計算機基礎類課程一體化建設研究
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摘要：針對目前計算機基礎教學無法完全滿足培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)化新型軍事人才需求的問題，提出以基礎課程一體化設計為牽引的改革創(chuàng)新思路，闡述以精準教學為支撐點，以智慧課堂和混合式教學模式為手段，以課程思政為依托，以多維度評價系統(tǒng)為檢驗標準的課程建設過程，建立理論與實踐相結合、內(nèi)容、模式與評價均有挑戰(zhàn)度的一體化課程建設新途徑。
關鍵詞：課程建設；課程一體化；課程思政；理實一體
0引言
隨著計算機課程的一系列改革，大部分高校實現(xiàn)了線上與線下、課前與課上、傳授與自主等多種教學模式融合，但與習主席關于院校教育系列指示的標準還有很大差距。為了達成目標，高校需要重點圍繞深入開展實戰(zhàn)化教學改革這一主題，以計算機課程的一體化建設為抓手，將大學計算機基礎與計算機程序設計基礎兩門主干課進行一體設計，將“理論教學”與“實踐學習”進行理實一體設計，同時以實戰(zhàn)化案例為背景，以項目牽引為驅動力，建設計算機教學課程資源庫，共同促進計算機文化與基礎認知、計算思維能力提升與程序設計能力培養(yǎng)相結合的三位一體的培養(yǎng)目標。
1課程一體化設計
大學計算機基礎課程和計算機程序設計基礎課程是科學文化基礎模塊中的公共工具類必修課，是高等院校學歷教育計算機基礎教學的核心課程。大學計算機基礎是計算機程序設計基礎的前導及基礎，主要完成計算機文化基礎知識的認知部分以及計算思維模式的初步培養(yǎng)，計算機程序設計基礎完成計算機思維模式的進一步搭建以及程序設計能力的培養(yǎng)。課程一體化設計將大學計算機基礎與計算機程序設計基礎2門主干課程統(tǒng)籌規(guī)劃，瞄準未來信息化戰(zhàn)爭對學生信息化素養(yǎng)的需求，以培養(yǎng)學生具備計算機文化與知識、計算思維能力、程序設計能力的信息化素養(yǎng)為目標，以課程教學內(nèi)容一體化統(tǒng)籌設計為指引，以理論教學與實踐學習一體化設計為理念、案例任務為大背景、項目驅動為實施手段，本著遵循教學規(guī)律、把握特色、突出更新、注重質(zhì)量的原則，在教學內(nèi)容更新上緊跟實戰(zhàn)化、思政要素進課堂的新要求，加速推進課程教學向實戰(zhàn)聚焦、向育人靠攏。在教學實施中加大教學方法和手段的集體研究和改革力度，適應素質(zhì)教育、思維培塑與創(chuàng)新教育的要求；在教學條件上以計算機實驗室的軟硬件配置為基礎，加強智能化實驗實訓平臺的開發(fā)與運用；在以學術研究促進教學的原則下，依托教學和研究成果，開展學術討論和科研課題研究，提高科研學術水平；建立過程性考核模型和實驗實作考核模型，加強過程性考核、實作考核、無紙化考核等考核方式的改革與創(chuàng)新；探索大數(shù)據(jù)應用，收集學生數(shù)據(jù)集，通過數(shù)據(jù)分析，形成對提升教學質(zhì)量有效的數(shù)據(jù)模型。最終探索出一條“教學內(nèi)容體系一體化、實踐實訓一體化、課程思政一體化、評價體系一體化”的課程建設新途徑[1]。
2教學內(nèi)容一體化設計
2.1內(nèi)容選擇一體化設計
