教育数字化赋能下计算机公共课程教学平台建设

章 杰，刘 丹，杨观赐，何 玲

（贵州大学，贵阳 550025）

随着信息技术领域的发展，新一代数字技术日新月异，云计算、物联网、人工智能、大数据及区块链等技术以数字赋予新动能，以数字驱动各行各业变革与创新已经成为世界性主题[1]。将教育置于科技与社会交融的时代背景下，教育数字化转型是教育回应时代变迁与现实发展的必由之路，而建设一个适应高校课程教学实际需求的通用教学平台是教育数字化转型的重要基础[2]。

计算机公共课程是高校非计算机专业学生的重要课程，担负着对学生进行计算机基础素质教育的任务[3]。课程的目的是使学生掌握在信息社会里所必须具有的计算机基础知识与基本技能，培养学生的计算思维和素养，具备运用计算思维提出问题、抽象问题、解决问题的意识和技能。因此，改进计算机公共课程在数字化教学背景下的教学方式，提高该课程的教学水平，对于培养高校非计算机专业学生的计算思维，提升信息技术使用能力，增强信息技术飞速发展环境下的大学生竞争能力具有相当重要的意义[4]。

一 计算机公共课程教学面临问题分析

与传统的高校教学体系相比，在教育数字化转型条件下大学计算机公共课程的教学环境、教学目标及教学对象都产生了很多重大的变化，主要表现在以下几个方面。

（一）计算机公共课程的教学时数大幅压缩，课程教学信息密度空前提高

在现在知识内容快速膨胀的背景下，高校提供了大量的课程资源给学生进行选择，在课程教学内容不变的情况下，课堂教学的信息密度空前提高，大量的教学内容压缩在有限的课堂教学过程中，给教学双方都造成了很大的压力[5]。在有限的大学学习时数内，公共课程的教学必须能够找到人才培养广度和深度上的平衡，需要建立基于学科知识为中心转为培养学生自主学习能力为中心的教育理念。

（二）计算机公共课程的人才培养从单一知识传授向学生综合能力培养转换

高校人才的培养目标应该是培养出有鲜明个性，具有更好的知识、能力、素质的创新型人才，使得他们能够在自己的职业生涯中更具备潜力和韧性，更具有自主学习、自主规划知识结构的能力。

教育数字化转型的一个重要特征就是将学习方式的选择权交还给学生自己，允许学生根据自己的实际情况来安排自己的学习计划，所以在各个高校完成了校园信息化建设后，设置了许多的选修课程，而大部分的课程课堂时数减少；新要求下的计算机公共课程教学过程必须从单一的课堂教学时空扩展到学生的自主时空，为学生提供一个不限制时间、不限制空间，随时随地可以进行学习的教学环境。

（三）计算机公共课程的教学效果评价体系化、过程化

当前高校普遍采用学分制作为基本的教学管理制度，强调弹性的教学计划和学制代替刚性的教学计划和学制，需要教学计划有较大的时间弹性和选课弹性。除了必修课程外，大学推出大量的选修课程供学生根据自己的能力与兴趣进行选择，学生可以安排个人的修学计划。课程考核重点是学生知识掌握、学习能力、态度、表现、方法及实践能力的综合评价，根据不同类型的教学目标、教学要求对学生课程学习的全过程进行阶段性、伴随式的动态观察与评价才是考核目标的核心要求。

（四）教育数字化转型背景下计算机公共课程的教学要求日益提高

大学计算机公共课程主要是面对非计算机专业的同学开设的计算机通识课程，要实现“因材施教”，大学计算机公共课程就必须在教学内容、教学方式、学时安排和评价方式上都进行较大幅度的调整，将信息技术融入到教学活动中，网络教学、课堂教学相结合，体现分级、分类教学的思想。

在推动数字化为教育赋能过程中，公共课程教学有教学时间短、教学强度大的特点，要求在整个教学过程中必须采用高效高质的教学方法，其中增强课程教学过程的交互性、实时性是提高教学质量的重要方法[6]。

二 基于云计算的计算机公共课程教学平台建设

（一）平台建设基本思路

由以上分析可以看出，高校计算机公共课程单纯依靠课堂教学的教学方式和教学手段已经不适应于教育数字化转型下高校课程教学的特点，无法满足培养信息社会环境下具有独立学习能力和创新精神人才的要求；与此同时，基于“互联网+”的现代信息化教学手段广泛使用，各高校校园网建设的日益完善为建立一个基于云计算的大学计算机公共课程的公共教学平台提供必要的条件和良好的基础。

基于云计算的高校计算机公共课程教学平台立足于新条件、新手段、新方式和新要求下高校计算机公共课程教学的教学特点，以自主学习为主要特征，以数字化、信息化教学为主要手段，强调课程教学过程中教与学的互动参与和实时反馈能力，高校计算机公共课程网络化教学平台的建设对于解决高校课程教学过程中产生的各种问题将起到非常重要的作用。

