析人才培养方案，充分发挥本课程对支撑该专业学生素质和能力培养的核心作用，着重于专业领域的计算机技术应用改革课程教学内容。

2.2 按照为专业培养目标服务的理念，对教学目标的研究

目前，国内外大学计算机基础课程的发展有两个重要趋势，一是计算机基础理论开始引入非专业的计算机基础教学，二是计算机基础教学开始与专业课程内容结合。因此，对于新型的计算机基础课程，我们必须重新认识、定位与设计，研究的教学目标是：

（1）让学生学习和理解数据分析基础。他们可能在专业课程学习中见过这些内容，但并不能深刻理解，更没有将它们应用于现实数据分析过程中。

（2）学习如何将计算技术“运用”于分析和解决那些只用分析技术很难或不可能解决的问题。

（3）学会如何“应用”计算机技术解决现实世界中专业领域问题，并将认识到专业领域中由于计算机的局限性所不能解决的一些突出性问题。

2.3 对课程内容的设计和研究endprint

程序设计的目的是提供一种广义的解决问题的技能，可以用在任何编程设计应用中。在传统的程序设计教学过程中，一般按照数据类型、操作符、分支语句、循环语句、输入输出、模块化、数据结构的顺序教学并举例说明。这种过程周期较长，而且实验课程难以安排。教学实践表明，过多的抽象概念和理论只会在学生和教师之间竖起高墙。

此外，在讲授专业应用案例中，教师应尽可能利用学生熟悉的语言进行教学，可以参考情境概念教学中所应用的不同案例：物理学专业喜欢使用力学的例子讨论速度和加速度；化工专业可能讨论反应速率和动态均衡。对这些例子进行分析和理解后，教师可以进行再抽象，从中提取这些现象所依赖的数据规律。实际上，这些从专业分支得出的案例和基础知识，很容易同计算的概念结合。

2.4 对教学方法和教学模式的研究

大多数教学活动主要以教师讲解为主，学生的思考很少，很多问题学生知其然却不知其所以然，应用能力不好。为了提高教学质量，很多教师对教学活动进行改革，提出任务驱动法、情景教学法、问题教学法等，还有的教学改革是从课程建设角度来进行的，包括课程内容的补充完善、实训案例扩充、加强师生互动等方面进行教学的深度探索。此外为了提高学生的自主学习能力，基于网络平台进行的教学改革也越来越多。

2.5 重视实验环节，对设计实验内容的研究

实验内容的设计要以专业实践为突破口，实现计算机实践教学与专业实践教学交融、相长。就生物专业而言，实验显得尤为重要。例如，使学生了解计算机技术和方法在生物数据处理过程中的举足轻重的作用。从实验课中，他们可以领略到计算机技术的魅力，并坚定学好计算机知识的信念。

2.6 对引入竞赛机制的研究

一般来说，企业在面试员工的时候，最先接触的是学生的成绩和各项获奖资料，获奖学生在同等条件下会被用人单位优先录用，但如果大学4年下来，学生说不出做过什么，也没有证据证明自己做得有多好，企业在选择优秀人才的时候会无所适从，往往依靠院系推荐，而推荐的学生又未必是适合企业文化的。但是有了获奖资料作为参考，企业很容易判断学生学过什么课程知识、对哪方面比较感兴趣、有什么长处、合适在什么岗位工作、是不是有上进心，这些都有助于企业顺利招收合适的员工。

我们希望合理设计与专业相关的竞赛选题，该项内容可以放在学期末最后几周进行。竞赛作品的制作和开发，是知识的综合运用、实践、创新的过程，有很强的系统性、目的性、实践性。竞赛必然包含证书和奖品，证书是大学毕业后进入企业的敲门砖，奖品则是对自己的努力、能力和付出的肯定，在一个富有挑战性的竞赛中获得荣誉和奖励，不仅让学生感觉学有所得，也会极大地增强学生的自信心，不断挑战自我，积极向更深更广的领域探索。

2.7 构建网络课程交流服务平台，培养学生团队合作精神的研究

团队合作非常重要，因此我们希望构建一个网络课程交流服务平台，所有获奖作品都上传到该平台上供全校学生学习，在平台上不定期组织获奖学生在线交流和答疑，培养学生的服务意识。

