以工程教育为导向的高职计算机基础课程改革研究

訾永所,容 会,张才猛,洪银胜,邱鹏瑞

(1.昆明冶金高等专科学校 工程训练部，云南 昆明 650033；2.昆明冶金高等专科学校 计算机信息学院，云南 昆明 650033；3.昆明冶金高等专科学校 通识与素质教育学院，云南 昆明 650033)

1 研究背景及意义

早在2010年，由雷庆主编，北京航空航天大学出版社出版的《工程教育》一书.就以适应经济社会发展为工程教育核心，从工程教育6大领域，对工程教育做出过全面的分析和论述.[1]

以工程教育为导向的课程改革文献资料涉及到诸多教学科目，有数字电子技术、单片机、C程序设计等等，涉及到理工、管理等许多门课程的改革思路探索.杨曼等以《C程序设计》课程为例[2]，论述了“地方院校符合工程认证要求的课程设计与实践研究”，以工程认证为目标要求，论述了C程序设计这门课程的教学设计思路.

2014年教育部第一份《中国工程教育质量报告》“问世”，对工程教育问题进行了总结.工程教育新要求、新模式是以工程教育课程体系建设、师资队伍建设、办学条件配置、质量监测4大要点为研究对象[3]，紧紧围绕学生能力达到工程教育目标这一核心任务而进行的课程教学模式变革，如图1所示.对高职工科学生而言，工程教育核心目标就是工匠标准，要求学生能力达到工程师或技师的技术标准.

图1 工程教育核心目标及四大要点

在工程教育核心目标和研究对象新要求下，针对目前高职院校大学计算机基础教育现状，紧紧围绕目标达成这一核心要素，提出对应的改进思路和参考意见.

2 课程体系构架分析研究及改进措施

课程体系是支撑工科人才培养目标和学生学习成果达成的核心要素[4-10].没有符合工程教育的课程体系构架，就没有工程教育教学目标达成的基础.

2.1 传统课程体系构架分析

对高职院校大学计算机基础课程教学而言，目前大多数高职院校，仍然延续十几年前云南省教育厅教学指导委员会对该课程的指导思路，以3+X(操作系统+办公软件+网络基础+任选模块)模式组织教学.这其中的“3”为必选内容，“X”是任选模块，这个任选模块包括的基本内容是“数据库管理系统、图形图像处理、动画制作、网页制作”这几大模块，这个任选模块各个学校会根据课时量情况，师资力量，以及学校自身情况等灵活选用.从“X”所给的几大模块中选择一个或多个作为必修内容开展教学.如图2所示.

图2 3+X模式

运用教学手段方面，基本上采用案例教学法，教师把基本知识点讲解完毕之后，就会选用针对性案例，进行讲解教学，然后学生再进行实训操作这样的教学手段.

2.2 传统课程体系构架存在的问题

现有课程体系构架，从计算机基础教学本身来看，也没有任何瑕疵，完全符合教会学生学习知识点的教学目标.但是，教学目标的达成在工程教育新要求下，就存在很大的局限性和短板.

针对高职院校工科学生，工程教育目标是工程师或技师的能力标准为核心目标.在这个核心目标的要求下，高职院校大学计算机基础现有教学模式属于零星的知识点组合，不具备工程教育要求的新高度、新模式、新体系，也不具备工程教育模式要求的课程体系结构.

因此，需要以工程教育目标为导向，用工程教育理念为指导，对当前高职院校大学计算机基础教学课程体系构架进行改进研究.

2.3 课程体系构架改进目标

根据现在的3+X教学模式，按照工程教育理念，可以设计“3+X+1教学模式”，该模式在原有3+X教学模式下，新增8个教学实训模块，作为任选模块，每个教学班级根据专业特点，从8个实训模块中选择一个或多个模块，按照该课程体系构架(3+X+1)组织和实施教学.“3+X+1” 教学模式具体框架设计如图3所示.这里的“1”就是一个实训教学模块，可以是单个或多个实训模块的组合.

