智能时代计算机应用基础“金课”建设实践与思考

李南楠　李杰　崔容容　计丽娟

摘 要：大学计算机应用基础教学对非计算机专业学生运用计算机有着非常直接的影响。学好大学计算机应用基础课的学生，如果在大数据、人工智能等方面发展的话，也会直接影响其解决问题的能力。当前的大学计算机应用基础教学的教学内容与教学方式比较陈旧单一，很难满足当前全面智能化时代对学生能力的要求。分析课程浅层表象的建立和深层的本质，需要在课堂、实验、线上线下三个方面来培养学生的学习能力，知识挖掘能力和创新能力，这样慢慢来逐步完善一流课程，打造计算机应用基础“金课”。

关键词：金课;一流本科课程;MOOC;线上线下

中图分类号：TP39  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2021）10-0020-05

2013年，工业4.0时代由德国第一次提出，因此诞生了以工业4.0作为基础的、以智能制造作为主导的第四次工业革命，简单来说，利用工业4.0来使制造业更加的智能化。在这样的大形势下，复合型创新型人才在智能时代出现巨大的需求缺口，所以就需要加快改革高校课程，从而开展重新认识、重新定位、进一步强化的高等教育。现阶段在生活处处应用智能时代的大背景下，如何建立一流学科，创建一流专业，培育一流人才，一直是国家层面顶层设计考虑并研究的课题，而尽快全面振兴本科的高等教育已迫在眉睫。课程作为高等院校对高校人才培养的关键工具，高校课程“金课”概念在2018年在新时代全国高等院校本科教育的工作会议上由教育部部长陈宝生第一次提出。之后，《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》由教育部印发，首次将“金课”写入教育部文件，文件要求高等院校需全面梳理各院校的各个专业课程的教学内容，淘汰对人才教育无用的“水课”、建设具有跨时代意义的“金课”，切实提高高校各专业的课程教学质量。“金课”的“两性一度”标准由教育部吴岩司长在中国大学教学论坛上指出。所谓“金课”，即一流课程，在陈部长提出概念后，各高校涌现出一大批国家级、省级在线“金课”课程，在线“金课”突破了时空桎梏，均衡地增加了各类教育资源。计算机应用基础作为一门当代各高校本科生的计算机入门必修课程，起着培养学生的计算思维能力以及计算机应用能力的作用，通过培养学生如何利用互联网、大数据、计算机、人工智能、云计算等技术解决智能时代问题的能力，同时深度融合现代先进技术与各学科专业，进而解决其他专业领域的复杂问题，最终实现多学科交叉融合，因此诞生新时代复合型人才。但是现阶段的计算机应用基础课程由于更新内容较少，导致内容形式陈旧单一，缺乏高阶复合性、多维度挑战性，已经无法满足现代对计算机应用能力的刚需。“计算机应用基础”是计算机科学的基础课，也是核心课程，是理论性、实践性、创新性集于一体的综合性课程。所以，进行教学改革以克服传统教学的弊端，并使其满足“金课”的要求，提升学生的综合能力，是值得我们研究的。因此，如何加强智能时代大背景下的计算机应用基础的“金课”建设是一个值得不断探索与思考的问题，而这一点恰恰是计算机课程的教学研究的突破点。在改革与实践的过程中，教学组针对计算机应用基础如何能达到“金课”标准进行了大胆尝试，最终总结以下几点：高阶性的教学目标，前沿性的教学内容，互动性的教学方式，个性化的教学效果，挑战性的课程主体。具体来讲，计算机应用基础“金课”旨在培养学生的计算思維性、深度学习性和创新性，以计算机应用基础知识作为基础，将前沿知识例如大数据分析、深度学习概述等知识，利用线下学习、线上线下混合操作、实践三个途径让学生由被动接受变为主动，层层递进地学习计算机应用基础课程内容，使学生从学习表面课程内容提高到主动探寻更深层次的课程内核。

计算机应用基础课是我校面向全校非计算机专业学生开设的必修课程，总学时为48课时，理论总学时为16课时，实践总学时为32课时。在计算机应用基础课教学中，存在的主要问题有以下几点：由于此课程针对大一刚入学的学生，对计算机的动手实践操作能力不强，理论知识严重缺乏。教师在理论课部分中，主要详细讲解课本理论内容，让学生在课上时间分析、解决、反馈、总结问题的时间不够，单调的知识导致学生对于理论课不是很积极，教学质量不是很高。因此，课程组经过为期一年的研究，针对课程教学中存在的大部分问题进行了一定的改革，优化了教学方法，更新了培养方式。经过改革与实践，通过上学期的考试成绩能看出有了明显的提升，教学效果有了明显的成果，本文就前期进行的一系列改革进行了归纳总结。