通过构建网络课程交流服务平台，不同专业学生可以发现自己的兴趣点，兴趣相同的学生会很自然地融合和沟通。在沟通的同时，一些综合素质较高并且志同道合的学生会慢慢凝聚成一支或几支学习能力强、学习潜力大的骨干队伍，这些队伍必然会在校内受到广泛关注，从而产生强烈的示范作用和影响力，有助于促进学风的整体提升。同时，团队还可以创办工作室，承接校内外项目，为将来创业就业打下坚实的基础。

2.8 对构建CCAI（云计算辅助教学）资源平台的研究

云计算辅助教学（Cloud Computing AssistedInstruction，简称CCAI）是将各种教学服务（如服务器、带宽、软件系统、数据资源乃至技术资源等）迁移到云端，学习者可以随时随地登录云端获取学习资源、制定学习计划、保存私人数据等各项云服务，进行个性化的自主移动学习。

图1是“云教育”平台关系结构。“云教育”平台上没有“教师”与“学生”之分，他们的关系是平等的，共同作为平台的主体。平台体现了“信息民主化”，教师作为“知识来源”的作用将部分由网络替代，学生也是资源的提供者；教师既可在真实的学校中，也可在虚拟的网络中体现教师的角色行为。平台的“资源”“习题”和实时互动等功能，能很好地辅助学习。

云计算辅助教学平台有利于学校节约经费，有利于教师构建自己的个性化网络辅助教学环境、开展个性化网络辅助教学活动、增强师生互动、完善课程特色教学建设、提高教学质量，有利于学生搭建个人学习环境、规划和管理个人学习、自由选择所需学习资源和服务、自主制定学习计划和学习进度，促进学生高级思维能力和群体智慧发展。

2.9 对改革考核体系的研究

广东石油化工学院计算机基础课程的考核方式较单一。笔者建议在引入竞赛机制的基础上，让每个学生从“成果展示+论文+模拟答辩+PPT演示+个人风采”几个方面制作视频并传到网络平台上，邀请有关部门的教师和相关院系的学生等分配账号，按照规定的评分标准，在某个时间内登录平台打分，课程教师的评分占30%，学生的评分占30%，其他评分占40%。

论文要求学生提交作品文字说明，训练学生的表达能力和逻辑思维，增强与他人沟通交流的能力，有利于建构新信息和修正旧信息。个人风采包括作者完成竞赛选题过程中的点点滴滴，模拟答辩、视频制作等都要求学生亲力亲为，激发他们的创造力和合作精神，还可以间接学习视频制作软件Premiere和音频制作软件Cool edit等。

2.10 对教学改革出现的问题的研究

计算机基础教学为专业服务的重新定位使得教学实践过程中出现多方面问题。分析这些问题并探索解决措施，是推进结合专业教学的必要途径，典型问题如下。

（1）教学内容选择上如何找到最佳结合点，如何删掉一些与该专业结合不紧密的内容，但又能保持内容体系的完整性。

（2）如何与专业课教师沟通，如何建立教师考评机制。

（3）如何建立有效的教学质量监督机制。

3 结语

大学计算机基础教学以其特殊的优势以及作为现代高科技在各专业领域应用的广泛性，定位于服务其他专业学科的教学，在教学中努力把专业前景、专业研究方向、专业发展和未来融入到教学内容设计过程中。除了计算机基础课程，很多其他课程都可以围绕专业开展教学，让学生整个大学期间都在浓厚的专业氛围内完成学业并深刻感受每门基础课程带给专业课程的辅助性效果。

参考文献：

[1]于啸，张喜海，孙红敏.计算机专业生物信息学课程建设探新[J].高教研究与评估，2010（7）：64-65.

[2]郑莉.漫谈计算机基础教育[J].计算机教育，2007（1）：60-61.

[3]崔刚，陆勇.面向“卓越工程师”培养的工科院校实践教学体系之架构[J].江苏高教，2012（5）：97-99.

[4]曲明哲，解海.卓越工程师培养方案与社会需求适应性的研究[J].黑龙江高教研究，2012（8）：135-137.

[5]张凯，姜振鹏.工学结合人才培养模式改革的探索与实践[J].教育与职业，2008（29）：43-44.

[6]刘彦姝，朱澍清，李志勇.“教—训—产”三位一体的高技能人才培养模式研究[J].科技促进发展，2011（2）：102-103.

（编辑：孙怡铭）endprint