地方高校新工科提升学业挑战度的课程教学改革

王建军

（湖南第一师范学院 信息科学与工程学院，湖南 长沙410205）

引言

2018 年6 月，陈宝生部长在新时代全国高等学校本科教育工作会议上指出，对大学生要合理“增负”，提升大学生学业挑战度，激发学生学习动力和专业志趣，真正把内涵建设、质量提升体现在每一个学生的学习成果上[1]。学业挑战度即指学业任务的难易程度。如何提升学业挑战度，提高学生学习成效，成为当前高校，尤其是地方高校课程教学改革的研究重点。

一、地方高校新工科提升学业挑战度的必要性

学业挑战度对学习成效有正向影响。相关文献证明了学业挑战度对学生学习投入度[2]、学习兴趣[3]和课外学习活动[4]有积极促进作用，有助于提高学生学习成效。杨立军认为在学习投入度的影响因素中，学业挑战度对学生的学习收获贡献最大[5]。

我国高校本科学业挑战度低于发达国家。资料显示，我国高校本科学业挑战度、大学生主动提升学业挑战度和高校教师对学生的期望值均低于美国等发达国家同类高校[6]。

高校本科学业挑战度不高。我国大学一些课程内容缺乏挑战性，教师对学生学习要求不高，是产生“水课”的根本原因。有些课程内容陈旧，难度不够，学生学习兴趣不大；有些教师上课照本宣科，教学方法老套，没有激发学生的学习动力；有些课程目标定位低，学业评价标准不高[7]。

地方高校新工科需要提升学业挑战度。地方高校新工科直接为地方经济建设服务，因此地方高校要克服传统工科专业办学的不足之处，以提升学业挑战度为突破口，引导课程建设、促进教学改革，提高专业人才培养质量和成效。

二、我国地方高校新工科如何提高学业挑战度

林健教授认为新工科建立模块化课程体系，有利于课程调整和内容更新，通过模块内课程交叉融合，提高教学内容的综合性、实践性和创新性[8]。地方高校新工科建设主要任务是提升改造传统工科专业[9]，以满足地方产业人才需求为目标，以模块课程交叉融合为手段，通过提高学业挑战度，全面实施教学目标、教学内容、教学方法和学业评价的课程改革，培养具有解决复杂工程问题能力的应用型工程技术人才。

（一）教学目标

根据地方高校新工科人才培养需要，课程教学目标要符合“三个面向”。一是面向社会需求，使学生理解课程学习的社会价值，感到学有所用，提高学习兴趣；二是面向专业特色，使学生理解课程学习在专业人才培养过程中的意义，提高专业兴致；三是面向学生发展，使学生理解课程学习对个人未来发展的积极作用，提高学习动力。“三个面向”对教和学提出更高要求。

（二）教学内容

地方高校工科专业要依据人才培养目标设置模块课程，实现模块内课程教学内容相互渗透、整合、重组和优化[8]，提高课程教学内容的综合性、实践性和创新性，培养学生的高阶思维能力、工程实践能力和创新创业能力。依据教学目标“三个面向”实现课程内容交叉融合，使教学内容涉及多门课程，为构建复杂工程问题提供基础，为探讨学科前沿问题提供平台。教学内容是学业挑战度的决定因素。

（三）教学方法

教学方法要以实现教学目标为宗旨，“以学生为中心”针对教学内容开展教学活动。教师要夯实理论基础，突出实践重点，模拟工程项目开展“做中学”，实现理论和实践相结合，提高学生学习兴趣。教师要将学科前沿发展、产业新技术融入课程内容，实现基础和创新相结合，提高学生专业志趣。教师要合理分配学习任务，将课堂教学延伸到课外，实现课内和课外相结合，提高学生课外学习活动参与度。