1 当下大学计算机应用基础现状

当代，互联网、计算机、大数据、云计算、人工智能等先进科学技术手段随着时代的发展迅速发展并广泛应用，当下理工类、医学类专业对人员的计算机使用能力要求越来越高，并且各学科对计算机现代化技术的依赖性和需求日益加强。现阶段大学计算机应用基础课程是所有本科专业学生入学后学习到的第一门计算机基础课程，其重要性显而易见。所以如何在计算机应用基础课程的课程建设中将保持经典的教学内容与前沿知识相结合，使课程具有创新性，是当下的重要研究课题。大学计算机应用基础课程发展到现在已经有20余年，从1997年起，计算机课程一共进行了3次大的教学改革，从以主要的三层次计算机文化基础，到2004年以提高应用能力为目标的大学计算机应用基础，再到2010年加强计算思维的导向性大学计算机课程设置。

以教材、教师、教室为中心的传统“三中心”教学是现阶段的主要教学方式，这种采用“教师讲、学生听”的课堂教学方式除了教学方式单一，还具有以下缺陷：（1）无法调动学生的积极性、主动性、创造性，只要是因为填鸭式教育主要以教师为主导，由授课教师单纯地进行课程传授，这就让学生在课堂中的学习方向和学习内容被老师的思想无形的引导、约束着，压抑了学生的主动学习思索能力、个性化展现的天性。（2）课堂上缺少互动性，传统教学中师生之间、同学之间的互动、交流几乎为0，课堂氛围相对沉闷、无趣，师生间无法做到相互沟通了解。（3）部分教师相较于课程的教学内容效果，更注重自身科研水平，在教学内容更新上花费的时间和精力过少，忽略了教学态度会直接影响到自己在课堂上的教学效果，经过与学生的座谈与交流发现，部分同学认为“水老师”才是导致“水课”出现的主要原因，同时由于教学内容教材相对陈旧，没有当下最新的研究成果，对学生的吸引力也越来越差。（4）虽然现阶段主要教学方式为理论与实践相结合，但学生的实际实践方式却没有与时俱进，实践内容单一、实践过程无趣，导致学生的主动性、创造性的丢失，关键的创新能力训练和培养以及主动探索知识的热情与勇气也被扼杀，而创新能力与探索能力恰恰是高等教育人才培养的关键所在。

在这三次重大课改的进程中，一直忽略了在智能时代，科技革命和产业变革浪潮已经到来，其中大数据、互联网、人工智能更是变革的主要代表，所以高校对大学计算机应用基础课程的教育必将进入“多样化、个性化、学习化、现代化”为特征的新阶段，大学计算机应用基础课程也应适应时代发展与变化。

2 基于MOOC大学计算机应用基础的线上线下结合“金课”

在新冠疫情的大背景下，在线精品课程发挥了其不受时间空间阻隔的优势。学生在智能设备的加持下，可以随时随地自主学习。线上线下混合“金课”大概率会成为未来精品课程建设的主要途径。其中翻转课堂是最具有代表性的线上线下混合教学形式。翻转课堂是指重新的调整课上和课外的时间，将学习的决定权从教师身上转移到学生身上。课堂内的宝贵时间，能让学生更专注于基于项目的学习，共同研究解决本地化或全球化的挑战以及其他现实世界面临的问题，从而获得更深层次的理解。它重新排列了相关知识获取、传授和应用的次序，将现代教学体系分为线上和线下两个阶段，线上阶段主要是自主学习阶段，线下为课中讨论、探究和课后项目综合训练形式。根据课题研究组近几年的实践与总结，MOOC的课堂在实际操作过程中不仅仅是改变传统的简单的教学顺序变化，同时也按照前面提到的“金课”建设路径，以实现课程教学的应用性，从而达到双重目标，即通过线上和线下两个阶段完成对知识点、技能、方法等知识的全线贯通，以主动取代被动，由“授课教师为中心”变为“学生为中心”由浅层学习变为深层次学习，进而达到运用所学到的知识来解决实际各专业问题的高阶能力。

