立德树人视域下计算机专业三位一体教学模式研究与实践

郭恒川 王国强 赵国增

(洛阳理工学院计算机与信息工程学院，河南 洛阳 471023)

一、引言

教育是国之大计，事关国家发展和民族未来。中国高等教育经历了一百多年的发展历程，已经从精英化教育发展为大众化教育，最终进入现在的普及化教育。如何办出具有中国特色的高等教育，加快教育的现代化步伐，是中国高等教育面临的重要挑战。计算机专业是高等教育工科中的一个重要学科体系，其在国民经济建设中的地位越来越重要，具有规模大、层次多、需求大、社会认可度高等特点。计算机专业人才培养质量的高低将会影响到国家的发展和民族的进步。如何在现有的高等教育条件下，研究、优化、创新教学模式，将知识传授、能力培养、思政教育融为一体，促进学生德能并修，综合发展，是每一名高校教师需要积极参与并实践的任务。

二、国内高校教学现状分析

目前，随着教育领域的深化改革，各高校均已开始注重理论知识的传授和实践能力的培养。但如何激发学生在“以学生为中心”这种现代教学方式中的主动性，并在此基础上培养学生将理论知识转换为实践的应用能力，是需不断探索实践的问题。计算机专业在教学方面比较注重知识的逻辑性和系统性，在授课过程中主要采用先理论后实验的方式，这种常规的教学模式，对学生的应用能力培养较为基础、单一，不利于学生就业能力与社会需求接轨，不利于实现中共中央、国务院发布的《中国教育现代化2035》提出的教育现代化和提高教育质量的目标。

(一)缺乏个性化教学方式

“以学生为中心”的教育理念意味着教学过程要充分做到“因材施教”，但由于课程评价体系、规范、制度等因素的影响，采用统一的课程大纲、教材、进度、难度的传统教学模式依然是大多数教师的选择。每个学生的学习风格是不同的，在要求教学各方面都统一的前提下，教师无法兼顾到所有的学生，并实现因材施教，长期如此会使学生对学习失去兴趣。如何创新教学方式，使教学对象能够从宏观群体转向微观个体，针对学生的学习能力差异提供恰当、准确、个性化的教育，是高校课程教学实践和改革首先需要深入思考的问题。

(二)教学学时有限

随着高校人才培养方案不断修订，课程学时压缩已成趋势。随着新技术不断的出现，课程内容变得越来越多、教材越来越厚，上课时间却越来越少，这是许多课程面临的共同问题。因教学学时减少，尽管教师能够尽职尽责地耐心讲解，但在教学内容覆盖率和教学进度之间依然难以平衡，教学效果也不尽如人意。为了弥补学时不足，方便学生自主学习，教师通常会建立丰富的课程资源库，省去了学生在网络上查阅课程相关学习资源所花费的大量时间。但许多习惯了“填鸭式”教学的学生难以适应基于自主学习的新模式，在非课堂环境下失去学习兴趣，使得这种延伸课堂的教学方式未起到应有的作用。如何激发学生的自主学习动力，合理延伸并创造课堂的时间和空间，是高校课程教学改革和实践需要融合创新的地方。

(三)学生学习缺乏积极性

由于信息技术的飞速发展，为教师们提供了更多的教学方式，慕课、反转课堂、虚拟化教学等多种教学方式被引入课堂，课堂教学模式呈现多样化。但也存在着学习效果缺乏有效监督、学习形式松散，学生学习状态缺乏有效保障等弊端[1]。对学生来说，面对大量的网络信息难于辨别真假，缺乏正确的判断力，更容易受到错误思想意识的干扰。他们从进入大学学习时，一部分人由于不习惯大学的教学模式，会认为课程理论知识的学习枯燥乏味，从而出现厌学的现象。在对学生进行调查中发现相当一部分学生在课堂上会出现走神、不听课、玩手机、睡觉等现象。如何树立积极的学习态度，更好地调动学生积极性，从而让学生提高课堂学习效率，变得尤为重要。

(四)缺乏对毕业要求更全面的支撑

工程教育专业认证是我国高等教育质量保证体系的重要组成部分，对高等教育的改革和发展起着积极的推动作用。其中的毕业要求反映毕业生能够获得职业能力的一些要素，是对学生的科学素养、知识结构、综合能力及创新意识等多方面的要求。每一项毕业要求需要分解成可以安排教学活动且效果可衡量的具体指标点，各课程根据课程内容对毕业要求的某些指标点产生支撑。通常专业课教学内容涉及知识掌握、工具使用、分析并解决问题的能力等方面，对人文素养、职业道德的内容，团队协作、交流表达的能力，终身学习的意识等较难涉及并提供支撑。如何改革课堂教学内容和教学形式，是高校课程教学实践和改革中亟待解决的重要问题。