（四）学业评价

学业评价根本目的是要督促学生提高学习投入度和学习成效，引导教师提高教学效果。学业评价要注意过程性评价和总结性评价的有机结合，将过程性评价和总结性评价置于同等地位。过程性评价要求加强学生学习过程管理，督促学生按照课程要求及时完成学习任务。总结性评价主要评价学生的学习目标达成度。学业评价标准需提高，要与教学目标和教学内容相呼应，并检验教学方法的实施效果。

三、地方高校提高学业挑战度课程改革实践

以A 校通信工程专业C++ 程序设计课程为例。学校所在地建立了移动互联网产业和网络安全产业，需要大量的网络通信工程技术人才。结合地方需求、专业特色和生源情况，A 校通信工程专业将通信软件开发工程师作为人才培养目标之一，要求学生掌握网络通信协议软件和串口通信协议软件开发方法。通信工程专业以C++程序设计课程为基础，将“C++程序设计”“数据通信与计算机网络”“单片机技术与应用”三门课程组建为模块课程，协同组织教学和开展课程改革。

“C++ 程序设计”课程的常规教学主要讲授C++基本语法，使学生具备文件操作的基本实践能力。通过模块课程交叉融合，教师指导学生将C++ 知识扩展到VC、数据库、网络通信协议软件编程、串口通信协议软件编程等应用领域，在实践应用中学习编程语言，培养工程实践能力。

“数据通信与计算机网络”课程常规教学主要讲授计算机网络数据通信协议原理与思想，使学生掌握网络命令的使用，理解协议的数据格式。通过模块课程交叉融合，教师指导学生使用C/C++编程实现网络通信协议，理解网络通信协议的实现机制，提高网络通信协议软件开发的工程实践能力。

“单片机技术与应用”课程常规教学主要讲授单片机工作原理，使用单片机实现控制电路。通过模块课程交叉融合，教师指导学生使用C/C++ 实现计算机与单片机的串口通信，理解串口通信的实现机制，掌握单片机与计算机串口通信协议的设计方法，提高串口通信协议软件开发的工程实践能力。

本文以“C++ 程序设计”课程为例，描述如何在模块课程中通过交叉融合提升教学目标、教学内容和学业评价的挑战度，改进课程教学方法。

（一）“C++ 程序设计”课程教学目标

要求学生掌握C++基本语法知识和面向对象程序设计思想，对使用C++开发网络通信协议软件、串口通信协议软件有初步认知，具备初步实践能力，为后序课程学习网络通信协议软件开发、串口通信协议软件开发工程实践知识打下基础，对个人未来职业发展有进一步认识，提高专业兴致。

（二）“C++ 程序设计”课程教学内容

在学习C++语法知识的基础上，该课程扩展课外实验教学内容，实验项目具有一定工程性质。课内实验主要配合课程理论学习，帮助学生理解和巩固理论知识，培养基本应用能力。课外实验在课内实验基础上，使用工程项目将课程知识与专业应用结合起来，达到学以致用效果，提高学生课程学习兴趣，培养学生基本工程意识，具备初步工程实践能力。其主要课外实验内容有：

1.使用实验项目“基于C 的电子通信录”从基本语法到文件操作，承接C 语言程序设计课程内容，协助学习C++基本语法知识，并将实验内容扩展为“基于C++的电子通信录”“基于VC++的电子通信录”，培养学生C++程序设计的基本工程能力；

2.使用实验项目“求ARP 校验和”“基于C++的数据链路层帧封装实验”“模拟Ethernet 帧的发送过程”，将C++基础知识扩展到网络通信协议软件开发，使学生初步具备网络通信协议软件开发工程能力；

（3）使用实验项目“基于MSComm 实现串口通信”将基础知识扩展到串口通信协议软件开发，使学生初步具备串口通信协议软件开发工程能力；

（4）使用实验项目“VC++单文档、对话框程序设计实验”“VC++数据库编程实验”将C++基础知识扩展到MFC 编程，使学生初步具备图形界面和数据库应用程序开发能力。