2.1 线上自主学习阶段

提高学生主动性学习，这需要学生在课前自主学习相关课程内容，让学生在自主学习的时候有更多的时间进行思考，这就要求学校要抛弃填鸭式教学方法，提前将要教授学生的内容、知识点以MOOC的方式上传到网上，课程主要侧重于激发学生的兴趣，让学生在老师的指导下自主学习，总结知识点，激发学生创造力。这就是学生在学习过程中不完全依赖老师的言传身教，提高自主性和总结问题的能力。因此如何提高线上课前自主学习的效果主要取决于三个因素，分别是教师的引导性、学生的主动创造性和MOOC的品质。以上三个因素如何提高主要从以下几点考虑：（1）MOOC课程宜采用引导性的讲授方式，通过知识点串联课程内容，用最精炼的话语在短时间里说清楚，课程时间控制在10min以内，如涉及内容较多，时长最好不要超过15min。（2）课程内容包括经典知识点和前沿知识点，要做到实时更新、实时完善，在讲授过程中增加趣味和新颖的案例，比如在讲解计时器控件时，先设计一个地铁时间表，根据地铁在通过不同站点的间隔时间不同的案例，案例具有一定的实际应用性，由地铁案例分析的方式引入计时器控件知识。（3）教师要在线下授课前关注学生在线上自主学习过程中的疑问、观点，收集观点与问题，并进行汇总和分类知识点。但是这样线上自主学习容易变成老师将传统的“教师讲，学生听”的授课形式变成提前将授课内容全部教授给学生这么一種情况，为了杜绝种种弊端，就要求教师在MOOC内容上要提前总结，避免“一锅出”的情况，可以采用实际问题作为引入，让学生在线上学习过程中主动去学习，这样带着问题积极思考，才能达到MOOC的预期效果。

2.2 线下课中教学阶段

“以学生为中心”这种学习方式虽然主动，但是由于受学生自身社会经验欠缺和对实际问题认知能力不足的制约，学生虽然有问题，却很难完全把握住课程的重点、难点，无法将习得的知识点与技能、方法等串联起来，更甚者会出现偏离知识内容或出现理解上的问题，这些问题都可能出现在自主学习中。基于这种情况就需要线下课教学，由老师将知识点串联起来，通过线下分组研讨，师生之间的交流互通，将学生自主学习的内容进行升华，通过再次认识、讨论和探究将教学内容循序渐进地传输给学生。线下课中学习应考虑以下几点：（1）要建立一个良好学习氛围。好的课堂氛围能让师生间增加沟通。（2）教师要提前搜集学生线上自主学习过程中的问题，了解学生对课程内容的理解深度，考虑到不同学生的理解程度不同，教师需要针对不同阶级学生设置不同难度的课程内容顺序，由浅入深照顾到每一个学生。（3）教师要将自身角色由“表演者”转换成“引导者”，以学生为中心，通过交流、讨论、问答、探究等互动开放式的课堂教学方式来进行授课，加强学生对线上自主学习内容的认识，提升对课程的理解程度。线下教学还是要在教师主导下来进行，这种方式不仅加深对授课知识的理解，还能通过知识点延伸到相关的科学概念中，从表面学学变为深度思考。因此课中线下学习活动并不是线上教育的附属品，它是与线上教育目标重要的教学环节，教学单位不能舍本逐末，丢了西瓜捡芝麻，单纯地认为有了线上资源就忽略线下教育，虽然线下教学的主要授课内容重点发生了转变，但是依然有着举足轻重的地位。

2.3 线下课后复习与实践阶段

学生在前两个阶段后最需要的是课后复习，这是对前两个阶段学习内容的巩固与提升，根据国内外的现阶段的教学经验的介绍和本课题组的实践总结，课后复习阶段最好采用项目实训方式实施，建议授课教师带比较有创造性和探索能力强的学生参与专业类竞赛用以进行深度训练，将线上与线下掌握的知识理论应用于实际问题，充分发挥学生的创造能力和创新能力等能力。深度训练不仅意味着通过串联学生现有的知识体系，同时将理解的知识进行迁移，让学生适应在竞赛环境中创造性地使用已有的知识来进行探索创新未知的真实问题。线下课后复习过程实际是对已有知识变为实践能力的过程，竞赛项目在设计时要注重实际、趣味、专业，层次分明能提升学生个性化的学习能力。

