新工科背景下面向赋能教育的大学计算机课程改革探索

发表时间:2020/10/29   来源:《教育学文摘》2020年20期   作者:彭 瑗
[导读] 新的形势对大学计算机课程的教学内容、教学方法、手段等提出了新的要求,大学计算机课程教学改革需要在深化计算思维改革的前提下,进一步向赋能教育转变。
        彭 瑗
        四川工商学院,四川 成都 611745
        摘要:新的形势对大学计算机课程的教学内容、教学方法、手段等提出了新的要求,大学计算机课程教学改革需要在深化计算思维改革的前提下,进一步向赋能教育转变。赋能的对象应该既包括学生,也包括教师,也就是说既要通过教学活动使学生具备这些能力,又要使教师具备能够赋予学生相应能力的能力。为了实现上述赋能目标,需要采取一系列的具体举措与构建相应的支撑条件。就大学计算机课程而言,首先需要重构教学内容,改变传统的以“单计算机原理和应用”为主线的内容体系,将“互联网+”的新技术和新应用融入课程之中,利用优质的在线课程资源开展混合式教学,构建具有各校特色的在线课程,提升教学质量,并充分利用各类资源为赋能教育提供支撑和保障。
关键词:大学计算机;新工科;计算思维;赋能教育
1重构教学内容
        课程教学内容应是根据社会经济、技术、产业的发展而变化的,需要反映前沿性和时代性,既不能把课程当作简化了的计算机专业导论课,也不能当作计算机及工具软件应用的培训课程,而是应该在掌握计算机科学最基本的原理的基础上,既强化计算思维能力的培养,也融入计算机学科新技术,尤其是与各行各业的融合及对其他行业带来的变化,让非计算机专业的学生认识到,大学计算机课程与我有关、对我有用。
1.1强化计算思维能力培养
        新工科的一个重要范畴,就是用新一代信息技术改造传统的工科,推动现有工科专业的改革创新,更加凸显了计算思维的重要性。相应的,大学计算机课程需要更加深入地探索基于计算思维的改革。例如,对部分专业来说,需要重新审视一些专业性较强的知识是否必要,如掌握CPU的工作原理,了解磁道、扇区这些概念,较为复杂的二进制数运算等;研究通过哪些内容和案例,来体现将现实世界的问题抽象为计算机世界中的问题的思维方法,通过冗余、容错、纠错的方式进行系统恢复的思维方法,在时间与空间、处理能力与存储能力之间折中的思维方法,通过分治将复杂问题分解为规模较小的子问题的思维方法等;甚至参照学科知识框架重新组织部分教学内容,精选本专业的经典案例,讲授这些案例中反映的计算机科学的内容,这些案例中的问题如何转变为计算机可解决的问题。这些问题都值得广大高校继续探索。
1.2融入新技术内容
        随着物联网、云计算、大数据混合人工智能技术的快速发展,以互联网+为核心的应用模式已经融入了人们社会生活的方方面面,这些新技术已经改变了很多行业,并将深刻改变更多的行业。作为面向非计算机专业学生开设的第一门计算机课程,课程的内容设置要满足经济社会发展对人才的需要,使学生成为行业企业所需要的人才,能够激发学生的学习兴趣和潜能,因此有必要让学生了解目前新技术的发展趋势,以及这些技术与其他行业融合产生的影响,将这些内容引入课程中势在必行。物联网、云计算、大数据、人工智能等新技术,任何一类包含的内容都很多,都可以作为一门课程甚至几门课程开设,在大学计算机课程中的讲授不能像专业课一样,从理论到实践详细列出,而是应该提炼其中最基本的概念、理论,重点向学生展示各种应用场景和各种可能性,使学生了解当前这些新技术与传统产业融合的应用现状、未来的应用场景以及带来的变化。
2改革教学方法
        当前很多高校的大学计算机课程面临着一些现实问题,如课时减少,学生认知水平存在差异,课程内容相对固化,限于实验条件或新技术的快速发展,实践教学困难等。为应对这些问题,改变教与学的模式,利用优质的在线开放课程资源改进课堂教学,利用各种基于新技术的在线实验/实践平台促进实践教学是行之有效的方法。


2.1继续推进基于在线课程的混合式教学
