新工科背景下计算机公共基础课程改革与探索

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新工科背景下计算机公共基础

课程改革与探索＊

朱丹红，吴运兵

（）福建福州３福州大学数学与计算机科学学院，５０１１６

［新工科建设是在新技术革命、新经济背景下高等教育改革的重大战略选择，是今后我国高等教育摘要］

发展的新理念和新思路。本文阐述了当前计算机公共基础课教学中存在的问题，构建了新工科背景下的计算机公共基础课程教学体系，探索了教学改革方案及课程多样化考核方式，并对实施过程中面临的问题及其解决方案进行了分析，为新工科背景下高校计算机公共基础课程教学改革提供参考。［关键词］新工科；计算机公共基础课程；教学改革；课程体系；交叉融合

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，，［女，讲师，男，副教授，作者简介］朱丹红（硕士；吴运兵（硕士，本文通讯作者。９８１９７６１１－）－）

全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目“程序设计公共基础课支撑专业复杂工＊基金项目：

（；）项目编号：福州大学一流本科教学改革建设重点项目“新工科背景下Ｐ程问题的改革实践”２ｔ２０１８ＦＣＥＣ１２ｈｏｎ程－Ａ－ｙ）（；双一流建设下计算机公共基础项目编号：福州大学一流课程建设研究项目“序设计公共基础课改革探索”２０１８０３６９５）（；大学计算机公共基础课程混合式课程教学改革”项目编号：０１８年第一批教育部产学合作协同育人项目“２０１８０３６９８２）（。教学模式探索”项目编号：２０１８０１１２３０２０

２４新工科背景下计算机公共基础课程改革与探索

　　自２

０１７年２月以来，教育部积极推进新工科建设，各高校对如何建设新工科进行了深入探讨和研究，相继形成了“复旦共识”“天大行动”

和“北京指南”［１－３］，并先后发布了《关于开展新工科研究

与实践的通知》《关于推荐新工科研究与实践项目

的通知》等相关文件［４］

。２０１８年６月，

教育部在四川成都召开了新时代全国高等学校本科教育工作会议，进一步明确要加快新工科建设步伐，以适应当前社会发展需求。

近两年来，国内众多专家和学者积极探索新工科建设方案，积累了许多宝贵的经验。教育部高等教育司司长张大良在工科优势高校新工科建设研讨会上做了主题报告，对新工科建设的背景、

目标、要求和途径等进行了深入阐述［５］

；陆国栋对建设新工科的“五个突破”进行了深入探索［６］

；徐

晓飞等探索了面向可持续竞争力的新工科人才培

养模式［７］

；钟登华对新工科建设的内涵与行动进行了深入研究［８］

；伍李春等探讨了在新工科背景下如何建设计算机通识性课程［９］

；顾菊平等研究

了新工科背景下的电气类创新型人才培养

模式［

１０］

。当前，

多数专家和学者主要围绕新工科背景下人才培养的顶层设计框架进行了探讨，鲜有人对高校计算机公共基础课程体系结构、教学内容及方法、实施方案等进行深入研究。因此，本文针对现阶段大学计算机公共基础课教学中存在的主要问题，结合学校的总体要求，构建了新工科背景下计算机公共基础课程教学体系，探索了教学方法的创新与实践，并提出了实施过程中面临的问题及其解决方案，为新工科背景下其他高校的计算机公共基础课程教学改革提供参考。

一、计算机公共基础课程教学的主要问题计算机公共基础课程是培养非计算机专业学生运用智能化、网络化、信息化技术的重要渠道和途径。信息技术的飞速发展及新工科建设的时代需要势必对大学生计算思维、信息化融合创新能力的培养提出新的要求。然而，现阶段计算机公共基础课程教学无法满足相应的需求，主要存在以下几方面的问题。

（一）教学内容相对滞后

计算机公共基础课程主要分为通识类课程与程序设计类课程。目前，通识类课程大多讲授计算机软硬件组成等基本知识及常用办公软件（如Ｏ

ｆｆｉｃｅ）的应用，这显然已经不能满足当代大学生对信息技术的需求。而程序设计类课程长期以来过于关注程序的语法知识，且主要培养学生的解题能力，无法使学生真正做到学以致用。总而言之，当前的教学内容在一定程度上与信息技术的高速发展存在脱节。

