胡章榮

摘要：計算機課程教學改革一直致力于經(jīng)濟發(fā)展的需要，力求為經(jīng)濟發(fā)展提供動力。本文以高校計算機基礎課程改革為例，論述了高校工程教育類人才培養(yǎng)的緊迫性，及在新工科視野下如何構建高校計算機基礎課程，培養(yǎng)具有工程思維和實踐能力創(chuàng)新性人才。

關鍵詞：計算機基礎；課程改革；新工科

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）11-0126-02

隨著以新業(yè)態(tài)、新技術、新產(chǎn)業(yè)、新模式為主要特征的四新經(jīng)濟迅猛發(fā)展，給傳統(tǒng)工科教育帶來了全新挑戰(zhàn)[1]。為主動應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務創(chuàng)新驅動發(fā)展、“中國制造 2025”等一系列國家戰(zhàn)略。2017年2月以來，教育部在復旦大學召開高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，并與參會的30所高校達成 “復旦共識”，之后，又下發(fā)了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》《新工科研究與實踐項目指南》等通知，要求各高校加快推進新工科建設。

我國工程教育與新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟發(fā)展存在脫節(jié)的現(xiàn)狀[2]，特別是在大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡空間安全、人工智能智慧城市、衛(wèi)星網(wǎng)絡、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、無人機產(chǎn)業(yè)、機器人產(chǎn)業(yè)、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、邊緣計算、5G/6G智慧農業(yè)、智慧林業(yè)、智慧醫(yī)療、智能機械…等新型產(chǎn)業(yè)領域人才供給嚴重不足。這些新型領域都可以通過先進的計算機技術給予解決，大學計算機課程作為計算機教育的重要組成部分，不僅要培養(yǎng)學生的基本信息技術素養(yǎng)，而且還應培養(yǎng)學生應用信息技術對復雜工程問題進行預測、模擬和求解的能力。培養(yǎng)大批具有較強行業(yè)背景知識、工程實踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需求的應用型和技術技能型人才。因此，在新工科視野下，探索更科學的教學理論、教學模式、教學設計，以及科學的實施教學過程，成為現(xiàn)代大學計算機課程改革的重要任務[3]。

1 計算機課程改革的迫切性

計算機公共課是一門面向高校一年級學生開設的課程，主要培養(yǎng)學生對計算機的應用能力和實踐能力。目前針對理工科類學生開設的課程主要是《C語言程序設計》《VB程序設計》《VF程序設計》等，這些課程知識陳舊、內容較多、語法復雜、內容枯燥，教育教學理念陳舊，難以激發(fā)學生的學習興趣，與新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟發(fā)展的需求嚴重脫節(jié)，計算機課程迫切需要改革。

1）信息化社會變革與產(chǎn)業(yè)升級的壓力

信息化的變革，特別是計算機科學的發(fā)展推動了工程科學的快速發(fā)展，促進了多學科間的融合，催生了以新技術、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟，給經(jīng)濟轉型升級帶來了新機遇。計算機科學不僅自身得到了快速發(fā)展，催生了大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新學科，同時也融合到其他學科中，推動了其他學科取得了新的發(fā)展。但受到教育模式的限制，我國工程教育規(guī)模世界第一，但工程人才培養(yǎng)質量還處于世界末端，人才缺口嚴重，據(jù)報道，2020年，新一代信息技術產(chǎn)業(yè)、新材料、電力裝備、高檔數(shù)控機床和機器人技術相關專業(yè)將成為最大的人才缺口專業(yè)，特別是信息技術領域的才缺口有 750 萬人，2025 年會達到 950 萬人[4]，在國際競爭中處于劣勢地位。只有加強培養(yǎng)科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高的人才，突破了核心關鍵技術，中國才能在未來全球創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，構筑先發(fā)優(yōu)勢，占據(jù)戰(zhàn)略制高點[5]。

2）專業(yè)、校企、新舊內容的交叉融合

社會需要的是既具備專業(yè)理論知識，又具有實踐技能的一專多通型人才。只有改變傳統(tǒng)教學模式，根據(jù)社會發(fā)展的需求，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，增強學生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，加強前沿理論知識的學習，加強實踐能力培養(yǎng)才能促進新經(jīng)濟，新產(chǎn)業(yè)的轉型升級。然而，當前我國教育缺乏標準，教育理念、教學模式依舊保守，工程教育理科化傾向嚴重，重理論輕實踐，重科研論文產(chǎn)出輕實踐技能培養(yǎng)，導致學生人文素養(yǎng)、心理素質、溝通能力、動手能力，自主學習能力、創(chuàng)新能力都較差，難于適應企業(yè)和社會的需要。

