新工科背景下高等教育計算機課程教學(xué)體系改革

　　摘要：隨著產(chǎn)業(yè)的巨大轉(zhuǎn)型、升級和各專業(yè)的深度融合與交叉，傳統(tǒng)的工科教育已不足以應(yīng)對時代變革。計算機基礎(chǔ)課程為工科專業(yè)學(xué)生通識教育的一部分，是非計算機專業(yè)教學(xué)體系的重要組成部分。為此，本文對新工科背景下的高等教育計算機課程體系進行改革，以完善、提高大學(xué)生知識結(jié)構(gòu)，滿足新工科的需求。
　　關(guān)鍵詞：高等教育；計算機課程；新工科；教學(xué)體系
　　中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）27-0254-02
　　新工科自提出以來，便受到各高校、教育部、各產(chǎn)業(yè)的巨大關(guān)注和研討，但各專家學(xué)者的研討主要集中在“新工科”框架層面，鮮有高等教育計算機課程體系的設(shè)置、學(xué)生應(yīng)具有的基本知識結(jié)構(gòu)等具體操作層面，而具體操作層面的研究對促進“新工科”建設(shè)尤為重要。
　　智能化和信息化作為“新工科”的重要特征之一，計算機通識課程體系是培養(yǎng)工科專業(yè)學(xué)生的信息化與智能化的重要手段和渠道。但是，目前許多高校的計算機課程體系在總體上仍然沿用舊的計算機課程知識層次結(jié)構(gòu)，并且在課程設(shè)置和教學(xué)安排上沒有進行深入的探討，常常是把全日制教育的課程安排進行簡化、壓縮，甚至直接套用，出現(xiàn)教學(xué)與實際應(yīng)用脫離的現(xiàn)象。顯然，現(xiàn)有計算機課程的教學(xué)目的、要求等難于滿足新工科對計算機技術(shù)的要求，尤其是“大數(shù)據(jù)”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“人工智能”、“交通智能控制”等知識需求。
　　綜上所見，為促進“新工科”建設(shè)，迫切需要研究“新工科”背景下高等教育計算機題體系構(gòu)建問題。
　　一、課程體系改革思想
　　本文緊緊圍繞“新工科”的“新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系”科學(xué)內(nèi)涵，以新工科需求為導(dǎo)向，結(jié)合工科各專業(yè)需求案例與工科相關(guān)企業(yè)、行業(yè)調(diào)查走訪和問卷調(diào)查，獲取新工科對計算機專業(yè)知識需求，建立工科專業(yè)學(xué)生計算機課程體系，合理調(diào)整計算機課程的知識結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)計算機選修與必修課程的合理結(jié)合，工科專業(yè)需求案例與計算機知識應(yīng)用的有機融合，開放創(chuàng)新實驗與基礎(chǔ)實驗的有效搭配，網(wǎng)絡(luò)MOOC與課堂講授的優(yōu)化分配，以達(dá)到大學(xué)生擁有智能化、信息化、知識綜合化的能力培養(yǎng)目標(biāo)，以滿足新工科建設(shè)的需求。
　　計算機科學(xué)作為新工科的重要技術(shù)支撐，原有的課程教學(xué)體系已難以較好地滿足新工科的專業(yè)需求，為滿足新工科的新需求，必須建立有效的新工科課程教學(xué)體系以及教學(xué)模式，設(shè)計計算機教學(xué)平臺。
　　二、課程體系改革內(nèi)容
　　為滿足新工科的新需求，本文擬建立有效的新工科課程教學(xué)體系以及教學(xué)模式，設(shè)計計算機教學(xué)平臺，對新工科背景下的工科專業(yè)學(xué)生的計算機課程體系進行改革與實踐，具體內(nèi)容如下。
　　1.建立新工科背景下的工科專業(yè)學(xué)生的計算機課程體系。在新工科背景下的計算機課程體系下，除了一些計算機知識的必修課外，學(xué)生還可以根據(jù)專業(yè)需求和自身實際情況來選擇相關(guān)的選修課程學(xué)習(xí)，開闊自己的知識范疇和視野，能夠繼續(xù)深入學(xué)習(xí)計算機理論的最新知識、能夠跟蹤計算機相關(guān)理論的科學(xué)前沿。為中國在智能制造、智能控制、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域培養(yǎng)高技術(shù)、高能力人才。為滿足新工科的新需求，本文建立的計算機課程體系結(jié)構(gòu)具體如下圖1。
