工程教育专业认证背景下《计算机科学导论》的教学实践研究*

韩 丽（郑州轻工业学院计算机与通信学院 河南郑州 450002）

工程教育专业认证背景下《计算机科学导论》的教学实践研究*

韩 丽
（郑州轻工业学院计算机与通信学院 河南郑州 450002）

在工程教育专业认证背景下《计算机科学导论》课程教学实践中存在若干问题，结合本校的现状对该课程的教学内容体系进行了重新的构建研究，以达到产出为导向的教育取向，和以学生为中心的教育理念。

引言

2013年6月，《华盛顿协议》全会一致通过接纳我国为该协议签约成员，华盛顿协议是国际上针对本科工程学历（一般为四年）的资格互认协议，确认由签约成员认证的工程学历基本相同。工程教育专业认证的意义是有利于构建我国工程教育质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量。可以建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系，构建工程教育与企业界的联系机制，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性。可促进我国工程教育的国际互认，提升国际竞争力，认证重点关注的是教育产出，即受教育者在知识、能力和价值观等方面发生的变化。这需要管理者和工科教师切实转变理念，并提高教学水平和专业技能。工程教育专业认证的理解标准如图1-1所示。

图1-1　工程教育专业认证理解框架

产出导向的教育取向包含以下几个方面：我们想让学生取得的学习成果是什么？（目标）我们为什么要让学生取得这样的学习成果？（需求）我们如何有效地帮助学生取得这些学习成果？（过程）我们如何知道学生已经取得了这些学习成果？（评价）我们如何保障学生能够取得了这些学习成果？（改进）。［1］

《计算机科学导论》作为工程教育专业认证的支撑课程，我们对其进行了深一步的教学改革研究。《计算机科学导论》是计算机科学与技术专业学生入学学习的第一门专业必修课，它构建在计算学科认知模型的基础上，并以计算机科学的内容为背景，从学科思想与方法层面对计算学科进行导引，着力提高学生的计算思维能力。它来源于ACM教育委员会对“整个计算学科综述性导引”（计算机导论）课程构建的要求，即用严密的方式将学生引入计算学科各个富有挑战性的领域之中。本课程为学生正确认知计算学科提供方法，为今后深入学习计算机课程作铺垫。通过导论的学习可以让学生更好的了解计算学科各主领域的基本内容及其相应的课程设置、计算学科中的核心概念、数学方法、系统科学方法、社会和职业问题等内容。［2］

一、现状及需要解决的问题

《计算机科学导论》是高等院校计算机及相关专业的重要基础课程。通常在新生入校的第一学期开设，他们在开始学习计算机专业时最容易出现的问题。主要体现在对于大多数从事计算机及相关的专业的学生来说，由于他们对计算机认知上的不同，往往会走很多弯路，甚至到了大学二年级，他们对计算机专业应该掌握什么知识，还没有一个清醒的认识。计算机专业学习的内容并不是怎么操作计算机及如何使用软件，而是要了解计算机运行的一些原理和机制，熟悉软件的开发过程和运行维护。学习目的不明确，导致了对于计算机科学知识学习的系统性认识不足。有些学生认为从事计算机专业就是学习编写程序，一旦写不出代码就认为自己能力不行，缺乏对自己掌握的知识体系的反思，从而丧失信心。由于计算机科学知识体系的庞杂性，有些知识往往需要学生主动探索与求知，而有的学生学习缺乏主动性和刻苦精神。传统的教学模式是以课程和教师为中心的教学模式，如图2-1所示。每门课的任务和教学安排都按固有的模式进行，没有涉及到教学的对象和最终专业的培养目标。这样就会导致我们的教育逐渐和社会对人才培养需求的脱节，导致我们的学生在融入社会时会有一段瓶颈期，并且还存在有些学生大学毕业前夕会参加社会上的培训班，然后才会找到满意的工作。这种情况的出现势必引起整个教育界的恐慌，再此背景下工程教育专业认证给很多高校指明了方向。以结果为导向的教育模式如图2-2所示。它所体现的是社会需求决定我们的课程体系，课程体系决定了我们的教学模式。

