“金课”背景下实践课程的教学探索与改革

刘璐

(西安邮电大学网络空间安全学院 陕西西安 710121)

2018年6月21日，教育部召开了改革开放以来第一次新时代全国高等学校本科教育工作会议[1]，会议提出了“金课”这一教学概念。“金课”的特征主要是指“两性一度”，即高阶性、创新性和挑战度[2]。教育部对“金课”建设提出了高标准、严要求，该文依托《信息专业课程设计I所示》实践课程的主体，对该课程授课内容和过程进行了前期调研及分析，发现该课程教学目标设置较为单一，9仅以完成单个实验任务为落脚点；课程教学手段仅为线下上机、没有充分发挥现代互联网以及线上优质教学资源的作用力。按照“金课”中“两性一度”的要求，主讲教师分别在该课程的教学目标、教学手段、实践方式等方面进行了创新改革，并且依据此创新改革法对《信息对抗专业课程设计I》进行了课程改革的实践探索。

1 “金课”背景下《信息对抗专业课程设计I》的教学改革

“金课”的本义指的是国家实施的一流课程建设“双万计划”，也就是“金课建设”计划，即在2019—2021年期间，建设10 000 门左右国家级一流课程和10 000门左右省级一流课程。在新时代，需要打造符合时代发展的高水平教育课程。我国高等教育目前逐渐转型，最终发展为全社会普及的全民教育，而“金课建设”计划的出发点正是从这个目标开始。高等教育已经从规模扩张全面转向内涵式发展[1]。打铁还需自身硬，高校的课程与教学水平的提高需要紧抓质量，做到核心水准的本质升华。从这个角度看，一流课程建设的“双万计划”，与世界一流大学和世界一流学科建设的“双一流计划”，有着共同的时代背景和一致的目的。在高等教育处于精英阶段时，政府与社会、大学生及其家庭等利益相关者对高等教育质量有一种天然的认同，“象牙塔”中的课程与教学因为珍贵和稀缺，不仅必然是高质量的，也是无需评价的。随着高等教育资源的开放化、大学的扩招，高等教育课程系统不断复杂化，各种高等教育机构间的课程优劣势逐渐凸显。许多高校受扩招和保证就业等刚性因素的影响，实施严格的课程与教学评价、淘汰不合格大学生一直面临着较大的阻力和复杂的舆论环境。同时，高校长期以来存在着重科研轻教学的倾向，这些使精英高等教育时期本不在人们视野中的课程与教学质量问题开始成为大众关注的焦点。进入新时代，我国高等教育内涵式发展的目标更加明确，“混学分”“水课”“清考”等现象在高等院校或将面临淘汰。打造高水平、高质量、高标准的教学课堂成为高等教育改革的重要目标。为此，教育部密集出台政策强调高校本科教学的重要性。自2018 年以来，教育部对本科专业建设、本科教学与课程质量提出了非常明晰的要求。985、211 等重点大学需要有自身专业特色的优质科研环境，国家重点学科需要发展优质教学课程。同时，“以本为本”、回归教学等观念为越来越多的人所接受[1]。“金课”建设计划及相关要求应该是高等院校教学发展的必由之路，是社会对高校教学质量，尤其是本科教学质量的要求和高校自身在提升人才培养质量中的最终目标。在高校的人才评价模式及相应管理制度的建设上，要进一步突出本科课程建设与教学等人才培养工作的核心地位。较长一段时间来，我国高校的人才评价重视科研，教学与课程建设等人才培养工作相对受忽视。这种评价模式造成了我国高校人才评价的唯论文、唯帽子、唯文凭等现象，亟待改变。最后，在“金课”建设上，要走出“象牙塔”，积极推动学术与社会、与行业、与市场等高等教育利益相关者的对话[2]。高等院校应该结合自己的办学宗旨与定位，推动教学改革，建立良好的产学融合、产教融合的教学科研关系，依托“互联网+”线上优质的教学资源库，优化改进教学学科建设体系，打造符合时代化发展的计算机类教学课程。高等院校只有将产业、多学科、科研等各方面技能体系发展平衡，才可以打造可持续发展的“金课”建设体系。

