多元目标导向的主辅修教育模式研究

2019-08-07宿晓燕任健康钱永胜

计算机教育 2019年7期

宿晓燕,任健康,毕冉,钱永胜

（1．大连理工大学管理与经济学部，辽宁大连116024；2．大连理工大学计算机学院，辽宁大连 116024）

0 引言

随着科学技术的飞速发展,特别是我国在人工智能领域的快速崛起,我国的人才知识结构需求从单一学科的专业型人才向跨学科人才,甚至具有多个交叉学科背景的系统级人才发展成为必然趋势。主辅修教学模式是复合型、系统级人才培养的有效途径,主辅修制度的实施在一定程度上可以弥补我国高校当前专业设置上的不足,适应科技、经济和社会发展对高等教育的要求。此外,辅修课程的设置促进多学科交叉与融合,有利于新兴学科的成长和发展,从而催生更多原创性科研成果,服务于国家重大战略需求。尽管辅修双学位教育在我国高校已有30多年的历史,辅修双学位制度也日渐成熟,然而与国外著名大学的辅修项目相比,国内高校辅修的培养模式和教学方法仍普遍存在一些问题。

1 主辅修教学模式的现状分析

1.1 国外高校主辅修教学模式的实施现状

主辅修制体现了人才培养“注重知识广博、强调文理并重、重视跨学科教育”的特征[1],国外高校高度重视主辅修制度。德国的大学通常要求学生必须修习自己专业之外的辅修课。英国的大学普遍设立主辅修课程,学生除了主修学科之外需要辅修其他学科的课程,如爱丁堡大学、伦敦国王学院、伯明翰大学、萨里大学等高校都开设了辅修课程。纽卡斯尔大学的学生甚至可以同时学习两门以上的辅修学科课程。澳洲国立大学要求本科生必须获得足够的辅修课程学分才可以毕业[2]。南洋理工大学设立辅修、双学位等跨学科教育,并通过选修制度改革,精简主修,提高跨修课程比例,促进交叉学科发展,建设一流本科教育[3]。东京大学也建立了双学位制、主辅修制等现代教学制度。芝加哥大学倡导主辅修制度,学生通过主修课程获得专业知识的同时,可以通过辅修课程开阔思路全面发展[4]。芝加哥大学的主辅修制度为美国其他高校所效仿,成为美国现代大学崭新的人才培养模式[5]。美国的主辅修制度已非常成熟,哈佛大学、斯坦福大学、卡内基·梅隆大学、宾夕法尼亚大学等国际名校都为学生提供丰富的辅修课程。在辅修课程选择上,有的学校采用强制策略,要求学生必须选择一门非本领域的专业课作为辅修才可以获取本学科学位,如卡内基·梅隆大学的计算机科学系[6];有些学校则把主动权交给学生,如宾夕法尼亚大学的学生可以自己选择学习辅修课程以完善主修课程的学习。美国高校开设辅修专业的目标在于发展学生的第二兴趣,补充和扩展学生主修课程的学习[7]。美国高校对辅修制度给予了高度的重视,辅修专业的审定和批准是学校本科生委员会的主要任务之一。

1.2 国内高校主辅修模式的实施现状

随着社会经济的迅速发展,以往单一专业人才的培养模式已经不能满足社会对高素质复合型人才的需求,在这一背景下,国内一些高校开始尝试主辅修教学模式。从1983年武汉大学首次建立主辅修制度开始[8],经历30多年的发展,主辅修教学模式已基本成熟,有越来越多的学生选择修习辅修课程并且收效显著。以清华大学计算机专业辅修为例,2002年,清华大学计算机科学与技术系开设辅修专业,面向非电子信息类专业学生招生,旨在使这些学生除了掌握本专业技能外,还能掌握计算机相关知识,在以后的工作学习中拥有更多选择。很多学生凭借计算机辅修专业申请到了国外名校的计算机专业。据统计,2014年有50名计算机科学与技术辅修学生毕业,其中有5名毕业生被哈佛大学、麻省理工学院、卡内基·梅隆大学和哥伦比亚大学的信息技术相关专业录取[9],计算机辅修课程为他们敲开了美国名校计算机专业的大门。