（二）课程学时大幅压缩

近年来，随着国家大力推进创新创业教育，各高校对每个专业的本科生培养方案进行了调整，降低了总学分要求。其中，不少高校的计算机公共基础课程被大幅降低了学分并减少了学时，原有的通识必修课程被取消，课程体系也由“２＋Ｘ”模式调整为“１＋Ｘ”模式。有的高校甚至将所有计算机公共基础课程调整为校级选修课程。这样，课程的教学难度也明显增加了。

（三）内容忽视学科交叉

长期以来，计算机公共基础课程被视作非计

算机专业的辅助性技能培养课程［９］

，内容通常是

计算机专业相应课程的缩减版，忽视了与其他学科的交叉融合，与专业的实际应用脱节，这导致了学生缺少利用计算机技术解决专业工程问题的相关训练。因此，学生对计算机的理解存在局限性，计算思维能力欠缺，灵活运用计算机技术的能力就更谈不上了。

（四）教师缺乏改革动力

目前大部分本科院校以科研为导向，重视科研成果，教师疲于应付科研项目申报及科研论文撰写，参与教研与教改显得力不从心。此外，公共基础课教师向来承担大量的课程教学及作业批改工作，职称晋升缓慢，他们缺乏足够的教学改革动力与支持。

针对上述问题，当前计算机公共基础课程改革迫在眉睫。本文对新工科背景下计算机公共基础课程体系进行了梳理与重构，探索了科学合理的教学方法，重视学科交叉融合，以期培养学生灵

新工科背景下计算机公共基础课程改革与探索

３４活运用计算机技术解决专业实际问题的能力。

二、新工科背景下计算机公共基础课程体系建设

新工科主要包含五个方面的内容：工程教育新理念、学科专业新结构、人才培养新模式、教育

教学新质量、分类发展新体系［

１１］

。本文重点结合新工科内涵中教育教学新质量方面，构建适应时代发展的计算机公共基础课程体系，以满足现阶段不同学院、不同专业新工科建设的需要。

依据当前学校“双一流”建设及新工科建设对计算机公共基础课程的要求，结合当前学校的实际情况，我们构建了“１＋Ｘ”课程教学体系。其中“１”表示一门必修课（程序设计语言类），“Ｘ”表示面向不同专业学生的学习需求而开设的若干选修课（包括大学信息技术基础、数据分析及应用、ｙ

ｔｈｏｎ＋专业应用等），具体如图１所示。图１　计算机公共基础课程教学体系１．

通识教育：通识类课程主要以大学信息技术基础为主，作为校级选修课，面向刚入学的非计算机专业大一新生开设，重点培养学生的基本信息素养及互联网思维，使其认识与理解计算机系统原理和基本方法，提高学生对计算机技术的学习兴趣与持续学习能力等。

２．

程序设计：程序设计类课程是非计算机专业学生的重要必修课程。针对不同专业对计算机程序应用的不同需求，我们选取程序语种并开设相应课程，旨在培养学生的计算思维能力及灵活运用编程解决专业实际工程问题的能力。

３．

能力培养：能力培养类课程是指面向全校所有非计算机专业开设的“Ｘ”选修课程。课程采用专业班级（小班化）的教学模式，遵循新工科的

培养要求，融合了不同的学科背景，重视计算机技术在相关行业的应用，以提升学生利用计算机技术解决实际问题的实践创新能力。

根据“１＋Ｘ”的三级课程体系，结合计算机公共基础课的课程性质、学分情况及专业需求，我们确定了不同专业的课程安排，如表１所示。由于涉及专业太多，表１无法详细列出，仅列举了不同学院对计算机公共基础课程的要求。

表１　计算机公共基础课程安排

课程名称授课对象课程性质学分大学信息技术基础

大一新生选修课

２

理工科大多数

Ｃ语言程序设计专业、管理类的必修课３

信息管理专业等

Ａｃｃｅｓｓ数据库文科类和管理类应用技术大多数专业必修课３Ｖ

Ｂ程序设计化学工程与工艺专业必修课３Ｐｙ

ｔｈｏｎ程序设计建筑学院各专业必修课３Ｃ＋＋程序设计土木学院、机械学院各专业

必修课

３

人工智能应用大数据分析和处理

Ｐｔｈｏｎ＋应用课程全校所有

ｙ

非计算机专业

选修课２

计算机网络技术

……

　　三、

教学内容与教学方法的改革探索基于计算机公共基础课程体系，本文进一步以专业的实际应用为导向，以前沿的网络资源和平台为载体，以多维度的考核为综合评价方式，通过跨学科交叉融合，对新工科背景下计算机基础课程教学方法的改革展开研究与探讨。

