生物醫學工程專業計算機文化基礎課程教學改革與實踐

常小紅　張國鵬　李改霞　羅翔　姜曉旭　戎軍艷

關鍵詞：課程特點；計算思維；課程思政；混合式教學模式；考核評價

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）02-0109-03

生物醫學工程專業是不折不扣的工科專業，屬于電子、醫學、計算機交叉專業。因此相較于醫學專業學生來說，生物醫學工程專業學生在大學期間要學習的計算機課程較多，對使用計算機的技術和能力要求也高。計算機文化基礎課程是生物醫學工程專業學生入學學習的第一門計算機課程，它是一門基礎課，也是一門通識課。對于學生來說，計算機文化基礎作為學生后續專業學習必備的信息技能和起點，無論是學習、科研、生活或者工作都是非常重要的。

隨著計算機和網絡技術的飛速發展和普及使用，計算機文化基礎的教學出現了許多新的機遇和諸多挑戰，主要表現在：學生有了更多的機會接觸和學習計算機，學習該課程的起點發生了改變；新媒體、各種網絡教育平臺的出現使得教學環境也發生了改變；MOOC、SPOC以及翻轉課堂等新的教學模式與傳統教學方法手段的碰撞，使得該課程的教學模式和手段有了新的突破；課程思政背景下該課程的教學理念和目標產生了新的變化。面對這些機遇和挑戰，如何更好地開展該課程的教學，提高教學效果，許多教學一線的教師進行了有益的研究和探索。文獻[1]提出了多維一體教學模式，將“微教育”理念、微載體、教學環境、多元教學方式、教學評價和教學活動等組合在一起實施教學。文獻[2-4]介紹了基于網絡教學平臺和傳統教學模式的線上、線下混合式教學模式。文獻[5] 介紹了任務驅動教學法在計算機文化基礎課程的應用。文獻[6-7]對計算機文化基礎課程中如何融入思政進行了探索與實踐。這些關于教學模式、教學方法、教學理念等的研究與探索都取得了一定的效果，對該課程的教學具有一定的指導意義。但是對于生物醫學工程專業的計算機文化基礎課程，教學內容如何設置、使用何種教學模式、如何評價考核才能更加有效的實施教學從而提升教學效果，仍舊有許多值得研究和探索的問題。

1 課程特點與現狀分析

1.1 性質地位：專業基礎課程

計算機文化基礎是生物醫學工程專業的基礎課程，學完該課程后，學生將進一步學習程序設計、數據結構、微機原理與應用、醫學圖像處理等計算機相關課程。作為基礎課程應該如何設計才能真正發揮其作用，這是非常值得深思的問題。

1.2 培養目標：夯實“三基”，培養信息素養

計算機文化基礎課程的培養目標重在夯實“三基”，就是在學生原有計算機水平的基礎上扎實學生計算機科學的基本知識、基本理論和使用計算機的基本技能，為后續學習計算機相關課程打下良好的基礎。培養學生的基本信息素養，就是培養學生對信息技術的理解和領悟能力以及對信息技術的基本使用能力。該課程的教學重在引領學生進入計算機課程的學習中，激發學生學習計算機課程的興趣和熱情，訓練學生的思維，培養學生使用計算機解決實際問題的基本能力，并為學生學習后續計算機相關課程奠定良好的基礎。

1.3 教學內容：知識點多，模塊跨度大

計算機文化基礎課程幾乎涉及與計算機相關的各知識領域，教學內容包括計算機基本概念、計算機系統、常用軟件、數據庫技術、計算機網絡技術以及多媒體處理技術，甚至包括程序設計等內容。近年來，隨著計算機技術的迅猛發展和應用普及，教學內容又增加了計算思維、大數據、物聯網和云計算等新工科的內容。教學內容知識點多、散亂，各模塊之間聯系較少、跨度大，既要學生掌握基本知識，又要介紹新技術、新進展。教學內容既要考慮到深度，又要考慮到廣度，看似簡單的基礎課程，實際上內容遠非看上去那樣簡單，教學實踐過程中各種細節繁多。而近年來，各大高校計算機文化基礎課程的教學學時數卻在縮減，內容增多和學時減少的矛盾正影響著教學。