3）具有持續(xù)競爭力的人才培養(yǎng)目標

當今國與國之間的競爭是人才的競爭，歸根結底是教育的競爭，只有持續(xù)培養(yǎng)有新技術，具備創(chuàng)新能力的人，才能使自己處在國際競爭中的制高點。特別是在新技術不斷涌現(xiàn)、舊技術不斷被更替的信息技術領域，更需要培養(yǎng)大批自學能力強、適應能力和創(chuàng)新能力都較強的人才。計算機基礎是一門實踐性很強的課程，在教學過程中應該培注重培養(yǎng)學生的實踐能力和學習興趣，提高學生的自主學習能力。我國計算機課程改革從計算思維到新工科，教學形式從MOOC到翻裝課堂，再到數(shù)據(jù)精準驅動，其目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的工程實踐性人才，但是由于起步晚，深受傳統(tǒng)教學理念的影響，效果不明顯。因此，在新工科背景下加強計算機課程教學改革，探索新工科人才培養(yǎng)方案，培養(yǎng)具有國際競爭力的人才十分迫切。

2 新工科背景下計算機課程改革方向

在新工科背景下培養(yǎng)滿足企業(yè)、社會需求，具有持續(xù)國際競爭力的計算機人才，需要找準定位，認清方向，從教學內容、教學側重點、教學方式三個方面對教學進行改革。

1）教學內容要改革

由于長久以來形成的慣性思維，計算機基礎教學部門往往一成不變地講授既定的課程內容，在各專業(yè)制定或調整專業(yè)人才培養(yǎng)方案時，較少從專業(yè)建設目標的角度設置課程內容，依舊重理論輕實踐。理論知識大都覆蓋計算機軟硬件系統(tǒng)、多媒體技術、數(shù)據(jù)庫技術、通信與網(wǎng)絡技術、算法與程序、信息安全等，授課內容基本上是相關領域的濃縮版，難以深入展開[6]。實踐部分則主要是OFFICE基本操作或簡單程序設計，難以培養(yǎng)學生的工程思維、系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維，難以激發(fā)學生后期的繼續(xù)學習的興趣，甚至使學生產(chǎn)生學而無用的想法。致力于新工科人才的培養(yǎng)，在計算機基礎課程中應該加大對新領域新技術的普及，讓學生認識到計算機技術應用之廣泛，技術之強大，并通過具體應用項目案例，培養(yǎng)學生的計算思維和工程實踐思維，激發(fā)學生的學習興趣。

2）教學模式要改

長期以來高校計算機課程形成了采用“計算機 + 投影儀”的方式形成以“學科理論知識教”為主，“日常辦公軟件”操作為輔的教學模式。課堂中以教師講解為主，學生不能根據(jù)教師的講解進行實施操作，缺乏參與性、積極性和互動性，導致學生對理論知識掌握不牢，實踐能力不強。圍繞解決問題、項目實施形成新的課程鏈，將傳統(tǒng)課程結構的公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課“階梯型”模式轉變?yōu)椤扒榫郴钡墓こ探逃n程結構。課堂教學應改變教師講，學生聽的模式，轉變教育理念，充分發(fā)揮教師的引領作用，調動學生的積極性，以案例驅動的教學方式，讓學生積極參與到項目實施過程中。通過項目來鞏固理論知識，激發(fā)對新知識新技術的學習，課后還結合了課外科技活動、技能競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等活動培養(yǎng)學生的實踐能力和工程思維能力。