三、三位一体教学模式研究

根据对国内高校教学现状分析，将其中出现的问题进行归纳总结，发现主要有学生思想观念与信念薄弱，个人素质和实践能力培养不足两个问题。为提高人才培养质量，培养符合社会需求的专业人才，需要对这两个问题产生的原因进行分析并改进和实践。

2020年5月，教育部发布了《高等学校课程思政建设指导纲要》，其中提出把立德树人成效作为检验高校一切工作的根本标准，全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措[2]。课程思政建设是全面提高人才培养质量的重要任务，要坚持把思想政治工作贯穿教育教学全过程。如何将爱国情怀、创新精神、奋斗精神、社会主义核心价值观等德育元素融入高校学生的思想,要依靠课程思政全方面渗透进课程教学的方方面面。

工程教育专业认证近年来成为中国高校工科专业新的风向标，各工科专业均将认证的要求作为标准来改进其人才培养的模式。工程教育专业认证是“以产出为导向”，把强调毕业生毕业时具有什么样的能力作为基本标准，促使教育从“知识导向型”向“能力导向型”转变，使人才培养更接近实际的社会需求[3]。如何强化学生符合企业需求的实践应用能力；如何推进课程教学中理论和实践融合；如何培养工程教育专业认证毕业要求所需的合作能力、沟通能力、职业规范等。这些都需要拓展原有的教学模式，增加工作室教学模式来延伸、补充现有的课程教学。

(一)三位一体教学模式介绍

在课堂教学、实验实训教学两大传统教学模式之外，增加工作室教学模式，形成“课堂-实验实训室-工作室”三位一体的创新型教学模式。以立德树人为目标，将思政教育作为基础和纽带，贯穿和融入到课堂教学、实验实训、工作室三个育人环节，最终形成立德、立智、立能三者融为一体的全面育人成果。三位一体教学模式，如图1所示，三种模式相互支持形成循环。学生在课堂学习基础理论知识，并在实验实训教学中加以验证和应用。以实验实训的低阶实践活动作为基础应用能力训练，为学生在工作室实践活动中进行高阶实践做准备；在工作室实践活动中由于超纲的内容和难度，倒逼学生被动巩固课堂所学知识并通过自学增加课程新知识。三种模式之间彼比促进，思政教育根据各模式的特点以不同形式自然融入其中，完成了育人目标的统一、育人方法的多样、育人资源的整合，最终达到既树人又立德的目的。

图1 三位一体教学模式

(二)课堂教学建设

课堂教学方面按照教育部倡导的金课“两性一度”标准，采用恰当的教学内容和方式进行实施。在教学内容方面，按社会实际需求对课程内容进行筛选、整合，减少老旧且脱离实际的内容，增加和实际结合紧密的内容或学科新知识。在教学方式上，将传统教学模式与案例学习、互动讨论和引导等多种方法相结合，开展以学生为中心的“翻转课堂”，“线上线下混合教学”的金课教学方式[4]。

多种课堂教学方式的开展有利于嵌入合适的课程思政元素，使思政教育和课堂教育有机统一。在传统教学手段和新方法相结合，教师引导和学生自主学习相结合下，课堂思政教育开展的主要方法有：1.教师营造合适的时机，启发学生在理解课程内容的同时理解思政主题的启发法；2.教师在课堂讲述提前设计好的案例，描述其中思政内容的案例法；3.教师设计实际任务，使学生在解决任务的过程中感受到思政内容，并接受思政教育的探究法。通过多样的教学方法，思政元素附于文字、图片、视频、声音等载体上，既达到思政育人的目的，又激发了学生的学习兴趣。

(三)实验实训教学建设

传统的实验实训教学方式以教师先布置题目，学生在固定时间、地点，按照实验指导书的步骤进行的验证实验居多。这种方式的不足之处有：1.实验实训教学具有低阶性、易受实验器材、时间和场地的限制，灵活性不够；2.实验实训内容简单、固化，缺少综合研究和设计性，对学生的实践能力锻炼不足；3.教学方式单一与思政教育协同不足。针对这些问题，一方面应增加设计性和研究性的综合实验，引入虚拟仿真实验，拓展实验教学的深度和广度，延伸其时间和空间。另一方面应提供大量的实验学习资料，便于学生进行自主探究、问题讨论等学习模式，调动学习积极性和参与度。通过实验实训教学的改革，学生会增加更多的学习任务，教师会使用更多的教学方法，增加思政内容在实验教学中切入点的数量，构建思政体系，也更好地满足工程教育专业认证对学生的素质要求。