1.1 多元化教学目标，提升学生能力

现阶段，产学融合、产教融合是高等职业院校新兴的人才培养模式，多学科交叉研究是科研教学的新方向。一流“金课”建设应该以切合时代最新发展热点、促进行业的进步、培养德才兼具的学生为目标，立意高远、贯彻终身教育的理念，改革后的教学目标应该结构多元化、从实际产业需求出发、培养学生自主解决问题的能力。具体细化为3个指标点：（1）能够对实际问题的需求进行分析，结合专业基础知识给出解决方案，并能够验证解决方案的合理性；（2）能够对设计方案进行开发、测试和评价，具备用可视化、报告或软硬件等形式呈现设计成果的能力；（3）能够掌握信息对抗的项目与产品的设计流程和管理方法，将经济和管理知识应用于工程实践。

该课程的教学内容设置时，以产学、产教知识为中心、涵盖多学科交叉内容、融合思政教育环节、改革创新了教学结构，明确地将课程目标与具体的教学指标结合起来，奠定了科学的、立体化的、多层次的实践课程。最终培养出具有产业知识、实践能力以及职业道德素养的高水平人才。改革后的教学目标结构图如图1所示。

图1 教学目标结构图

1.2 “线上+线下”混合式教学手段应用

线上教学资源是一笔宝贵的财富。目前，国家的线上教学资源建设已经日益充实。线上教学资源打破了教学中时空的限制，名校品牌课程等优质开源教学资源，拓展了学生学习的视野、充实了教师的教学素材[3]。尤其为“双非”高等职业院校的学生提供了良好的教育资源，让高职院校的学生也可以沉浸式体验“985”“211”等院校的学术氛围。

混合式教学方式一般具有以下几个方面的特征：（1）混合式教学的展开是依托“互联网”线上资源和线下教室授课的方式进行教学活动；（2）面授是基于教学改革的先进成果进行的多维度、高质量精品教学课堂；（3）“互联网+”线上资源具有开放共享性，使用手段可以结合多媒体教学设备设计多元化教学方案；（4）混合式教学改革方式具有多样化的特征，其目标具有唯一性。充分利用“互联网+”线上资源和“线下”面授进行符合时代发展的教学改革，避免传统教学中教师授课没有特色、手段较为单一、课堂受时间和空间的限制，提高学生学习的积极性、趣味性、创造性思维能力的开发。混合式教学需要在“互联网+”线上的前提下进行。课前，教师可以将教学资源以视频、文档、PPT 等形式上传到线上，给学生提供充分的预习时间，确保学生对课堂有一个充分且全面的预知认识、降低学生对新知识、课堂重难点的疑惑和迷茫的程度，提高学生学习的效率。教师可以使用一些教学小程序或线上教学平台来进行学情监管。根据学情数据，教师的教学活动更加具有针对性。

除了线上视频教学资源外，在基于“互联网+”的时代背景下，也出现了一系列的线上教学辅助平台。例如腾讯课堂、学习通平台、雨课堂等。这些线上平台可以监管学生的各类操作数据、提前上传教学课件，便于学生开展课前预习、师生互动、课后巩固及答疑活动。“线上+线下”的混合式教学法是确保获得成果最大化的有效教学手段，并且可以让学生们摆脱枯燥的知识灌输、寓教于乐[4]。线上教学平台基本可以满足老师各式的教学模式需求、能够支持直播课程、录播课程、一对多等多种班型课程。同时支持做免费试听课、公开课，支持语音视频、PPT 等多种教学模式，支持电子白板、屏幕共享等多种教学工具，当老师熟练使用后，能够大大节省老师的时间和精力，从而提升教学效率。教师可以开发随堂测试题库用来检测学员学习效果的社群功能，可针对课程进行随堂考试测试，支持单选题、多选题、填空题、判断题、问答题等题型。在直播过程中可以发布课堂小测试，学生在观看讲师直播过程中进行线上答题，系统自动判题且错题可以生成解析。线上随堂测试是学生巩固和复习上课内容的好帮手，也帮助了老师根据学员对课程的掌握情况来安排下一步教学计划。利用考试功能，学生可以根据考试结果再次有针对性地学习课程，更好地巩固已学到的知识，教师也可以通过考试结果快速掌握学员学习情况，对后续课程进行优化设置。教师可以创建单选题、多选题、判断题、问答题等多种题型的试题，形成题库，并根据题库内的试题创建考卷，对学生进行考试测验。支持将保存在本地的题目批量导入题库，支持题目分类管理，方便师生集中管理试题，提高运营效率。