（一）面向专业应用，更新教学内容

我们从三个方面调整了计算机公共基础课程的教学内容：１．在通识教育方面，课程团队补充了大数据、云计算、物联网、虚拟现实、人工智能等先进技术知识，将互联网新发展与专业应用案例相结合，加强学生互联网思维的培养，训练学生利用

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互联网获取专业知识的能力；同时用Ｐｙｔｈｏｎ微实例来介绍计算机程序的基本思想，为学生学习后续程序设计类课程奠定了编程的基础。２．在程序设计类课程方面，我们精简部分细碎、烦琐的语法知识，筛选知识点，以专业案例为导向，以实践项目为驱动，让学生通过全局系统分析，构造算法模型并编程实现，从而培养学生的计算思维能力。３．

在能力培养方面，我们基于计算机前沿技术，以相关专业或学科为背景，结合程序设计来培养学生解决行业实际应用问题的能力，如Ｐｙｔｈｏｎ＋人工智能、数据挖掘及大数据分析、信息检索、网络爬虫技术等。

（二）选取优质课程资源，开展多样化教学我们利用网上优质教学资源，推进线上线下混合式教学模式。学生通过视频进行线上自主学习；教师根据学生反馈的学习情况，线下及时调整教学进度和内容。这样有助于在学时受限的情况下，提高计算机公共基础课程的教学效率。

通识课程可以借鉴北京理工大学李凤霞教授所在团队的恩科资源，引入思科公司持续更新的网络教学平台，并利用虚拟仿真实验工厂中的硬件模拟实验，让学生快速理解计算机存储格式、内码转换、硬件系统虚拟拆装等知识，实现学时少而内容精的教学。程序设计类与能力培养类选修课程可以采用浙江大学的Ｃ语言、北京理工大学的Ｐｙ

ｔｈｏｎ程序设计及应用课程群等精品ＭＯＯＣ／ＳＰＯＣ，促使学生主动学习，提高学生的自学能力与探索创新能力。此外，为了实现教学模式的多样化，课程团队依托教育部产学合作协同育人项目，从教学实际需要出发，对程序设计类课程进行移动教学平台Ａｐｐ开发。目前该项目已经立项，处于前期准备阶段。

（三）关注学科交叉融合，提升教学质量计算机公共基础课程尤其注重计算机技术与专业知识的深度交叉融合，以使学生真正理解计算机对于解决专业问题的作用和意义。

以程序设计类课程为例，课程团队通过与开课学院座谈交流，了解相关学院及专业对计算机公共基础课程的教学需求，不断修订教学大纲和

授课计划。课程教学中适当引入相关专业的程序案例，培养学生利用计算机程序解决工程问题的能力。如在电子类专业的Ｃ语言程序设计教学中，教师结合单片机开发讲解课程理论知识；通过设计ＬＥＤ灯案例，让学生懂得选择与使用循环结构求解问题；在讲解字符数组时，可以结合ＬＥＤ灯的变换来阐述字符数组如何应用；同时依据电子类学生的知识需求，加强位运算、静态存储等内容的讲解，有针对性地将程序设计内容与专业实际问题进行交叉、渗透与融合，以满足非计算机专业对计算机技术的需求。

（四）设计多维度评价方式，强调学习过程新工科建设重在对学生的多维度综合评价，旨在促进结果考核向过程考核、知识考核向能力考核、单一考核方式向多元考核方式的转变，探索非标准答案的考试，破除“高分低能”积弊。

我们通过设置平时表现、综合实践成果、网络资源学习情况、期末考试成绩等多项考核内容，将“一锤定音”的结果考核与过程考核结合起来，各部分考核成绩共同组成课程的最终成绩；通过场景分析、系统建模、算法设计等综合考核，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，促进学生在知识理解、分析、综合应用等层面上达到新的要求，从而实现从知识考核向能力考核的转变。另外，教学中可以针对不同课程设置相应的考核方式，如能力培养方面，借鉴国外经验，以开放式综合题目作为课程考查方式，要求学生写出问题描述、设计思路、解决方案、程序实现等，以考查学生的个性化设计理念与综合设计能力。