大學計算機基礎教育的重點在于計算思維能力的培養(yǎng)，全面提升學生的計算機應用水平和計算機問題求解能力，這是一個循序漸進的教育過程。計算思維的核心是基于計算環(huán)境和約束的問題求解。兩門課程在總體內(nèi)容設計上，圍繞計算思維的培養(yǎng)，前者突出計算環(huán)境的學習，后者突出語言級的問題求解方法培養(yǎng)。大學計算機基礎課程以分析基本的計算環(huán)境（如計算機系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫）構成和基本原理為主，同時介紹抽象級問題求解的基本方法，如圖靈機、基于Python的簡單程序設計、算法概念等，使學生在對計算系統(tǒng)及環(huán)境有所了解的同時，初步體會計算機問題求解的基本方式。教學內(nèi)容設置為9個部分，即計算機概述及新技術、Python簡介、計算思維與計算機問題求解、信息編碼及數(shù)據(jù)表示、計算機系統(tǒng)組成與結構、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術及應用、網(wǎng)絡技術基礎及應用、多媒體技術，基本涵蓋了計算機學科的基礎知識。計算機程序設計基礎課程以計算機分析和解決問題的基本過程及思路培養(yǎng)為主，突出體現(xiàn)程序的設計方法，也就是如何用編程解決特定問題，這也是計算思維能力培養(yǎng)的重要內(nèi)容。教學內(nèi)容設置為16個部分，即程序設計基本概念、程序設計初步知識、順序結構、選擇結構、循環(huán)結構、字符型數(shù)據(jù)、函數(shù)、地址和指針、數(shù)組、字符串、對函數(shù)的進一步討論、用戶標識符的作用域和存儲類別、編譯預處理和動態(tài)存儲分配、結構體共用體和用戶自定義類型、位運算、文件。
2.2內(nèi)容組織一體化設計
計算機課程是理論性、實踐性、工程性以及應用性課程，計算環(huán)境和問題求解都有其對應的基礎知識與實踐要求，如計算機系統(tǒng)涉及軟件和硬件，數(shù)據(jù)庫涉及關系理論，計算機網(wǎng)絡涉及體系結構，程序設計涉及編程思想和編程環(huán)境等[2]。針對內(nèi)容多、實踐性強、學時有限這些難題，基于知識主線和思維主線，我們將這兩門課程進行整合處理，詳見表1。
2.3教學案例一體化設計
以“實戰(zhàn)化”為主線，可以將課程的知識體系重新整合歸納為三大部分，計算機文化基礎知識認知部分、計算思維模式培養(yǎng)部分和程序設計能力培養(yǎng)部分，每部分又為五大模塊內(nèi)容，將實戰(zhàn)化教學貫穿始終。計算機文化基礎知識認知部分，以信息的表示、信息的處理、信息的傳輸以及信息的共享為線索，在講解章節(jié)知識的同時融入軍事要素案例，突出軍事應用特色。計算思維模式培養(yǎng)部分以Python作為實踐語言，將文化基礎知識作為計算機思維求解問題的研究對象，并加以實踐，教學內(nèi)容更偏重于如何將計算思維應用于各個領域求解問題。希望學生在理解計算機基礎知識的同時，能主動在各自專業(yè)學習中利用計算思維的方法和技能，進行問題求解，動手解決具有一定難度的實際問題。程序設計能力培養(yǎng)部分，將教學內(nèi)容與軟件的編制緊密結合，以任務為牽引，每模塊既獨立又有關聯(lián)，并且呈遞進關系，采取問題引導、知識植入、增量設計的思路，將求解一個實際問題的過程拆解為多個進階的步驟，引導學生在實際案例中，掌握程序設計方法，具備程序設計能力，培養(yǎng)信息化素養(yǎng)與計算思維能力[2]。
2.4教材體系一體化設計
結合課程改革現(xiàn)狀，要突出項目面向教學和任務驅動模式教學，以“項目引導、任務驅動”“教、學、做”和“理、實”等一體化的教學思想為指導，依據(jù)統(tǒng)編教材，建好配套的實驗教程與習題冊等輔助教材，從計算思維角度和程序設計角度建成實作案例庫，從學生培養(yǎng)角度建成思政案例庫，從能力培養(yǎng)角度建成云平臺素材庫；突出“教、學、做”融合的教學思路，以學做人、會求知、促探索為目標，將理論教學和實踐教學的載體體系化，真正實現(xiàn)教材的“理、實”一體化。