通过公共课程教学平台的建设，将公共课程教学网络化，突破课堂教学的时空限制，有助于提升学生的自主学习能力，养成良好的学习习惯、学习方法，培养学生的独立创新精神。

通过高度互动教学平台的技术支持，为教学双方提供一个不受时间和空间限制的交互环境，有助于增强教师对学生的了解，有助于学生对课程教学情况的掌握[7]；采用在线学习的形式为不同专业、不同学习能力的同学进行相互交流、互助学习提供支持；将学生的阶段学习成果数字化并组织为学生个人的课程学习历程形成信息链，供学生对自身学习过程的自我了解，自我评价。

通过公共课程教学平台的技术支持，可实现公共课程评价手段的多样性、阶段性、实时性，向教学双方真实、客观、及时地反映学生的学习情况、教师的教学效果，科学全面地评价学生的知识掌握情况和综合应用能力。

标准化的公共课程教学资源中心的建立，将极大地提高公共课程教学资源的共享能力和使用效率，并可根据课程建设发展的变化，对教学资源进行实时更新。

通过公共课程教学各个环节的信息化建设，可实现对教学各阶段教学效果的量化分析，并可将分析结果动态反馈到教师的教学过程中，有助于丰富教师的教学手段，改进教学方法，从而进一步提供公共课程的教学质量。

通过将教学过程中产生的大量的教学信息进行标准的数字化转换，从而为课程教学进行广泛而科学的数据理论分析提供了基础数据[8]。

（二）平台建设框架设计

平台建设以高校计算机公共课程的教学平台的研究为切入点，采用基于云计算网络环境下的教学手段，立足于通过综合教学平台的研究和软件支持体系的建设，建立对课程教学过程的阶段性动态评价系统，并根据对教学过程的量化评价数据进行教学效果评估，以此来指导并改善教学方法[9]。

高校计算机公共课程的教学平台总体设计框架如图1 所示。

图1 高校计算机公共课程教学平台

（三）平台建设具体内容

平台建设涵盖4 个方面的建设内容。

1 学习网站

建立以自主学习模式为主的大学计算机基础课程学习网站，扩展课程的教学时空维度。学习网站主要包括：课程知识、教学资源库、主题讨论和测试评价。其内容如下。

课程知识：主要包括教学知识点同步、学习资源链接两个内容。这一部分主要是将课程内容结构化，以章节知识点的方式展示给学生，同时将参考教材的相关资源与补充教学资源融合提供给学生进行学习。

教学资源库：将课程的各章视为一个特定学习专题，以专题为组织单位，将文体、视频、动画等不同类别的素材以专题为单位进行管理。

主题讨论：支持在线讨论，为学生和教师提供一个学习交流平台。在这里，学生可以创建自己感兴趣的主题，邀请其他同学参加，以专题讨论的形式对课程的内容进行学习、讨论，甚至给出教学改进建议，为专题创造一个共同探究、协作学习的环境。

测试评价：提供自主练习、课程专题测试、实时问答、个人作品和学习过程分析等栏目内容。自主练习栏目提供学生在线自主完成课程各章节的作业练习任务；实时问答栏目采用Web、微信小程序等不同方式提供教学交流平台；课程专题测试栏目是综合考核系统的重要组成部分，对于阶段性的教学效果进行及时科学评价；个人作品栏目允许学生通过网络提交练习作品给任课教师；学习情况分析栏目自动分析统计学生课程学习各阶段的学习数据，同时利用丰富的图表、数据统计等方式进行展示，实现学生在教学过程中的自我客观分析。

2 教师在线教学系统

近年来，随着大数据、云计算等技术的日益成熟，线上教学已经成为大学课程教学的重要方式。基于云计算的在线教学系统极大地扩展了课程教学的时空维度，同时促进了课程教学的教学过程规范化、标准化；教师的教学经验及教学水平总是存在差距，但利用在线教学系统有效缩小了这种差别，学生可以获得均等化的教学资源；同时，在线教学系统也为教师间进行教学交流提供必要的条件。在线教学系统主要包括以下部分内容。

虚拟教研室：教师在虚拟教研室中进行课程内容的配置、教学环节的设计，系统同步创建教师的个性化教学文档；授课教师也可以对所教授课程的教学过程与本课程小组的教师进行在线讨论，并进行科学合理的动态调整；系统也支持教师对自己的教学资源进行实时更新。