四、面临的问题与解决问题的方案

由于新工科建设目前还处于探索阶段，计算机公共基础课程的改革实施在管理统筹、师资水平、学生动力等方面还面临一些问题，学校正在尝试加以解决，具体措施包含以下几方面。

（一）坚持学校主体统筹，加强多学科协作新工科建设强调学科交叉融合，因此各门学科知识的相互渗透与课程之间的关联衔接显得非常重要。然而对多个不同学科或专业进行统一协调，在管理层面上存在一定困难。学校结合新工

新工科背景下计算机公共基础课程改革与探索

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科建设思路与前沿科技发展趋势，

筹建了人工智能学院，并将首届人工智能实验班作为试点。该实验班从多个工科专业中选拔学生，充分发挥学科交叉优势，并以辅修专业形式进行培养，由学校教务部门统筹管理。实验班与原有学院协作，以有效确保新工科建设落地。实验班选取Ｐｙｔｈｏｎ程序设计作为计算机公共基础课程的核心内容，重点培养学生编程解决交叉学科工程问题的实践能力。

（二）加大团队建设力度，提升师资水平新工科建设对师资队伍的科研与教学能力提出了新的要求。然而公共基础课程教师团队的学历大多偏低，教学理念相对陈旧，专业水平也有待提升。现阶段，学校安排部分计算机专业专任教师加入教学团队，扩充了计算机公共基础课师资队伍；同时逐步加大了对公共基础课教师的培养力度，出台了关于公共基础课骨干教师访学研修的相关文件，每年派出中青年骨干教师到境外访学一年，以使他们吸收先进的教学理念，提升自身的专业技术水平。

（三）引入学科竞赛，激发学生志趣

新工科建设的核心与宗旨在于提升高校的人才培养质量。然而，在当前学习相对宽松的大学里，许多学生开始挥霍时间，常常陷入困惑和迷茫状态，缺乏学习志向与动力。因此，学校引入了多种激励机制，鼓励非计算机专业学生参加计算机类学科竞赛（如ＡＣＭ程序设计竞赛、“互联网＋”创新创业大赛等），使其树立学习志向，提高学习兴趣，提升实践能力与创新意识。

五、结论

新工科建设是新技术革命、新经济背景下高等教育改革的重大战略选择，是今后我国工程教育改革发展的新理念和新思路，自提出以来受到

了教育部及高等院校的广泛关注。本文对当前新工科背景下的计算机公共基础课程教学改革进行了探索，构建了“１＋Ｘ”课程体系，探讨了教学内容和方法的创新与实践，以期为跨学科复合型人才培养提供扎实的计算机基础教育。

（文字编辑：李丽妍）

参考文献：

［１］教育部高等教育司．“新工科”建设复旦共识［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（１）：１０－１１．［２］教育部高等教育司．

“新工科”建设行动路线（“天大行动”）［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（２）：２４－２５．［３］教育部高等教育司．

新工科建设指南（“北京指南”）［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（４）：２０－２１．［４］教育部高等教育司．关于开展新工科研究与实践的通知［Ｚ］．教高司函〔２０１７〕６号．

［５］张大良．

因时而动返本开新建设发展新工科———在工科优势高校新工科建设研讨会上的讲话［Ｊ］．中国大学教学，２０１７（４）：４－９．［６］陆国栋．“新工科”建设的五个突破与初步探索［Ｊ］．中国大学教学，２０１７（５）：３８－４１．［７］徐晓飞，丁效华．

面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索［Ｊ］．中国大学教学，２０１７（６）：６－１０．［８］钟登华．新工科建设的内涵与行动［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（３）：１－６．［９］伍李春，李廉．

新工科背景下的计算机通识性课程建设［Ｊ］．中国大学教学，２０１７（１２）：６２－６９．［１０

］顾菊平，堵俊，华亮．新工科视域下综合性大学电气类创新型人才培养的路径选择［Ｊ］．中国大学教学，０１８（１）：５６－６０．［１１

］李华，胡娜，游振声．新工科：形态、内涵与方向［Ｊ］．高等工程教育研究，２０１７（４）：１６－１９．２