近年来,各大高校在双一流建设方案中均重视主辅修教学模式的实施及完善,以满足高素质复合型人才的培养需求。《北京大学一流大学建设高校建设方案》中提到一流学科的建设需建立多层次的课程模块,完善主辅修培养体系。《清华大学一流大学建设高校建设方案》中提出需不断探索多样化的学生成长路径,推动第二学位、辅修和交叉学科认证课程项目,为人才培养提供更广阔的平台。浙江大学本科生院常务副院长陆国栋介绍浙大本科教育一直重视跨学科交叉复合型人才的培养,在学校“十三五”规划中将重点加大辅修和双学位的投入[10]。大连理工大学校长郭东明认为专业辅修等教学模式是培养多学科交叉的复合型人才的有效途径,且主辅修制度还需进一步完善[11]。虽然国内各大高校越来越重视主辅修教育,但是目前的主辅修教学模式仍然存在很多问题。

2 大连理工大学计算机科学与技术专业辅修实践

大连理工大学计算机科学与技术辅修/双学位专业自开设以来,受到广大学生的欢迎。学生修满26学分可以获得计算机专业辅修证书,修满50学分并通过毕业答辩可以获得辅修证书和双学士学位证书。目前,大连理工大学的计算机辅修和双学位学生已经由2015年的24人增长为今年的86人,学生数量超过计算机专业本科生的一半。图1和图2分别展示了2018年春计算机辅修双学位学生所在学部(院)和主修专业分布情况。由图1可以看出,辅修学生来源覆盖学校大部分院系,除外国语学院、建筑与艺术学院、人文与社会科学学部外,主校区其他院系都有学生辅修计算机专业课程。由图2可以看出,辅修学生的主修专业多元化特点非常明显,涉及数学、管理、经济、机械、化工、土木、水利、物理、生物医学、船舶与海洋工程等专业,为学科之间的交叉与融合提供了很好的机会。因为不同专业的学生在专业领域背景、计算机专业基础、学习习惯、学习动机等方面都存在很大差别,所以教师在辅修课堂上更好地讲授专业知识是一大重难点。

虽然多数学生能够修满学分获得辅修证书,但是双学位的授予情况却不容乐观,统计显示:2016年仅有1名学生获得了双学位证书;2017年仅有8人参与了毕业设计和论文工作,最终仅有7名学生通过毕业答辩获得了双学位证书;2018年仅有5人参与了双学位毕业设计和答辩。双学位获得率低的问题说明虽然辅修教学日趋成熟,但是仍存在问题。

图1 2018年春计算机辅修双学位学生所在学部分布

图2 2018年春计算机辅修双学位学生的主修专业分布

从以上案例可以得到以下启示:①目前辅修双学位教学对象的多元化特征越来越突出。辅修课程的学生多来自不同院系,主修不同专业,不同专业学生的知识背景、学习习惯存在差异,学生选择辅修课程的目的不同,学习目标也不尽相同。相比专业课程的学生,辅修课程的学生具有更强的多元化学习需求。②要满足多元化教学目标的迫切需求。现代社会对学生各方面素质的要求越来越高,以计算机专业为例,学生不仅要掌握各类计算机的相关知识,还要具有专业的计算思维、自主学习能力、团队协作能力和实践创新能力。传统教学中让学生听懂的单一教学目标已远远不够。教学对象和教学目标的多元化特征使辅修课程教学不仅要由浅入深,让学习基础不同的学生能理解课程内容,还需兼顾学生学习目标的差异,因此,要想满足培养高素质复合型人才的需求,辅修课程教学过程必须以具有多元化特征的学生为中心,以多元化教学目标为导向,建立有针对性的辅修课程教学模式。

3 多元目标导向的辅修课程教学模式

图3所示为多元目标导向的辅修课程教学模式的直观示意图,多元目标导向的辅修课程教学模式利用混合多样的教学资源,通过互动式、启发式的课堂教学,层次化组织的实践教学,高效的网络辅助教学等多种教学方法的融合来提高辅修教学质量,培养高素质复合型创新人才。对于学生来说,该模式通过多途径混合型学习来掌握知识,对习惯于应试教育的大学生来说是一种全新的学习方式。

多元目标导向的辅修课程教学模式的实施关键如下。

1)以学生为中心,以教学内容为依据,创造多样化的交互与启发式课堂教学,注重培养学生的主动学习和思维能力。

(1)课堂教学应通过课堂提问和理论实践结合的方式加强师生互动。课堂提问可以鼓励学生独立思考,并增强与学生的互动,提高学生注意力。理论实践结合的教学资源可以让虚化的理论知识具象化,让学生参与其中,便于学生理解,有助于培养学生的解决问题能力。以计算机选修课程为例,由于部分辅修课学生没有相关的计算机基础,需要精选面向不同专业领域的典型应用实例,在课堂上进行编程演示,让不同知识背景的学生都可学以致用,真正体现“按照学生的学设计和组织教师的教、启发引导、精讲多练、理论与实践相结合”。

