趙永華　李志慧　賈洪飛

摘要：隨著產(chǎn)業(yè)的巨大轉(zhuǎn)型、升級(jí)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(duì)時(shí)代變革。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為工科專業(yè)學(xué)生通識(shí)教育的一部分，是非計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)體系的重要組成部分。為此，本文對(duì)新工科背景下的高等教育計(jì)算機(jī)課程體系進(jìn)行改革，以完善、提高大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，滿足新工科的需求。

關(guān)鍵詞：高等教育；計(jì)算機(jī)課程；新工科；教學(xué)體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(jì)算機(jī)課程體系的設(shè)置、學(xué)生應(yīng)具有的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)等具體操作層面，而具體操作層面的研究對(duì)促進(jìn)“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(jì)算機(jī)通識(shí)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(jì)算機(jī)課程體系在總體上仍然沿用舊的計(jì)算機(jī)課程知識(shí)層次結(jié)構(gòu)，并且在課程設(shè)置和教學(xué)安排上沒有進(jìn)行深入的探討，常常是把全日制教育的課程安排進(jìn)行簡(jiǎn)化、壓縮，甚至直接套用，出現(xiàn)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫離的現(xiàn)象。顯然，現(xiàn)有計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)目的、要求等難于滿足新工科對(duì)計(jì)算機(jī)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(shí)需求。

綜上所見，為促進(jìn)“新工科”建設(shè)，迫切需要研究“新工科”背景下高等教育計(jì)算機(jī)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(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)需求，建立工科專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)課程體系，合理調(diào)整計(jì)算機(jī)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)計(jì)算機(jī)選修與必修課程的合理結(jié)合，工科專業(yè)需求案例與計(jì)算機(jī)知識(shí)應(yīng)用的有機(jī)融合，開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)計(jì)算機(jī)教學(xué)平臺(tái)。

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(jì)計(jì)算機(jī)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)新工科背景下的工科專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)課程體系進(jìn)行改革與實(shí)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(jì)算機(jī)課程體系。在新工科背景下的計(jì)算機(jī)課程體系下，除了一些計(jì)算機(jī)知識(shí)的必修課外，學(xué)生還可以根據(jù)專業(yè)需求和自身實(shí)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(shí)范疇和視野，能夠繼續(xù)深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)理論的最新知識(shí)、能夠跟蹤計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以實(shí)際案例為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在一定的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)例，通過實(shí)例讓學(xué)生了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在智能控制、智能制造等工程實(shí)踐中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)目前工程實(shí)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(yùn)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(jì)，通過問題驅(qū)動(dòng)來啟發(fā)學(xué)生思考，使其對(duì)問題感興趣，能夠在尋求答案的過程中掌握理論知識(shí)的核心內(nèi)容、體會(huì)理論知識(shí)的重要性及其與工程實(shí)踐之間的聯(lián)系。這樣的啟發(fā)式問題可能來自現(xiàn)實(shí)需求，也可能來自理論需要。因此，有必要根據(jù)每一知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)合適的啟發(fā)式問題來引入這一知識(shí)點(diǎn)。（2）利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)用性課程案例。計(jì)算機(jī)課程是實(shí)踐性很強(qiáng)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(shí)限性，利用學(xué)校提供的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)教學(xué)案例。①虛擬案例：在計(jì)算機(jī)課程中，有一些課程中的實(shí)驗(yàn)部分要使用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)問題進(jìn)行編制虛擬案例，通過虛擬案例增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論模型和算法的理解與運(yùn)用。②實(shí)際案例：介紹計(jì)算機(jī)軟件中已有案例或來自工程實(shí)踐的課程案例，通過這些實(shí)際案例讓學(xué)生了解基于計(jì)算機(jī)知識(shí)的問題及其實(shí)際來源，從實(shí)際問題中感受理論發(fā)展的需要和必要性以及計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程理論對(duì)工程實(shí)踐或現(xiàn)實(shí)生活的指導(dǎo)作用和意義。然后利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)解決現(xiàn)實(shí)問題的課程案例，今進(jìn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的性能，進(jìn)一步完善和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

3.利用在線MOOC進(jìn)行輔助教學(xué)。在網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達(dá)的時(shí)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(jìn)行了MOOC建設(shè)，像微機(jī)原理與接口技術(shù)、C語言程序設(shè)計(jì)教程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等都已建設(shè)完成并投入使用。在這個(gè)資源平臺(tái)下，學(xué)生可以自主地學(xué)習(xí)和課程相關(guān)的理論知識(shí)、完成一些老師布置的作業(yè)，可以和自己的任課教師進(jìn)行互動(dòng)，學(xué)生之間也可以相互討論等。

4.設(shè)計(jì)滿足新工科背景下的工科專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)。基于對(duì)工科專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)與定位的認(rèn)識(shí)，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)新技術(shù)的發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮到計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域的深入應(yīng)用，結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)，以及各專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的不同要求，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)平臺(tái)，該平臺(tái)的設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)課程教學(xué)平臺(tái)。計(jì)算機(jī)知識(shí)，主要涉及計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、常用軟件使用等方面的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用技能。計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，主要涉及程序設(shè)計(jì)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(duì)工科專業(yè)學(xué)生計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)與定位的認(rèn)識(shí)，針對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)新技術(shù)的發(fā)展的現(xiàn)狀，考慮到計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)在各應(yīng)用領(lǐng)域的深入應(yīng)用，結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)的特點(diǎn)，以及各專業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)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(jì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)新工科需求導(dǎo)向的工科大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系進(jìn)行改革與實(shí)踐。

為進(jìn)一步完善計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的網(wǎng)絡(luò)資源，輔助計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的開發(fā)與研究。

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