1.3 虚拟仿真科技融入实践教学

虚拟仿真实践教学是5G 通信和人工智能发展的产物。它将生产技术与互联网结合起来、将实践环境虚拟化[5]。虚拟仿真平台的应用可以节约真实设备的运营和维护费用、避免学生实训花费大量路途上的时间消耗、而且可以有效规避一些危险系数高的实验操作[6]，虚拟仿真实验平台：“依托VR、AR、AI人工智能技术，利用3Dmax、计算机的虚拟仿真模型、相关语言等等，来建构一种教学或者是科研的平台。”2015 年，国务院统筹推进建设世界一流大学和一流学科，吹响了中国高校冲刺国际前列、打造世界顶尖学府和顶尖学科的“冲锋号”。2017年，国家正式公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单。2015年，国家教育部在全国内筛选批准100个国家级的虚拟仿真实验教学中心，我国虚拟仿真实验教学提上议程。同年，复旦大学环境科学虚拟仿真实验教学中心成立，成为环境科学领域第一个获得国家批准的虚拟仿真实验教学中心。物理系也成功申请了国家级虚拟仿真实验教学中心。

2017 年，国家调整政策，为各大高校的虚拟仿真实验建设提供支持项目。“双一流”建设与虚拟仿真实验教学建设这两条相近起点出发的线路，相互交织，共同前行。复旦大学响应国家号召，在国家政策的指引下，推动虚拟仿真实验教学有序展开，促进一流学科建设与学科交叉融合。

虚拟仿真实践教学平台具有其他教学手法无法比拟的优势，可以将其优势具体概括为：（1）可以根据所需个性化设计实验模式，共享实践教学资源，推动教学改革发展；（2）独特的教学形式，推动交叉学科的融合；（3）打造“以学生为中心”的教学理念，培养学生自学能力；（4）教学手段得以创新，并且拔高实验任务的挑战度。

2 “金课”背景下课程改革实践探索

推进“金课”建设，关键在于课程改革。而课程改革的效果到底好不好，关键在课程实施。该文以《信息对抗专业课程设设I》实验课程为例，对该课程的实验内容建设、混合式教学实施、虚拟仿真实践平台搭建这3个方面进行了实践探索。

2.1 实验课程内容建设

在专业课程设计的实践内容建设中，主讲教师以产业为导向，推进多学科交叉、聚焦热门学科问题，优化了实验设计内容，并且将实验内容与改革后的课程目标的指标点具体对应起来，在实验课堂中加入了课堂思政内容、从点滴灌输工匠精神、爱国主义情怀、人文素养以及高雅的道德情操[7]。创新改革后的实验内容不再仅仅是锻炼学生按照实验步骤完成任务的能力，而对学生逻辑分析能力、实践操作能力、项目设计能力以及职业素养都有所要求。主讲教师对实验任务的难度也进行了升级，摒弃了传统实验中按部就班的流水线式操作法。学生在进行实验操作时，需要熟练掌握相关原理、了解实验任务在产业中的作用才能完成整个实验任务。

对应于指标点，主讲教师讲课程内容主要分为两部分：第一，课程设计相关知识，主要包括设计的主要任务所涉及的相关知识点、每个同学在小组内工作时的注意事项、报告撰写的要求以及完成实验时应注重项目管理在工程实践的应用；第二，系统设计与开发，其主要内容是学生根据设计要求查阅科技资料，完成系统总体设计流程设计，根据系统功能要求选择合理的设计方案，分配给团队成员相应的任务，并完成系统仿真模拟以及结果验证。

2.2 虚拟仿真实践平台搭建

经过学生的普遍反映，在实践过程中通常存在“一看都会，一练就废”的问题。《信息对抗专业课程设计I》的主讲教师针对学生存在的普遍问题，搭建了基于循环实验和平行实验模式的虚拟实践平台。学生对于不熟练或频繁出错的实验任务，可以采用循环实验模式，加强实验练习；而对于熟练的实验，可以采用平行实验模式，完成同原理的类似实验，培养举一反三能力。

主讲教师在虚拟仿真实践平台里上传了相关指导视频及课件、参考文献等资料，解决了学生课后知识点遗忘的问题并且培养了学生自主实验及科研能力。虚拟实践平台中设置素质教育环节，学生需要学习产业及行业规范知识、完成思政知识问答，才可以进行课程实验操作。虚拟实践平台中也开发了基于图像处理算法模拟了工程实践情境，为学生跨越时空限制体验产业实践奠定了良好的基础。