图3 多元目标导向的辅修课程教学模式示意图

(2)注重启发式教学,授课中通过多维教学和类比教学启发学生分析和理解问题,培养学生的探索精神。在讲授具体的知识点时,加强前后知识的连贯性,对重点问题从多角度、多侧面,围绕不同的专业应用领域进行阐述,将知识从点扩展为面,扩大学生的思维空间,通过类比教学让学生更好地理解授课内容。理论授课过程中教师应通过列举理论知识在不同领域中的应用实例达到教学目的,而不是直接把结论灌输给学生,便于不同学科学生理解问题,更好地培养学生的学习和思考能力,提高学习积极性。

2)基于辅修双学位相关课程的内容及学生的学习基础组建丰富多元的教学资源库,满足学生的差异性需求。

信息科学和计算机科学的迅速发展,为学生和教师提供了丰富多元的教学资源。各大名校的课件、丰富的案例、各领域的参考文献、海量的题库和综合训练给教育带来极大便利的同时也容易让学生在海量信息中迷失,事倍而功半。在课程教学中,教师应根据学生的学习基础和学习目标组建教学资源库,筛选整理不同领域的案例、文献、习题等资源,形成教学资源库供学生使用,满足不同学科辅修学生的需求。这些资源一方面要通俗易懂、由浅入深,另一方面要涉及学科发展前沿的内容及其在不同专业领域的应用。同时,合理利用这些教学资源也至关重要。为提高学生对理论知识的实际应用能力,教师可采取课堂基础知识为主,课外拓展知识为辅的教学策略。课上教师利用博采众长的课件和部分典型案例讲授必要的基础知识,课下学生自主从资源库中选择与自己相关的内容进行学习。这不仅可以让学生了解技术的发展前沿,还可以培养学生的学习兴趣、激发学生的钻研热情。学生可以灵活综合运用知识来发现和解决实际问题,培养学生跨学科学习的能力。

3)层次化组织实践教学内容,围绕学生的差异化知识基础和学习动机培养学生的计算思维和实践能力。

实践教学是理论和实际的必要桥梁,可以有效提高学生的实践能力和学习兴趣。实践内容设计需与理论课程保持同步,有明确目的,有一定连续性。考虑到辅修课程学生在学习基础和学习目标上的差异,需构建层次化、有针对性的实践训练内容,注重在过程中培养学生的动手能力,实现理论教学和实践教学的相互促进与共赢,如可以根据学生的主修专业提供不同应用场景的实践内容供学生选择,鼓励不同学科学生自由组队共同完成实践,加强不同学科的交流融合,提高学生的团队合作能力。

4)借助网络社交平台实现师生课下的交流与互动,将常规教学与网络辅助教学相结合实现移动开放式教学,提高学生学习效率。

随着辅修双学位学生数量的不断增加,教学对象在专业和班级上的分散特征日趋明显,如何对其进行有效组织和管理并实现高效的课程调度成为一个重要难题。为了避免与主修课程冲突,辅修课程的上课时间多安排在周末,多门辅修课同时开课的情况下,学生的课堂学习负担较重,学习效率很难得到保证。相比于传统的课堂教学,基于网络社交平台的网络辅助教学不受时空限制,可以实现移动教学和开放式教学,从而可以通过利用更加零散的时间开展学习活动来提高学习效率,在辅修/双学位专业的教学过程中其特点更鲜明,效果也更突出。例如,通过QQ群提供的群公告功能可以将授课地点和时间的变更信息第一时间通知到所有学生;借助腾讯问卷功能可以对学生学习的基础、动机和习惯进行统计分析;借助群投票功能可以对上机时间、考试时间等进行统一的有效安排。通过互动交流实时反馈达到学习和授课的双重受益,培养师生互动交流的兴趣,引导和推动学生处理好主修课程与辅修课程之间的关系,最终提高教学质量和效率。

5)打破单一试卷考核方式,在多元目标导向的教学模式下进行科学的考核与评价。

对学生的考核评价是教学的重要环节,是掌握学生学习效果的必要参考和教师后续教学完善的重要依据。科学的考核体系是对教学目标的量化,能够对学生学习起到很大的促进作用。多元目标导向的辅修课程教学模式以培养高素质复合型创新人才为目标,注重培养学生的自主学习、团结协作、自主创新能力,而传统的试卷考核方式大多偏重对知识的记忆和计算能力的考核,显然并不适用。多元目标导向的辅修课程教学模式的考核需更加多样化,除了试卷考核外,还要增加实践课评分的比重,并把学生的积极性、领导力、对团队的贡献值等纳入考核范围。