图3 3+X+1模式

因计算机基础课程是高职院校里面实践性非常强的一门公共必修课，这里通过对教育厅规定的3+X模式进行改进，用“3+X+1”模式中达到工程教育教学目标，这里新增的这个“1”，依然是必修内容.是在3+X模式的基础上，围绕工程教育育人目标，根据学生专业特点，对3+X模式中的某个专项内容进行升级提高，从3+X模式中提炼出8个教学模块，让不同专业的学生任选一个或多个模块，进一步进行强化学习，从而达到“3+X+1”工程教育教学模式，这里新增的这个“1”类似于专业课中课程设计一样的教学模块，具有综合提升课程教学效果、达成教学目标的作用.

“3+X+1”工程教育教学这个改进思路，具有菜单式的优越性，改变了传统计算机基础教学模式的同时，还达到了2个教学目标.一个教学目标是通过“3+X+1”模式，使得该课程为学生后续的专业课程学习奠定良好的基础；另外一方面是对于这个提高教学模块的选定不再局限于教研室来制定，可以联合学院各个教研室，根据不同专业班级特点，按照不同专业培养计划选用相关教学模块，进行教学.

以艺术学院、商学院学生为例，大学计算机基础这门课程，根据学院学生专业特点，在传统3+X教学模式基础上，艺术学院可以选择增加如图4所示(选择有底色填充的3个教学模块，即PPT实训、图像处理实训、动画制作实训)“3+X+1”模式完成大学计算机基础课程的学习.在传统3+X教学模式基础上，商学院学生可以选择如图5所示(选择有底色填充的两个教学模块，即Excel实训、数据库实训)“3+X+1”模式完成大学计算机基础课程的学习.

图4 艺术学院学生“3+X+1”选用模块 图5 商学院学生“3+X+1”选用模块

总体思路就是根据不同专业学生，按照对应选择的“3+X+1”模式，以工程教育为目标导向，对所选的实训模块(3+X+1中的“1”)编制相应的课程设计任务书.任务书的编制可联合企业工程师、高级技师、学院共同制定.需严格按照工程教育核心目标要求、与企业动态实时同步更新，各个模块都以工程教育在相关领域的标准为依据，紧紧围绕工程教育核心目标的达成而分别制定.

因“3+X+1”模式的教学设计还处于实验初期，所以在昆明冶金高等专科学校，以选修的形式开展了两个模块的教学实践实验.若实践效果得到肯定，报学校批准，即可对全校计算机基础必修课开展“3+X+1”模式教学.

3 达成教学改革目标的主要方法和措施

因受办学条件、师资队伍、课程体系、生源因素等诸多软硬件环境的制约和影响，教学目标的达成对绝大多数高职高专学校而言，因实力不足，总会存在许多制约目标达成的软硬件因素.如何按照学校的实际情况，因校施策，达成相应的教学目标，是我们需要全方位思考的，我们需根据学校自身具体情况，制定相应的实施方案并组织教学，才能达成相应的教学目标.以昆明冶金高等专科学校教学实施为例，介绍该校达成教学改革目标的主要方法和措施.

3.1 达成教学目标的主要方法

以上3+X+1模式的教学方法，看似分类繁多，但是在模块选用和教学实施方面却可以根据实际情况灵活安排.

教学实践中可根据教学目标要求，从上述8个教学模块中选择一个或多个，编制对应的教学任务书，再按照任务书的目标要求，开展相应的教学工作，即可达成对应的教学目标.

3.2 达成教学目标的措施

以昆明冶金高等专科学校为例，因考虑到学生的基础性问题和教学目标要求之间的差距，所以在教学实施试验期间，我校没有展开全校性教学实施，仅仅是针对大学计算机设计大赛和数学建模比赛，开展了两个赛项的新增模块实践教学.

一个是针对全国计算机设计大赛开展的多媒体技术基础混合教学模块.多媒体技术基础混合教学模块，考虑到计算机设计大赛的赛项内容要求和学生基本情况，主要选用“3+X+1”当中的动画制作和图形图像处理两个模块，如图6(有底色填充模块为选择的教学模块)所示，针对赛项，以选修课形式展开混合式教学.