(四)工作室建设

工作室模式是三位一体教学模式中的关键部分，是对学生在其他两个模式教学之后的综合能力拔高。工作室模式以授课教师或聘请企业方人员作为负责人，按照不同的课程特色和学生兴趣特点分为竞赛类、项目类、服务类三种。竞赛类工作室以组织和培训学生参加专业竞赛为目标，较适合于教学内容和竞赛内容近似的课程，负责人可筛选学生进入该工作室学生团队进行培养。通过竞赛类工作室延伸了课程深度，培养了学生的自主学习能力。项目类工作室以培养学生进行真实企业项目实践为目标，该工作室是学校教学和社会工作之间的桥梁，为学生提供了一个接触真实项目的平台。工作过程按照行业实际项目流程进行，岗位设置按照项目真实岗位需求和职责设定，学生根据所学课程在项目中进行对应岗位实践。该类通过项目引导，提升学生知识的系统性、综合性和多元发展。服务类工作室以利用所学专业知识进行志愿者活动为目标，是立德树人、思政教育提升的重要阵地。授课内容可用于服务社会活动的教师可组织学生定期进行技能服务活动，不但提供了知识转化为实践的平台，而且使学生获得良好的思想品德教育。

工作室模式的三类教学活动，不但将课堂有限的授课内容进行了扩展，而且实现了多门课程知识的相互融合使用；不但完成了针对学生兴趣和特点的个性化教学，而且使学生更清晰地认识到学校与社会、理论和实践之间的差距；不但增强了学生人文素养和综合能力，而且使思政教育从理论教育落实到实践。该模式的尝试是全面提高学生综合素质的创新之举。

四、三位一体模式的实践与效果

计算机组成原理在计算机专业的人才培养计划中占有重要地位，课程内容重视知识的理论性和系统性，其教学改革实践可作为计算机专业教学改革的样板。在课堂教学方面，为打破理论课程枯燥的印象，建设线上学习资源库，合理分解知识点并准备视频、文档等学习资源。形成线上线下混合教学模式，教学中嵌入思政元素，采用启发式教学，通过案例分析、观看视频资源、课堂讨论、课下查阅资料等多种教学手段，使学生主动自觉学习，既锻炼学生独立思考的能力，又促进学生专业素质的提升[5]。主要的思政方向为科学思维、探索精神、责任意识、使命担当，树立学生为国家计算机发展做贡献的理想。

实验实训教学方面，改进传统实体试验箱的模式，使用Proteus虚拟仿真软件进行实验设计操作，录制实验讲解视频和资料并上传到线上，围绕着最终设计出CPU与简易模型机为目标，修改各个实验内容。以此使学生利用课余时间提前预习实验，教师可以不受设备限制灵活安排教学，改进出复杂、综合的实验，使学生从抽象到具体、从概念到实物，对计算机的运行有更全面系统的理解，更方便融入双创精神、工程伦理、工匠精神的教育。学生成绩统计结果如表1所示，2019级学生在改进课堂、实验教学模式与思政教育共同作用下，整体学习成绩较2018级有一定的提升，同时也保持着饱满的精神面貌。

表1 学生成绩描述统计表

按照计算机组成原理课的基础理论性特点，首先可设置服务类工作室，学生通过课程的学习了解计算机结构、组成、运行机制后，可依托工作室进行计算机故障维修的志愿者服务。通过志愿者服务增加了学生对于课程内涉及的计算机部件的认知，更深刻地理解计算机的运行机制。学生通过活动树立了乐于助人的精神，真实地体现了立德树人的思政实践。通过在活动中获得的精神满足感，可提高学生对于该课程的兴趣，有助于课程成绩的提高。通过活动可增强学生与他人的沟通交流能力、与团队成员合作的能力、发现问题自主研究解决问题的能力，使该课程对计算机专业工程认证的毕业要求支撑更强。志愿者工作室志愿服务现场如图2所示。

图2 志愿者服务现场

以服务类工作室育人为引领，还可关联至项目类和竞赛类工作室活动。为了改进服务效率，激励队员的服务意识，可关联项目工作室开发“阳光电脑E修”预约微信小程序提供给志愿者活动使用。项目工作室按软件企业工作要求进行小程序开发，使参与开发的学生体验整个软件开发的流程，软件设计能力得到提升，开发的微信小程序如图3所示。除此之外，志愿者活动还可参加中国“互联网+”大学生创新创业大赛“红旅”赛道公益组比赛，与竞赛工作室关联进行联动。以计算机组成原理发起的服务类工作室与项目类、竞赛类工作室配合合力育人，学生能力全面提升，形成了多方位育人的良好效果[6]。

图3 预约微信小程序

五、结语

为推进素质教育，提高人才培养质量，采用以立德树人为纽带贯穿三位一体的教学模式。该模式实现了全域育人，其实质是在专业教育中融入课程思政和实践教育，使之融合成为一个整体，构建立德树人、知识传授、以能力培养为中心的人才培养模式[7]。该模式的建设是一项长期的、不断创新的系统工程，课程教师应尊重人才培养的客观规律，根据具体专业特点，采用合适的教学方法和形式，并将思政元素润物无声地传递给学生，为国家培养德才兼备、能担起民族复兴大任的时代新人。