图2-1　传统的教学模式

在此背景下，如何在《计算机科学导论》的教学过程中引导学生系统地、科学地认识计算机科学，明确以后努力的目标是我们的首要任务。 通过本门课程的学习使计算机专业的学生刚进入大学就能全面了解计算机领域的专业知识，最新发展及应用。使学生更好的掌握计算机硬件技术、软件技术、数据库技术、多媒体技术、网络技术、信息安全技术、职业道德、法律法规。使学生对今后学习的主要知识，专业方向有一个了解，为后继课程构建一个基本知识框架，为今后学习和掌握专业知识进行科学研究奠定基础，通过学习计算机科学导论使学生了解计算机行业的技术标准、软硬件发展知识，新技术和计算机行业发展趋势为学生今后的专业学习做一个良好的铺垫，使学生了解相关的职业，职业道德法律法规。计算机科学导论实践是“计算机科学导论”课程教学的重要实践环节。通过上机实验使学生熟练掌握计算机的基本操作，熟练掌握常用软件的使用，增加学生的实际动手能力，为学生学习其它计算机科学与技术专业课程打下良好基础。激发学生学习计算机的激情。通过学习这门课程学生还应了解计算机科学与技术学科最初来源于数学学科和电子学科，学生除了要掌握本学科的各个知识领域的基本知识和技术外，还必须具有较扎实的数学功底，掌握科学的研究方法，熟悉计算机如何得以实际应用，并具有有效的沟通能力和良好的团队工作能力。培养和引导学生养成终身学习的习惯。［3］

图2-2　结果导向教育的教学设计

二、教改措施

1.学时的分配

根据CCC2002的建议，该课程开设学期通常在第一学期，教学学时以54个课时为宜，同时该课程须36个左右的课外实习及自主学习课时。结合我们学校的特点我们是50个学时（40授课+10实验）的设置。同时有课外实践和大作业的要求。这些学时的设定其实在我们的教学过程中是远远不够的，我们要在课堂上培养学生对我们专业的正确认识，对相关行业建立信心，从而培养学生的自学能力。

2.重新制定适应工程认证的教学大纲。

以往我们学校的教学大纲里所涉及的内容和非计算机专业的学生没什么区别，教材选用和大纲的编制都是以大学计算机基础。完全没有凸显本专业的学生学习导论的意义和导向，只是让学生了解如下内容：计算机与信息技术基础、操作系统基础（Windows 7）、常用办公软件Word 2013、电子表格Excel 2013、演示文稿PowerPoint 2013、多媒体技术及应用、数据库基础、计算机网络与Internet应用基础、信息安全与职业道德、程序设计基础、网页制作、常用工具软件以及计算机新技术简介。侧重点是基础应用。而我们重新制定后改为：计算机的发展过程与趋势、计算基础、计算机组成、计算机网络、程序设计语言、算法与数据结构、数据库、软件工程、操作系统、多媒体技术、社会与职业道德、计算机新技术。通过对比新的内容可以发现现在我们侧重的是对于计算机系统整体框架的认识和整个知识体系的完整性介绍。对于一些基础的软件类操作我们放在实践和大作业部分。“计算机科学导论”是整个计算机科学系统的一个缩影，每个知识点都是学生今后要开的一门或几门专业课，所以要让学生对内容都能整体把握，建立一个良好的知识体系。在讲授中要把握知识点与知识点的联系。通过课堂教学我们要培养学生能够在计算机软硬件系统设计和开发过程中综合考虑经济、社会、法律、安全、健康、文化、环境等因素；在计算机软硬件开发工程实践过程中具有明确的环保意识和可持续发展理念；能够理解和评价针对复杂工程问题的计算机软硬件工程实践对环境和社会可持续发展的影响；了解计算机行业的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规，能够分析计算机工程实践的经济效益与社会效益；了解职业性质和责任，能够在计算机工程实践中自觉遵守职业道德和规范，具有责任感。