　　2.構(gòu)建有效的新工科課程教學(xué)模式。采用題啟發(fā)式和基于現(xiàn)實案例主導(dǎo)的教學(xué)思路，利用網(wǎng)絡(luò)信息化，在課程理論知識方面采用以課堂授課為主，網(wǎng)絡(luò)資源—在線MOOC為輔，在課程實驗環(huán)節(jié)以實際案例為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在一定的實驗平臺下根據(jù)不同專業(yè)，選取各自專業(yè)相關(guān)的軟件編程、硬件開發(fā)、智能控制等一系列可操作性實例，通過實例讓學(xué)生了計算機基礎(chǔ)課程在智能控制、智能制造等工程實踐中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)目前工程實踐中存在的問題，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，適應(yīng)新工科需求。（1）啟發(fā)式教學(xué)理念。運用啟發(fā)式教學(xué)方法的核心在于啟發(fā)式問題的設(shè)計，通過問題驅(qū)動來啟發(fā)學(xué)生思考，使其對問題感興趣，能夠在尋求答案的過程中掌握理論知識的核心內(nèi)容、體會理論知識的重要性及其與工程實踐之間的聯(lián)系。這樣的啟發(fā)式問題可能來自現(xiàn)實需求，也可能來自理論需要。因此，有必要根據(jù)每一知識點的特點設(shè)計合適的啟發(fā)式問題來引入這一知識點。（2）利用實驗平臺設(shè)計應(yīng)用性課程案例。計算機課程是實踐性很強的課程。在這些課程教學(xué)過程中，案例教學(xué)方法具有重要作用。鑒于課堂教學(xué)的時限性，利用學(xué)校提供的先進實驗平臺、實驗設(shè)備進行科學(xué)、合理地設(shè)計教學(xué)案例。①虛擬案例：在計算機課程中，有一些課程中的實驗部分要使用計算機軟件設(shè)計問題進行編制虛擬案例，通過虛擬案例增強學(xué)生對理論模型和算法的理解與運用。②實際案例：介紹計算機軟件中已有案例或來自工程實踐的課程案例，通過這些實際案例讓學(xué)生了解基于計算機知識的問題及其實際來源，從實際問題中感受理論發(fā)展的需要和必要性以及計算機基礎(chǔ)課程理論對工程實踐或現(xiàn)實生活的指導(dǎo)作用和意義。然后利用實驗平臺設(shè)計解決現(xiàn)實問題的課程案例，今進驗證實驗平臺的性能，進一步完善和改進實驗平臺。
　　3.利用在線MOOC進行輔助教學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達(dá)的時代，在線MOOC在學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中起到很大的作用。目前，本教研室已有多門課程進行了MOOC建設(shè)，像微機原理與接口技術(shù)、C語言程序設(shè)計教程、計算機網(wǎng)絡(luò)等都已建設(shè)完成并投入使用。在這個資源平臺下，學(xué)生可以自主地學(xué)習(xí)和課程相關(guān)的理論知識、完成一些老師布置的作業(yè)，可以和自己的任課教師進行互動，學(xué)生之間也可以相互討論等。
　　4.設(shè)計滿足新工科背景下的工科專業(yè)學(xué)生的計算機基礎(chǔ)教學(xué)平臺�；�于對工科專業(yè)學(xué)生計算機教學(xué)目標(biāo)與定位的認(rèn)識，針對計算機科學(xué)新技術(shù)的發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮到計算機科學(xué)技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域的深入應(yīng)用，結(jié)合計算機教學(xué)的特點，以及各專業(yè)對計算機應(yīng)用水平的不同要求，本項目設(shè)計計算機課程教學(xué)平臺，該平臺的設(shè)計充分考慮了各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，力圖找出共同的、最基本的要求，同時可以滿足不同層次學(xué)生的需求。
　　我們面向全校工科專業(yè)學(xué)生提供4個課程教學(xué)平臺。計算機知識，主要涉及計算機硬件結(jié)構(gòu)、計算機網(wǎng)絡(luò)、常用軟件使用等方面的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技能。計算機程序設(shè)計，主要涉及程序設(shè)計基本方法、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。
　　三、總結(jié)與今后工作
　　基于對工科專業(yè)學(xué)生計算機教學(xué)目標(biāo)與定位的認(rèn)識，針對計算機科學(xué)新技術(shù)的發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮到計算機科學(xué)技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域的深入應(yīng)用，結(jié)合計算機教學(xué)的特點，以及各專業(yè)對計算機應(yīng)用水平的不同要求，本文建立有效的新工科課程教學(xué)體系以及教學(xué)模式，設(shè)計計算機基礎(chǔ)教學(xué)平臺，對新工科需求導(dǎo)向的工科大學(xué)生計算機基礎(chǔ)課程體系進行改革與實踐。
　　為進一步完善計算機基礎(chǔ)課程的網(wǎng)絡(luò)資源，輔助計算機基礎(chǔ)課程的在線MOOC的混合式教學(xué)，今后的重要工作是基于MOOC環(huán)境下的計算機課程的實驗教學(xué)平臺的開發(fā)與研究。
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