工程教育认证背景下的大学计算机基础课程改革及实践

2019-05-09欧阳勇

计算机教育 2019年4期

欧阳勇，李红

（湖北工业大学计算机学院，湖北武汉 430068）

0 引言

近年来，全国各高校都在大力推动本科工程教育改革，积极参与工程教育认证，培养经济社会发展急需的工程科技人才。工程教育要求回归教育本质，按照以学生为中心、成果导向、持续改进理念的本科教学模式来实施，这就要积极转变长期以来学科导向或投入导向的传统教育思想，以学生能力培养为结果导向，以“基于产出”的评价方法推动课堂教学改革[1]。为适应工程教育认证的需要，很多高校都十分重视大学计算机基础课程的改革，多半以计算思维能力培养[2-5]为切入点开展教学改革和研究，并取得一定的成果，这些改革大多集中在对理论教学部分及课堂教学方法上，以期学生掌握计算思维的方法和能力，但这其实是非常困难的。谭浩强教授指出：“大学计算机基础教育的本质是计算机应用的教育，要正确处理好计算机应用与培养科学思维的关系，在计算思维的研讨中要从实际出发，把复杂的问题简单化”[6]。计算思维的能力体现在利用计算机进行问题求解的能力，这应该是学生主动行为过程中的累积效应。因此，在工程教育认证背景下的大学计算机基础应该回归课程本质，以计算机应用为导向，以能力培养为根本，以计算思维为牵引，以技术发展为脉络，以学生发展为中心，理论与实践相结合，从过程和形式进行全方位改革。

1 课程改革设计

1.1 重构知识体系，明确计算思维知识点

大学计算机基础应该以基于计算思维的计算机应用能力为产出导向，理论与实践相结合，理论课要注重计算思维的理解，以问题求解为重心；课程教学设计要始终以问题为出发点，建构情景，分析问题，利用计算思维解决问题的思路来组织教学。教学过程可以引入一些计算机历史发展中的重大事件或科学家的故事，激发学生学习兴趣，深入探究问题本质，强化教学效果。

以湖北工业大学计算机基础课程为例，该课程以传统计算机基础理论为基础，以战德臣教授编著的《大学计算机——计算思维导论》为指导，重构课程体系，进一步明确计算思维知识点，将理论教学部分分为8个章节，具体教学内容见表1，每个章节都按照问题提出、情景分析、问题求解和归纳总结进行教学设计。

表1 大学计算机基础理论课教学内容

1.2 层次化能力目标，阶段化项目实践

大学计算机基础实践教学传统模式过于强调计算机基本工具的使用，内容包括Windows、Office、Internet等基本操作，与理论教学存在明显的脱节现象，没有形成合力，很多时候学生会降低课程的收获预期，学习积极性不高，参与感不强，只是按照教师的实验文档一步一步操作，主观缺少对计算机工具解决实际问题的深层次理解，很多时候不能作出合理性判断和正确选择，更缺乏问题求解及优化的方法与途径。简而言之，传统的计算机基础课程实践教学更强调计算机基本操作能力培养，使得学生的计算机应用能力存在明显不足，更难做到学以致用。

根据工程教育认证的新要求，大学计算机基础实践教学应该以计算机应用能力根本目标，以计算思维为指导，以计算机基本操作为手段，合理构建应用情景，以问题驱动，促进小组合作，让学生主动参与，乐于探究，积极协作，勤于实践，不断提高利用计算思维解决复杂工程问题所需的计算机应用能力。实践教学应该事先根据学生能力发展规律制订层次化能力目标，分阶段组织项目实践促进计算机应用能力迭代成长。另外，采用小组工作法作为基本教学组织方法贯穿整个教学过程，是本课程改革实施的关键，体现以学生为中心、学生是学习主体的原则。小组规模一般控制在4个人左右，不能太大，任务设置要合理，组织方式及激励机制要适合任务问题解决，如小组展示、角色扮演、交叉答辩、小组互评等，让学生积极参与，在活动中学习，避免教师直接评价学生，多给予鼓励，正面引导，形成教师与学生的共识评价模式，有利于产生一种良性迭代机制，使学生主动学习的动力更强，效果更好。