以上实验项目使学生初步掌握了网络通信协议软件开发、串口通信协议软件开发的实践方法，将学生的学习视野拓展到技术前沿，学习定位于职业需求，为后续进一步学习通信协议软件开发打下基础。理论知识、课内实验和课外实验关系如表1 所示。

表1 理论知识、课内实验和课外实验关系

（三）“C++ 程序设计”课程教学方法

课外实验以工程项目形式组织教学内容，按照“三个结合”开展教学，引导学生将更多精力和时间投入到学习中。

1.理论和实践相结合。按照时间顺序，将C++程序设计课程理论学习无缝融入到实践项目中，同时也将实践项目完全嵌入在理论学习过程中，使理论学习和实践教学相互交融。同时，以实践项目将课程理论教学与前后序课程无缝对接。

2.基础和创新相结合。课外实验活动将课程学习内容与网络通信协议软件开发、串口通信协议软件开发结合起来，教师可以引导学生将C++基础知识应用到通信技术前沿，结合生产实践创新课程学习内容，支持学生参加研究性学习和学科竞赛。

3.课内和课外相结合。教学分为“理论知识”“课内实验”“课外实验”三个环节，学习时间延伸到课外，课外实验是课程学习的有机组成部分。课程理论关注知识的认知和理解，课内实验关注知识的分析和应用，课外实验关注知识与专业领域的关系，这三个部分融为一体，逐渐拓展学生专业实践能力。

（四）“C++ 程序设计”课程学业评价

学业评价由过去单一的总结性评价改进为过程性评价和总结性评价相结合，过程性评价和总结性评价各占总成绩的50%。过程性评价包括作业、实验、阶段测试。课后作业按照章节布置，占总成绩的10%。实验内容分为课内实验和课外实验，课内实验需要提交实验报告并占总成绩的10%。本课程有3 次阶段测试，考核内容包含理论知识、课内实验和课外实验，阶段测试成绩占总成绩的30%。总结性评价主要是期末考试，重点考查学生的综合实践能力，占总成绩的50%。考核内容包含课程教学全部内容，覆盖理论知识、课内实验和课外实验。阶段测试和期末考试均包含了课外实验，提高了学业评价标准，督促学生提高学习投入度。

四、实施教学改革后的课程评价

提升学业挑战度督促实施课程教学改革，提高了学生学习成效。本文持续使用斯坦福大学的课程教学评价指标体系[10]对课程教学改革进行调查，并根据实际情况将一级指标体系归纳为教学目标、教学内容、教学方法和学业评价4 类，二级指标按照最接近原则归属于一级指标，共11 项，每项指标均采用5 级评分，分别是：优秀、良好、中等、合格、差，如表2 所示。在2017 年、2019 年对课程教学改革班级进行匿名问卷调查，2017 年有效问卷36 份，2019 年有效问卷78 份。本文主要针对2019 年问卷对2017 年问卷的数据变化进行分析。

表2 课程教学评价调查表指标变量

（一）问卷情况分析

全部二级指标评为“优秀”的人数占当年总人数比例（优秀率）从2017 年的0%增加到2019 年的44%，全部二级指标评为优秀或良好的人数占当年总人数比例（优良率）从2017 年的17%增加到2019 年的76%。在所有的二级指标中，评为“优秀”等级从2017 年的44%增加到2019 年的74%，评为“优良”等级从2017 年的88%增加到2019 年的93%。如图1 所示。

在2019 年还进行了课程教学整体效果评价调查，其中评为“优秀”等级有57 人，占比为73%，评为“良好”等级有20 人，占比为26%，“优秀”和“良好”合计达到89%。以上数据表明提升学业挑战度督促实施课程教学改革取得明显成效，学生对课程教学的认可度比较高。

图1 优秀率和优良率变化

（二）二级指标分析

全部11 个二级指标具体变化情况见表3、图2 和图3 所示。X 表示优秀率，X△表示2019 年对2017 年的优秀率之差，Y 表示优良率，Y△表示2019 年对2017 年的优良率之差。