        目前,大学计算机MOOC课程已经建设了很多,从单门课程来说,数量居于所有课程前列。课程的建设最终的目标应是更好地应用,应是建以致用,用以促建。“双万计划”的实施,也标志着MOOC从大规模建设阶段过渡到了建设与应用并重的阶段。众多没有建设MOOC课程的高校,可以此为契机,根据自己学校的特点,引进适合自己的优质课程资源,结合自己的特色资源,建设自己的“金课”,保证不同地区、不同高校的学生都能接受到高质量的课程内容,同时也可实现不同层次学生的差异化教学,特色化教学,以实现资源整合及开放共享。在新工科的背景下,大学计算机课程需要体现学科交叉特征,一所学校的教学内容或教学案例覆盖所有学科是不现实的,而各校都有各自的优势学科,积累了不同学科的案例,通过引进、自建结合,使课程与更多的专业交叉融合,提高课程的含金量,是一种有效的方式。
2.2    利用新技术平台促进实践教学
        计算机是非常强调实践的一门学科,大学计算机课程面向的对象通常是计算机基础较为薄弱的学生,通过一系列验证性实验加深对所学知识的理解,再通过设计性实验提高应用与创新能力,是学好这门课程的关键。学校试验设施的更新总是滞后于行业设备、软件版本及技术的更新换代,实验学时、实验室空间及开放时间不足,加之新技术相关实验开展难度大,使得大学计算机课程的实验课程开设难度增加。大学计算机实验课程中涉及大量有关计算机各类设备、器件的验证性实验,利用真实设备进行组装、拆卸,一方面易造成设备损坏,导致成本增加;另一方面,计算机行业设备更新很快,实验室往往只能使用老旧型号的设备进行实验,而且也不是所有学校都具备这样使用真实设备实验的条件;此外,计算机原理验证性的实验,通过真实方法也很难展示。利用虚拟实验平台,既可以节约实验室成本,弥补各校实验条件的不足,也可在保证一定的实验效果前提下,使实验过程更加直观,还可借助实验平台的各项功能进行教学管理,能够做到一举多得。
3强化支撑条件
3.1提供规范指导
        课程改革的推进需要教指委制定新时期的课程教学基本要求,为广大高校改革课程体系和课程内容提供指导与依据。
3.2加强产学合作
        在课程内容、教学方法等都面临着较大变革的情况下,依托产学合作保证课程教学紧跟时代发展,提高课程教学水平是一种重要途径。企业本来就是面向各行各业的用户,因此与行业融合的案例丰富,将可充实大学计算机课程的内容;企业的课程平台、实验平台等产品级的平台资源也可帮助高校更容易、更快速地进行教学方法的改革,开展新技术内容的教学。因此,以产学合作立项等形式,校企合作,引入企业的优质教学资源改进教学,在大学计算机课程的改革中具有重要作用。
3.3重视师资培训
        大学计算机课程的改革涉及方面较多,要想使教师在较短的时间内,较好地掌握基于新内容、新方法的教学能力,师资培训非常重要,这也是赋能教师中重要的一环。培训内容既可以是针对这门课程教什么、怎样教的培训,也可以是怎样有效使用某种平台工具的培训,甚至可以是课程中某一领域内容怎样教授的培训;既可以是高校中优秀的教师、专家来培训,也可以是与企业合作,请企业中的相关专家来培训。师资培训工作要想取得好的成效,需要有组织、有计划、成体系,所以需要教指委等专家组织顶层设计,有计划地推进。
4结语
        在新工科背景下,大学计算机课程的重要性更加凸显,是培养学生创新能力、跨界思维能力、对未来职业发展的适应能力、终身学习能力等的重要保障,相应地也对课程教学提出了更高的要求,需要我们积极应变,主动求变。只有变化才是永恒不变的,教改永远在路上。
参考文献:
[1]桂小林.面向赋能教育的大学生计算机基础课程体系改革与实践[R].西安:首届计算思维与赋能教育改革发展论坛,2019.
[2]何钦铭,王浩.面向新工科的大学计算机基础课程体系及课程建设[J].中国大学教学,2019(1):39-43.
[3]邓磊,战德臣,姜学锋.新工科教育中计算思维能力培养的价值探索与实践[J].高等工程教育研究,2020(2):1-5.
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