2 教学实践

湖北工业大学将大学计算机基础实践教学分为上机实践和自主实践两个环节，分别培养学生的计算机基本操作能力和计算机应用能力，具体又分3个阶段；第1阶段属于上机实践环节，称为基础实践阶段，主要完成Office和Internet基本操作的学习；第2阶段是进阶应用实践；第3阶段是高级应用实践。后两个阶段属于自主实践环节，分别培养学生的计算机基本应用能力和综合应用能力。

2.1 基础实践

基础实践阶段主要让学生具备计算机基本操作能力，具体见表2，要求学生根据教师设定的案例任务，结合课前自主学习在线教学视频资源自主完成实验，教师给予课堂辅导。这一阶段要尽可能压缩学时，不要求面面俱到，通过问卷了解学生状况，对于大部分学生都掌握的基本操作要剔除，如Windows操作。另外，学生在这一阶段初步尝试小组合作学习，协作要求不高，以好带差，共同进步，独立完成任务要求。

表2 大学计算机基础实验教学内容

2.2 进阶实践

进阶实践阶段主要结合新生入校教育、文化活动和专业教育来构建情景（见表3），问题驱动，小组协作，项目实践。选题贴近实际，学生根据情景容易理解任务要求，作品可展示性强，便于定性评价。学生自主实践兴趣度高，主动参与、积极协作，效果良好。这一阶段对小组合作学习提出更高要求，同样是任务独立完成，但小组协作范围从计算机操作技能扩展到情景任务理解，规划设计，效果展示与评价的各个方面，通过组内互评、组别评价到班级展示3级评价实现闭环迭代控制，形成不同版本作品，有效提升学生计算机应用能力。

2.3 高级应用实践

高级应用实践阶段的任务是一个有挑战性的综合性大作业，根据中国“互联网+”大学生创新创业大赛要求，结合本专业领域实际应用与创新，完成大赛既定模板的项目商业计划书，完成面向投资方和客户不同群体受众的PPT。由于实践任务是以互联网+平台为基础，创新应用本身就处处体现计算思维，有利于学生对本专业领域内复杂工程问题所需的计算思维和计算机应用能力有更深刻的体会与理解，激励学生将课程所学知识与技能更好地应用于项目的实施，全面提升计算机应用能力，与此同时，也促进学生自主学习能力、沟通表达能力、团队协作能力的有效提升。不同于前两个阶段，本阶段对团队协作能力有更高的要求，每个小组共同完成实践任务，先要大量查阅资料和文献，选定创新项目，明确项目具体内容，制订工作方案，合理分工，协作完成商业计划书及PPT，具体实施流程如图1所示。

3 教学改革效果

湖北工业大学大学计算机基础课程工程教育改革实施以来，教学效果非常明显，获得学校认可，得到广大师生好评。在2015—2017学年，全校每年有4 500多人学习本门课程，由于注重教学过程管理，各教学环节参与考核，课程考核成绩不是期终考试占主导，因此学生对课程重视程度大幅提升，近3年来成绩优良率平均在32%左右，课程整体考核不合格率低于5%。

在教学改革实施过程中，我们也发现了一些新问题：①从课程教学考核结果分析发现，文科、艺术类学生成绩整体偏低，学生对这种教学模式认可度相对较低，没有实施区分培养；②由于时间限制，期末考核实践操作类命题不能太过复杂，因此考试只能定位于基本操作能力，命题只能强调广泛覆盖性，很难评价学生的计算机应用能力；③由于教学改革力度比较大，市场上的教材无法较好地适应课程需要，因此还需要对教学内容进行总结和调整，编写教材及配套教学资源。