3）教學評價方式要改革

教學考核是一個重要的環(huán)節(jié)，是檢驗教師教學能力和學生是否達到學習效果的重要手段，直接制約著教師教學計劃的制定。傳統(tǒng)的考核以學術論文、教學工作量為依據(jù)對教師考核，按照期末考試成績和平時作業(yè)完成情況對學生進行考核?？己朔绞絾我?、死板，不利于教學的實施，在對教學目標提出更高的條件下，教學方式也必須發(fā)生改變。在新工科背景下，應注重教師實踐能力的培養(yǎng)，引進教師要注重其學科背景交叉性、知識結構互補性、工作經(jīng)歷多樣性、發(fā)展?jié)摿伤苄缘?，缺乏實際生產(chǎn)經(jīng)驗的教師不能堪當工程教育重任，建構工科教師到企業(yè)任職、聘請一線工程技術人員承擔教學任務等人事制度。對教師的應摒棄為論文是重，以完成任務的多少為指標的考核方式，根據(jù)不同學科特色制定不同的評價方案。對學生而言，應該加強對實踐能力的評價，細化實驗類型，將實驗分為驗證型實驗、仿真型實驗、綜合性實驗、創(chuàng)新型實驗等，對于結果的評價要從解題思路、實驗方法、創(chuàng)新思維、團隊協(xié)作等方面進行。

3 課程體系構建

在“新工科”的指導下，需要培養(yǎng)學生的計算思維和工程思維，當前開設的《C語言程序設計》、《VB程序設計》等課程偏向于語法基礎，不能很好與新型產(chǎn)業(yè)相結合，而Python作為一門高級語言，具有語法簡單、功能強大、開源免費等，被廣泛應用到數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等領域，深受大眾的熱愛。近幾年Python在數(shù)據(jù)分析/大數(shù)據(jù)分析、人工智能基礎與應用、基本的綜合計算系統(tǒng)（Web/VR/嵌入式等）三個領域得到了快速發(fā)展和廣泛應用，而這些領域的研究始終都貫穿著數(shù)據(jù)分析的全過程，因此在計算機基礎課程建構中，Pytho大數(shù)據(jù)分析及應用課程首先應讓學生明白大數(shù)據(jù)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)，人工智能等概念間的區(qū)別，并通過具體應用案例分析說明數(shù)據(jù)分析的基本流程和應用價值。其次對Python語法特點進行講解，簡要介紹Python 的基本語法和編程工具，如 Python 編程環(huán)境的搭建 、基本數(shù)據(jù)類型、表達式、運算符、程序調試等。然后重點分析python的復雜數(shù)據(jù)結構操作，如元祖、字典、列表、數(shù)組、異常處理、面向對象編程等。學完基本語法后，以數(shù)據(jù)挖掘的過程為軸，重點講授python數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)格式轉換、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲等方面的知識。最后，以綜合實踐應用能力培養(yǎng)為目標，重點培養(yǎng)學生的實踐能力和工程思維能力 ，因而課程主要以數(shù)據(jù)分析為例，對網(wǎng)絡爬蟲概念 、非結構化文本數(shù)據(jù)處理、語法解析、文本提取、數(shù)據(jù)清洗等進行介紹。雖然知識點較多，但是python語言簡單的語法和強大的開源庫可以減輕學習者的壓力，對激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程實踐能力有較大的幫助。

4 總結

本文以新工科為背景，分析了新經(jīng)濟發(fā)展下對新型工科人才培養(yǎng)的要求，結合我國在工程教育領域人才培養(yǎng)方面的問題和壓力，提出了新工科背景下課程改革的必要性。并以大學計算機基礎課程為例，分析了新工科理念下的人才培養(yǎng)模式與傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式存在較大的沖突，必須改變傳統(tǒng)的教學內容、教學模式和教育理念。以python 語言代替其他程序設計語言，構架新工科背景下的公共大學計算機課程。

參考文獻：

[1] 唐小勇，吳 帆.面向新工科的《Python 大數(shù)據(jù)分析及應用》課程知識體系淺析考索[J].探微，2018（40）.

[2] 崔慶玲，劉善球.中國新工科建設與發(fā)展研究綜述[J].世界教育信息，2018（4）.

[3] 李江華，趙金龍，崔玉文.新工科背景下工科高校大學計算機課程建設研究[J].教育現(xiàn)代化，2018（46）.

[4] 光明網(wǎng).“新工科”新在哪兒[EB/OL]. http：//edu.cnr.cn/list/20170403/t20170403_523690794.shtml，2017-04-03.

[5] 胡波，馮輝，韓偉力，徐雷.加快新工科建設，推進工程教育改革創(chuàng)新[J].復旦教育論壇，2017（2）：20-27.

[6] 崔建峰，陳克忠，黃智云.新工科視角下地方高校計算機基礎課程改革[J].黑龍江教育 2019（3）.

【通聯(lián)編輯：張薇】