2.3 混合式教学实施

教改后的教学实施将线上工具与线下课堂有机结合起来，便于教师开展教学，提高学生学习效率。在《信息对抗专业课程设计I》课程的线上环节中，主讲教师引用了中国慕课网和好大学在线网上的国家级开放精品课程，如《数学建模》《Matlab与数学建模》《数值分析与计算》等开源课程，学生们可以反复观看、并且参与课堂练习。主讲教师使用了超星的学习通线上教辅平台。该平台可以分章节上传课件和预习资料、导入随机练习题库、在线批改学生作业、监管教学活动的数据、线上互动讨论。基于学习通平台上的学习活动数据，主讲教师建立学生电子档案，精准掌握每个学生的个体情况，便于开展线下针对式教学辅导。

在课程的线下教学环节中，教师基于知识产出的教学模式，以输出为导向、目标为中心、展开课程教学。结合线上学生的个体学习档案，主讲教师为学生设计了个性化学习方案。例如：对实验原理上存在问题的学生，主讲教师在线下课堂开展辅导，帮助学生认清模糊的知识点，并且督促学生重新完成对应的线上章节测试；对于实际操作不熟练的学生，主讲教师建议其采用循环实验的操作模式进行训练；对于学生难以理解的知识点，教师采用了启发式及情景感染式教学法，用实际的或者可见的物体来帮助学生进行想象理解。

由于实践类课程主要锻炼及培养学生的动手能力，教师还运用了“翻转教学”法，促进学生的能力锻炼，也培养了学生学术汇报、语言组织、团队合作的意识。

3 教学考核及评价的改革措施

主讲教师对教学考核及评价进行了改革。对学生的德、智、能等全方面都进行了考核，并且设计了多元化、多层次评价体系，并且该体系与毕业的三项指标点分别对应。该节主要讨论了具体的考核方式及课程评价方法。

3.1 考核方式及标准

课程的考核方式主要包括平时成绩、实验能力、实验验收、实验报告这4个方面，分别占期末综合考核成绩的20%、30%、20%、30%。平时成绩主要考核学生的学习态度、实验期间投入学习的时间，以及遵守实习纪律情况，平时成绩总分20分。实验能力主要考核学生的问题分析能力和实验方案设计能力、实验环境调试能力、实验能力考核总分30分。实验验收主要考核学生验收材料、实验演示与答辩情况，实验验收总分20分。实验报告主要考核学生的实验报告工作量、语言文字表达能力和实验报告撰写的规范性，实验报告总分30 分。4 项考核方式分别和毕业指标点相互对应。其对应点分别为：（1）能够通过文献查询，研究分析信息对抗技术领域复杂工程问题分解的合理性，并对其进行表达、建模；（2）能够对信息对抗技术领域复杂工程问题的设计方案进行测试和评价，并具备用可视化、报告或软硬件等形式呈现设计成果的能力；（3）能够针对信息对抗技术领域复杂工程问题的研究目标，结合网络、通信等相关学科的基础理论，选择研究路线和方法，设计合理的实验，并能够对其性能进行研究分析。

3.2 课程评价

该课程的评价主要针对课程目标的达成情况。其评价公式是：课程目标的达成度=成绩考核达成度×90%+问卷调查达成度×10%。其中成绩考核达成度以综合考核成绩为依据进行计算；问卷调查达成度通过填写问卷的形式进行。问卷必须针对课程目标进行设计，达成度满分值为100分，问卷调查的对应的课程目标比例分别是40%、30%、30%。

4 结语

“金课”是课程建设的终极目标，教学改革是实现该目标的必由之路。为了满足“金课”的高阶性、创新性、挑战度，该文以《信息对抗专业课程设计I》实践课为例，研究了该课程的教学创新改革、对其实际应用进行了探索以及科学合理化地改进了课程考核评价方法。在教学改革中，主讲教师对教学目标、教学手段、教学内容进行了高阶性、创新性设计，结合虚拟仿真平台拔高了实验任务的挑战度。在后续的工作中，主讲教师将继续在更多课程上进行教改的应用实践，取长补短，积极打造适应时代发展、有深度、有温度的好课堂。