3教學平臺一體化設計
3.1智慧教學一體化設計
可以借用“雨課堂”“Educoder云實作平臺”等教學工具來構建一種基于移動終端的信息化教學空間，同時建設基于微信、釘釘、騰訊課堂等公眾平臺的課程教學資源，以此構成學生的信息化智慧學習空間。在基本智慧學習空間建設的同時，我們對智慧課堂教學結構進行了研究設計，并在課程教學實踐中探索智慧課堂實施策略，探索有益于一線教師實際應用的智慧課堂教學模式。
3.2方法手段一體化設計
深入研究課程教學內(nèi)容和各種教學方法，要以培養(yǎng)計算思維為導向，融合運用思維可視化教學法、案例教學法、任務驅動教學法、項目驅動教學法、自主探究式教學法等多種教學方法，構建符合內(nèi)容特性及學生特性的全新的、高效的計算機課程教學方法體系；精心設計教學環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)設計都盡量考慮“學生的參與性”，根據(jù)學生的實時反饋，做不同的預設、教學策略的調(diào)整等。教師及時記錄，將學生課堂參與性作為過程性評價重要的一部分，提高學生的參與積極性。利用BOPPPS模型在計算機基礎類課程上將“計算思維”落地。以B引言、O可度量目標、P前測、P參與式學習、P后測、S小結6個環(huán)節(jié)設計教學流程，以學生“計算思維”能力的培養(yǎng)為目標導向，做到知識隨著思維的講解而展開，思維隨著知識的貫通而形成，能力隨著思維的理解和訓練而提高，形成閉環(huán)、反饋式的教學模式。在教學實施過程中按照教學目標—參與式學習—教學評估—教學目標這個閉環(huán)來展開，注重教學互動反思，能夠引導學生主動思考，積極開展研究性學習。
3.3實踐實訓一體化設計
實踐實訓一體化設計的目標將構建“計算機實踐教學平臺”，全面升級和完善現(xiàn)有實踐教學條件，全面建設多課程融合的實踐教學環(huán)境和實驗實訓課程資源，以應對當前我院教學、實訓、人才培養(yǎng)和課程建設的當務之急。1）實訓開發(fā)管理平臺。兩門課程的教學會涉及Python、C、C++等編程語言，教師一方面基于平臺圍繞課程教學需求進行自主化的實訓課程研發(fā)和訂制，構建兩門課程的實訓案例庫；另一方面，為實訓實踐運行和評測提供支撐，從而實現(xiàn)對實驗過程的自動化評測和智能化評估。2）實踐教學應用服務平臺。教學過程利用智能化教學管理環(huán)境，圍繞兩門課程開展實驗實訓，對多名教師、多個學期、大規(guī)模學生，實現(xiàn)線下課堂與線上教學的銜接，實現(xiàn)跨班級、跨學期的高效組織、管理和資源共享。智能化教學管理環(huán)境將線下課堂搬到線上，并通過一系列的智能化服務，實現(xiàn)線下教學與線上實訓的銜接，實現(xiàn)課內(nèi)與課外的銜接；支持教師和學生圍繞課堂學習開展實踐，提供了實踐任務發(fā)布、實踐作業(yè)管理、實踐過程管理、實踐活動分析等群體協(xié)同工具以及活躍度排序、作業(yè)質(zhì)量分析等實踐過程數(shù)據(jù)分析評估工具，實現(xiàn)對學習過程的管理、學生編程作業(yè)的自動評測和能力評估。3）在線考試支撐平臺。利用平臺突破傳統(tǒng)考試模式時間、空間的限制，大大提高了教學內(nèi)容和考核方式的靈活性；減輕教師在命題、組卷、閱卷等方面繁重的工作量，提高了工作效率；采用試題庫方式提供試卷來源，隨機抽卷，避免互相參看導致的不公平成績。自動閱卷增加了考核的透明度，也降低錯誤出現(xiàn)的概率和教師主觀因素的干擾，更能體現(xiàn)考核的客觀公正。4）實踐課程資源庫。圍繞在線實驗平臺構建兩門課程配套的實驗實訓課程，形成以“實訓項目”為核心的課程體系。