3.选择合适的教材

目前计算机科学导论类的教材很多各有侧重，但真正适合于计算机专业的教材并不多见，根据学生的现状和教学目标，教学内容的组织要全面，并有一定深度，同时大一学生对计算机的了解和熟悉程度参差不齐，所以讲授时在内容的组织上既要保证大多数学生能掌握基本的知识，又要保证有一定基础的学生能有更进一步的提高。根据CCC2002中提出的“计算机科学导论”的教学提纲，结合我们在该课程教学中的体会和实践，我们课程组自己编写了适合我校情况的计算机科学导论教材。它涵盖了计算学科课程体系的教学内容归结为14个知识体这些知识体系的构成既具有核心集，又要灵活和富有弹性，突现教育的个性化。所以在“计算机科学导论”这门课中一定要把握整个计算机科学的体系，讲清楚各个知识点之间的关系，使学生从系统的角度理解计算机科学体系。这样也就是在整个“计算机科学导论”的授课中要使学生理清单元与单元的关系，从而达到总揽整个计算机科学体系的目的。［4］

4.加强实践环节

“计算机科学导论”涵盖的内容较多，较抽象，加上学生入学时对计算机科学的认识程度参差不齐，讲授时要循序渐进，由抽象到具体，条理要清楚，讲出各个单元知识点之间的联系，使学生对整个计算机学科的内容有一个清晰的轮廓，同时要引导学生从系统的角度去学习和思考。通过实践学生应掌握计算机导论的基本内容和方法。本实验课程的任务是：培养学生的科学实验能力。培养与提高学生的科学素养、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神。动手能力一直是计算机专业学生应该必备的一种素质。对于大一的新生由于对计算机的应用水平参差不齐，所以就要求老师不能一把抓，要因材施教。要给那些底子薄的学生树立学习的自信心，有些同学觉得和计算机之间又很远的距离。因为在学习计算机科学导论的同时还开有程序设计的课程，对编程充满了迷惑和恐惧，慢慢的就丧失了对计算机的热情和耐心，所以这就要求我们在实践环节由浅到深，培养学生的兴趣和动手能力。编程和高中时的学习是一样的，熟能生巧。“授人以鱼，不如授人以渔”在实践课上培养学生利用网络资源来学习的意识。通过我们的实践教学能够让学生熟练地使用中文 Windows 7系统平台，熟练地将Word2013、Excel2013、PowerPoint2013等软件应用于以后的学习生活中，并学会利用计算机网络进行信息检索和信息交流。通过实践环节我们要使学生在计算机软硬件开发工程实践过程中具有明确的环保意识和可持续发展理念；能够理解和评价针对复杂工程问题的计算机软硬件工程实践对环境和社会可持续发展的影响。［5］

结语

在工程教育专业认证背景下，如何更好的体现教育的产出，以学生为中心，让《计算机科学导论》在教学过程中发挥出它的作用是本文的宗旨。我们是在学校现有的基础上改进教学模式，以达到培养学生能够适应社会的发展，了解职业性质和责任，养成终身学习的习惯。

［1］胡文龙，工程专业认证背景下的高校教师教学发展［J］，高等工程教育研［J］，2002（1）：p73-78.

［2］中国计算机科学与技术学科教程2002研究组，中国计算机科学与技术学科教程2002 ［M］·北京：清华大学出版社，2002：p164-166.

［3］陈莉，刘晓霞，等，计算机专业基础课程教学改革探索--从“计算机机导论”和“离散数学”谈起［J］，高等理科教育， 2004 （2）： p51-55.

［4］蒙应杰，大学计算机专业课程教学改革及实践［J］.高等理科教育， 2001教学成果专辑：p103-106.

［5］蒙应杰，“计算机科学导论”的教学实践研究［J］，高等理科教育，2006（6）：p72-75.

韩丽（1978-）讲师、河南长垣人 研究方向：计算机应用技术和编译技术

*项目支持： 河南省教育厅教技装项目（GZS049）