另外一个是针对全国数学建模比赛开展的数据库实训模块，根据目前数学建模赛项题目设置的趋势，数学建模过程中.每年的考题都存在大量的数据处理、数据分析问题.一般情况下，对试题中的这些数据处理、数据分析超过电子表格的处理能力.因此，数据分析成为是否能正确解题的关键因素，所以根据数学建模的特点，我们开展了“3+X+1”当中的数据库设计模块.如图7(有底色填充模块为选择的教学模块)所示，针对该模块，我校以选修课形式，采用混合式教学手段开展教学.

图6 计算机设计大赛学生“3+X+1”选用模块 图7 数学建模比赛学生“3+X+1”选用模块

3.2.1 生源构成

因考虑到专科学校的学生来源有三校生、自主招生、普通高考招生等多渠道生源，如果不经过教学实践试验就全校展开，不符合教学规律，也不适合我校当前的实际情况，所以在教学实验阶段，我们采用以工程教育目标为导向，围绕学生为中心，通过选拔、教辅助学的方式组建生源.

多媒体技术混合式教学模块生源构成.在大学计算机基础教学过程中，由任课老师负责从所教学班级挑选出多才多艺的同学，统一汇总到计算机基础教研室.教研室再把挑选出来的同学组建一个参赛微信群，群内同学参加多媒体技术基础混合式教学模块选修课的学习，为后续参加计算机设计大赛做准备.

数学建模大赛教学模块生源构成.计算机基础教研室与通识学院数学教研室联合，向学校团委申请，成立数学建模社团，在每学年新生开学报到期间，面向全校学生招新，招募对数学建模感兴趣的同学加入社团，并加入数据库教学模块选修课的学习，为参加后续的全国数学建模大赛做准备.

3.2.2 教学实施

在生源组建的基础上，从全校挑选教师，并邀请企业专家、技术人员，共同构成计算机设计大赛指导教师团队、数学建模大赛指导教师团队.以教师团队为单位，选用职教云平台，配置线上教学资源，联合校外专家及企业工程师，制定对应模块的课程设计任务书，同时向学校申请开设多媒体技术及数据库两门选修课，再依托选修课开展混合式教学.整个教学标准按照程设计任务书严格执行，力求每个参加学习的学生都得到收益和提高.从而达到工程教育目标要求.

4 取得的效果

通过对教学实践结果分析，参赛学生积极性、参加学习人次、获奖状况逐年递增，整体效果不错，详情如表1所示.从教学实践过程来看，参加多媒体技术模块学习的同学，大部分学生积极按照任务书要求，完成相应的设计任务，基本达到工程教育目标要求.

表1 全国计算机设计大赛获奖情况

在数学建模数据库模块方面，整个教学任务书的设计围绕数据分析、数据处理展开.同样表现出较好的教学效果，在整个参赛队伍中，通过数据库模块的学习，参赛同学数据分析能力得到大幅度提高.从近两年的获奖数据、参赛数据、培训人员数据，客观反映出整个教学效果.针对数学建模进行的数据库教学模块，各项指标分析如表2、表3所示.

表2 全国数学建模比赛获奖情况

表3 数学建模网络挑战赛(省赛)

赛学结合、以赛促学的工程教育目标培养模式，在数据库模块教学实践中，提高了所有参加学习同学分析数学问题、解决数学问题的能力，并进一步提高了参赛同学运用数据库知识解决数学问题、进行数据分析的能力，基本达到工程教育目标要求.

5 总结和展望

以工程教育为导向，对现行状况下的高职院校计算机基础课程“3+X” 教学模式进行改革，升级为“3+X+1”教学模式，其中的这个“1”就是工程教育在各个领域的专项课程设计模块.

该方法从教学设计，教学实施，教学目标，教学安排各个环节进行全方位的思考和设计，具有可操作性强，容易实施等诸多优越和独到之处，具有普适性和通用性.并通过对昆明冶金高等专科学校的实践教学经验介绍，为高职院校大学计算机基础课程改革提供了一定的参考依据.

以工程教育为导向的高职计算机基础课程教学研究，因办学条件、师资队伍、生源基础、质量监测、专业课程体系等诸多因素的局限，各高职院校在教学实践过程中，还存在许多难以达成教学目标的因素，需要我们进一步去探索.