4課程思政一體化設計
課程思政一體化設計的目標是將兩門課程的思政要素進行統(tǒng)籌設計，突出顯著計算機專業(yè)特色，采用以點促塊、以塊促面的方式，將微觀的思政要素點逐步形成科學系統(tǒng)的宏觀鋼架。把思想政治置于整個課程體系的教學設計過程中，主要從以下幾大方面開展思政要素灌輸，逐步開展教學。1）大學計算基礎課程。大學計算機基礎課程主要從新時代國家觀、社會主義核心價值觀以及核心精神文化（民族愛國精神、改革創(chuàng)新精神、文化傳承）等角度開展。2）計算機程序設計基礎。計算機程序設計基礎課程主要從科學歷史與唯物觀、科學精神與使命以及職業(yè)精神與規(guī)范等角度開展，通過思維方式的啟發(fā)與建立融入思政元素，思維方式包括計算思維、辯證思維、創(chuàng)新思維等，滲透如何辯證看待問題，樹立正確的職業(yè)觀和道德觀。3）計算機思維和程序開發(fā)。計算機思維和程序開發(fā)可以從歷史性、可解釋性、結構性、實踐性4個角度開展。
5形成性教學評價與預測一體化設計
在基于大數(shù)據(jù)的精準教學模式中，教學評價主要依賴于技術手段（包括大數(shù)據(jù)采集、教育數(shù)據(jù)挖掘、學習分析和數(shù)據(jù)可視化技術），通過Educoder等各類智能教學系統(tǒng)自動監(jiān)控、自動分析學生的學習情況，并實時反饋給教師進行關注；教師、學生等可以根據(jù)自身的需求，查詢并生成可視化的評價報告。預測則指綜合分析每個學生在各個階段的學習表現(xiàn)數(shù)據(jù)和其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)（包括各個教育系統(tǒng)、評估系統(tǒng)、專家系統(tǒng)）后，形成數(shù)據(jù)決策支持系統(tǒng)，并對學生在未來一段時間的學習表現(xiàn)進行預測，進而根據(jù)預測結果提出相關的改進建議或學習對策。課程組充分利用線上教學平臺提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，將學生課前、課中、課后全過程學習行為數(shù)據(jù)采集入庫，綜合評定課程形成性考核成績，包括課前自主學習數(shù)據(jù)、課中邊學邊練數(shù)據(jù)（課堂互動、隨堂測驗、單元測試、實訓任務、小組研討）、課后作業(yè)、拓展任務數(shù)據(jù)，達到多平臺聯(lián)動、實時評測，過程性與終結性考核相結合，線上線下考核相結合以及理論與實作考核相結合的效果。
6結語
計算機基礎類課程以提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)化新型軍事人才為目標，以計算機課程的一體化建設為抓手，將大學計算機基礎與計算機程序設計基礎兩門主干課進行一體設計，將“理論教學”與“實踐學習”進行理實一體設計，同時以實戰(zhàn)化案例為背景，以項目牽引為驅動力，建設計算機教學課程資源庫，共同促進“計算機文化與基礎認知”“計算思維能力提升”與“程序設計能力培養(yǎng)”相結合的三位一體的培養(yǎng)目標，以期取得更好的教學效果。
參考文獻：
[1]王準.創(chuàng)新戰(zhàn)略驅動下應用型本科“計算機網(wǎng)絡技術”課程一體化教學改革與實踐[J].黑龍江教育(高教研究與評估版),2018(11):35-37.
[2]祁薇,姜丹,王輝,等.以落實新時代軍事教育方針為導向的計算機程序設計基礎課程改革與實踐[C]//教育理論研究征文優(yōu)秀論文集.大連:海軍大連艦艇學院,2020:143-146.
作者:祁薇 楊健 王婧文 單位:海軍大連艦艇學院基礎部