作业发布厅：在作业发布厅中，任课教师既可针对授课班级进行标准化作业的布置、回收及批改，也可以针对特定学生进行个性化作业要求；学生完成作业后，系统将自动对作业完成情况进行统计并生成报表；学生的作业完成情况将作为阶段性考核指标纳入课程综合考核系统；经过多次迭代使用，教学效果良好的作业设计经教研室讨论后可以作为规范性要求在整个课程教学过程中使用。

教学情况分析：教学情况分析模块将统计分析不同教学班级的教学进度、学生知识点掌握情况、各个知识点的得分率等教学数据，并将数据进行可视化处理。任课教师通过可视化的分析结果可了解本班在课程教学过程中的难点、薄弱环节等信息，从而及时调整教学内容和进度，改善课程教学效果，为因材施教提供基础和条件。

在线教学研讨：在线教学研讨是虚拟教研室的子模块，该模块主要利用Web 模式的讨论组方式实现，同时也支持微信小程序等方式。教研室利用该功能模块定期或不定期地组织授课教师开展教学研讨交流活动，并将研讨内容创建为电子化的研讨交流报告。

3 基于大数据理念的教学资源中心

传统的教学资源中心主要以对课程的教学资源按照规范化、标准化的要求进行集中管理为主要目的。为了建立课程教学的知识化管理基础，需要对包括大纲、教案、课件等课程各类教学资源资料进行规范化管理，但是传统的教学资源中心往往忽视了对课程教学过程中所产生的大量过程化数据的提取和使用。

立足于大数据理论，利用云计算、人工智能算法等先进信息技术可以将课程教学中产生的大量教学过程化数据进行采集、筛选，并从中提炼出有价值的信息，例如学生的学习习惯、操作特征、对于某一学习专题的关注程度等数据都可以从在线学习过程获取，从而极大丰富教学数据的种类，扩展数据来源和类别，能够有效地深化资源的广度和深度，并通过对所采集到的各类数据的深度挖掘，实时、动态地向师生提供智能化的查询服务，为教学资源的动态更新提供支持[10]。

教学资源中心的功能主要包括以下内容。

资源类型管理：资源类型管理主要用于对高校计算机公共课程的教学资源元数据进行设置和维护，以满足CELTS－42《基础教育教学资源元数据规范》的要求。

结构化数据内容管理：采用关系型数据管理系统对课程信息、学生信息、教师信息等传统的结构化数据进行管理。

非结构化内容管理：采用NoSQL 数据库对教学过程中产生的各种类型的数据进行存储和管理。其中包括Word、Excel 等非结构化文档，也包括XML、JSON 等不宜使用传统数据库系统进行管理的平面结构化文件。

4 综合评价系统

教学效果的评价是对整个教学过程的总结，也是整个教学过程中不可或缺的环节，在教学过程中起着至关重要的作用。传统的评价方式常常采用单一的一次性考核来对一个学生的学习成效进行评价，但是一个真正有效且科学的评价体系应该是全面的、过程性的评价体系，不应该是对学生课程学习的单一学习效果的盖棺定论，而应该是对教学的不同阶段进行动态评价[11]。

教学综合评价系统将课程的学习内容分解为不同的目标达成板块：素质指标、能力指标、参与度指标和学习有效性指标等，将这些指标融合到课程的阶段性教学互动环境中并提出具体学习活动及结果要求，综合评价系统利用基于云计算、大数据分析等技术手段对课程教学各个环节进行动态评估并获取实时反馈，阶段性的评价指标将随着教学进程的推动得到真实的评测值。综合评价系统有效地提高了评价的真实性和实时性，对课程不同阶段的教学效果进行客观、科学的评价。

（四）平台应用取得的成果

本教学平台建设初步完成后，以该平台为依托，贵州大学计算机科学与技术学院顺利组织了贵州大学全校范围内非计算机专业学生的所有计算机公共系列课程的在线教学使用，并获得较好的预期效果，搭建完成了课程教学数字化转型的基础系统。

使用本教学平台的同学分布在贵州大学30 余个教学院系，140 多个专业，包括计算机科学与技术学院、矿业学院、外语学院和人民武装学院等，基本实现了对于贵州大学所有教学院系的全覆盖。

三 结束语

在教育数字化转型背景下，积极利用云计算、大数据等现代先进的信息技术建设课程教学平台，努力实现高校课程教育的数字赋能，改进高校计算机公共课程的教学环境，增强学生的学习兴趣和原动力，提高课程的教学水平，对于培养高校非计算机专业学生的计算思维，提升信息技术使用能力，增强信息技术飞速发展环境下的大学生竞争能力具有相当重要的意义。通过高校计算机公共课程教学平台的建设实施，我们初步建立了教育数字化改革的软件系统基础，获取了利用大数据、云计算等现代信息技术推动了大学计算机公共课程教学创新发展的一些经验，使继续推动教育数字化改革在高校计算机基础教学课程的教学改革中的信心进一步增强。