通过学习线上课前和线下课中、课后三个阶段的课程内容，就能完成“金课”建设的目标，也就是线上课前学习和线下课中学习完成对课程表面内容的学习和理解，线下课后复习提升学生高阶应用能力，通过创新性和创造性加深学生对课程的理解。

3 大学计算机应用基础课程新教学模式实践与思考

3.1 先进的教学内容

近几年，通过采用网络问卷调查、面对面交流以及教师在授课过程中总结等方法，针对大学计算机教学的目标以及授课内容进行了修改与完善，教育目标从以往的“计算机基本应用能力的培养”修改为“利用计算机思维解决实际问题的能力”，针对如何建立学生的计算思维能力进行了重点关注。之后，根据计算机专业特点和各种实际的需求，大学计算机课程教学大纲被进一步的修订与完善。随着大数据、云计算、人工智能等新技术在2018年进一步发展，大学计算机课程进行了第二次教学改革，在原有基础内容上增加大数据、物联网、云计算等最新内容，同时制作大学计算机MOOC，进行基于MOOC的线上线下混合教学新模式，得到培养思维能力、创造能力、深度思考能力为导向的大学计算机课程新型教学模式。

3.2 與其他使用专业深度结合

在现阶段的高等教育各学科人才培育过程中，大学计算机基础课是非计算机专业的基础学科课程，旨在培养当代大学生利用计算机的大数据、数据处理工具、人工智能、互联网等功能来解决各个专业的学术难题，同时利用计算机与其他专业相结合进行的创新。利用先进计算机技术来方便、准确、快速地解决各类现实问题。因此，在大学计算机“金课”课题的建设中，我们应充分考虑不同专业特点和要求，在教学内容中加入特定案例和计算场景，例如之前提到的利用计时器功能解决地铁停靠站时间间隔的实际应用问题，就是计算机与实际应用结合的案例，目前针对不同专业共搜集案例100余例，通过这些案例将专业需求和实际应用融合到基础教学课程中，对培养学生计算思维能力和深度学习能力有着至关重要的作用。

3.3 加强学生的学科竞赛能力

自2013年的教学改革以来，非计算机专业学生在授课教师的指导下获得多项国内计算机奖项，这种竞赛方式提高了学生的学习积极性。从效果来看，竞赛充分调动了学生的热情，发挥不同专业学生的专业特长，让学生在主动学习过程中，能将学到的内容应用于自身专业领域，深度融合计算机和各专业实际问题。教师通过竞赛鼓励、培养学生挖掘自身潜力，引导学生将其所学计算机知识与其原专业相结合，这种方式加强了学生的创造性和思考能力。针对不同专业的学生，其专业优势在竞赛中会得到充分发挥，例如电气工程专业学生对C语言、数电模电有一定的学习基础，带领他们组队参加数学建模类别的计算机设计大赛;临床医学专业学生有着医学专业的知识背景，针对新冠疫情，制作关于如何防治疫情背景、如何自我防护等科普视频会有更多见解，这些学生适合参加多媒体视频类别的设计大赛。竞赛不仅能够激发学生的学习兴趣，同时也促进授课教师不断接触新知识、掌握新方向、保持与时俱进的教学状态，这是促进大学计算机“金课”建设得很有效的手段。

3.4 鼓励学生申报创新创业训练项目

在竞赛教学的基础之上，教师鼓励有能力的同学参加大学生创新创业训练项目。熟悉项目选题、研究方向、书写项目申请书、项目结题等一系列过程，使得学生掌握基本的项目研究流程。通过座谈交流等方式，教师对混合教学效果进行了调查研究，98.2%的学生持肯定态度。教师也认为，混合教学方式增加了老师和学生之间的交流，同时教学质量也有明显的提升。

4 总结

在智能时代全面到来的背景下，传统教学模式已经越来越难适应当前的发展，学生具有自主学习能力和创新创造能力是成为社会贡献复合应用型人才的必要条件，如何加强学生的自我修养，如何提高高校的教学能力和授课方式，已经成为当下的重要研究课题。所以如何在保留大学生计算机基础课程的精华内容的基础上加强“金课”建设是我们一直以来的探索目标，相信在不久的将来，一定能找到其中的平衡点，做到教师与学生共同进步，共同在智能化的角度上为中国的特色社会主义建设添砖加瓦。

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