表3 二级指标变量的优秀率和优良率

图2 各二级指标优秀率变化

图3 各二级指标优良率变化

X2017最高为60%，最低为19%，超过或达到50%的指标为5 个；X2019最高为82%，最低为64%，全部超过了60%，达到或超过70%有7 个。Y2017最高为100%，最低为72%，超过或达到90%有4 个；Y2019最高为98%，最低为87%，达到或超过90%有9 个。相对于2017 年，2019 年所有二级指标优秀率全部取得进步，进步幅度最高为58%，最低为12%；优良率有8 个取得进步，进步幅度最高的达到17%，但也有3 个退步，幅度最高为3%。各项二级指标分析如下：

1.“清晰说明课程目的”指标的优秀率为82%，在所有指标中最高，增幅为38%；优良率为97%，在所有指标中位于第二。这说明“三个面向”的教学目标不但使学业挑战度得到提升，而且还促使学生更好地理解课程学习的意义，理解课程对于个人未来发展的价值，有利于提高课程学习期望。

2.“课程内容的质量”指标的优秀率为81%，在所有指标中排名第二，优良率为98%，在所有指标中排名最高。这说明学生对提升学业挑战度的课程内容高度认同，理解了课程内容对专业学习的内在价值。

3.“能选择有价值的课程内容”指标的优秀率为79%，优良率为97%。这说明学生对课外实验项目设置，以及将课程教学内容扩展到网络通信协议软件开发和串口通信协议软件开发的专业应用领域持赞同观点。

4.“区分主次内容的水平”指标的优秀率为77%，增幅达到58%，优良率为98%。这说明学生对课内教学内容和课外教学内容、基础教学内容和创新教学内容有清晰地认识，认同课内教学内容和课外教学内容、基础教学内容和创新教学内容的结合方式。

5.“强调对概念的理解和批判思维的训练”指标的优秀率为68%，优良率为91%。这说明教师重视理论基础知识教学，强调理论知识实践应用价值，引导学生理解知识用途，培养学生创新意识。

6.“适当运用作业巩固对知识的理解”指标的优秀率为79%，优良率为96%。这说明教师布置合适的作业督促学生提高学习投入度，满足具有挑战性学业学习需要，学生在完成作业过程中收获了知识。

7.“激发学生对学习内容兴趣”指标的优秀率为64%，优良率为87%。这说明教师在教学过程中，注意与社会实践结合、与学生未来结合，使学生在学习过程中看到人生希望，提高学生对课程学习兴趣。

8.“能将知识扩展到其他领域”指标的优秀率为69%，优良率为87%。这说明教师将C++程序设计课程内容与数据通信、串口通信相融合，突出C++课程知识的实践应用价值，有助于提高学生理解课程学习意义。

9.“知晓、关心学生的学习状态”指标的优秀率为72%，优良率为94%。这说明教师使用过程性评价，关注学生学习过程，及时了解学生学习状态，使学生感觉得到了教师的关注，提高学习兴致。

10.“设计、使用公正的评价程序”指标的优秀率为71%，优良率为90%，这说明教师使用过程性评价与总结性评价相结合，有利于督促学生自主开展学习，及时完成学习任务，提高学习成效，评价方式得到学生认同。

11.“在课堂之外评价学生”指标的优秀率为67%，增幅达到48%，优良率为90%，这说明教师引导学生开展课外学习活动，并将课外学习活动纳入学业评价，督促学生提高学习投入度，学生获致感提高。

结语

地方高校新工科专业需要提升学业挑战度。通过“三个面向”提高教学目标要求，以课程交叉融合拓展课程教学内容难度、深度和广度，以过程性评价和总结性评价相结合方式改革学业评价，同时使用“三个结合”改进课程教学方法，提高学生的学习投入度和学习成效，培养符合地方产业需求的新工科应用型工程技术人才。