1.4 教學方式：模式單一、效果不好

目前，計算機文化基礎課程的教學多數還是采用“課堂講授+上機實踐”的模式。課堂講授存在著滿堂灌的現象，學生多處于被動接受的狀態主動思考的機會較少。雖然教師有意識地和學生進行互動、討論，但由于學生沒有預習，知識儲備不足，很難快速進入狀態，教學效果改善不大。上機實踐主要以學生動手操作為主，學生比較喜歡。學生通常建議所有課都在機房上，教師一邊講，學生一邊操作，這種模式是否可行呢？一方面，這種模式受到師資和機房資源的限制。另一方面，雖然計算機文化基礎課程實踐性很強，但是理論也是很重要的，需要教師在課堂上講清楚，講透徹，尤其是對于生物醫學工程專業的學生來說，不僅要知其然，還要知其所以然。因此，需要探索多元化的教學模式提高教和學的效果。

1.5 教學對象：有一定的學習基礎，但較為薄弱

隨著信息技術的普及，很多學生小學、中學就開始接觸計算機，開始學習Word、PowerPoint等軟件的使用，開始使用計算機網絡，具有一定的計算機基礎。經過近三年的學情調查來看，學生的計算機基礎水平呈現出以下特點：1）多數學生對計算機感興趣，喜歡學習計算機課程。2）多數學生接觸過計算機但僅限于熟練地上網聊天，對計算機原理和技術并不熟練。3）接觸過計算機的學生基本上都學習過Windows操作系統、Word、PowerPoint等辦公軟件，但是學習不系統，理論知識了解很少，實踐操作不熟練；大多數學生對數據庫知識、多媒體處理和程序設計接觸較少，比較陌生。由此可見，大部分學生學習計算機課程熱情比較高；對部分知識有學習基礎但有差異；有一定的實踐操作能力，但理論知識較薄弱。面對學生學情的主觀、客觀情況，如何實施針對性教學，需要教師精心設計。

1.6 教學理念：重技能培訓、輕思維訓練和素質養成

傳統的計算機文化基礎教學側重軟件工具技能培訓，在軟件快速迭代的大環境下，學生學習的工具技能知識還沒畢業可能就已過時。學習知識固然重要，但從長期來看思維的訓練和素質的養成，顯然更重要。2012年國家教指委提出在訓練學生應用能力的基礎同時，也要重視培養學生計算思維能力。近年來高校的教師已經開始重視思維方面的訓練，但是做的力度還不夠。培養學生的信息素養和綜合素質方面也有待加強。

2 教學改革與探索

2.1 梳理整合教學內容，注重思維訓練和素質養成

知識、能力、素質構成了人生學習的整個過程，思維的訓練和養成對于一個人來說也是非常重要的，計算思維是一種普適思維，人人都應該具備。根據生物醫學工程專業人才的培養目標結合課程和學生的特點，同時考慮到學生后續要學習“高級語言程序設計”這門課程，因此在“計算機文化基礎”課程內容設置上將程序設計部分的內容砍掉，保留其他內容并進行梳理整合，重新進行教學內容模塊化編排，構建“知識、技能、思維”培養的內容框架。課程總體內容包括三個模塊，整體設計思想是在學生理解計算機內部信息的表示、熟悉單機系統和網絡平臺的基礎上，進一步高效學習數據處理和數據管理等內容，教學內容的設計融入新工科知識，注重計算思維的培養與塑造，具體設計見表1。

同時，教學中深入挖掘課程內容與思政元素的“觸點”，將思政的隱性教育融入課程中，培養學生良好的信息素養和綜合素質，引領學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀。表2列出了主要課程內容以及挖掘的對應思政點。

2.2 充分利用網絡平臺，構建混合式教學模式

計算機網絡的飛速發展正以前所未有的速度與力度滲透到人們工作、學習和生活的方方面面，學生思想活躍，接受新事物快，對于通過網絡平臺的學習方式喜聞樂見。將網絡平臺引入到教學中來，這是“互聯網+教育”的一個具體實現，對于學生來說互聯網的應用這是一個現身說法的事情，更加有助于學生理解課程中網絡部分的內容。網絡平臺的“線上”教學方式，能夠突破時間和空間的限制，給學習者提供更豐富多樣的學習資源和學習形式；而傳統課堂的“線下”教學方式，能夠讓教師和學生進行面對面的情感交流，讓學生體會到教師的魅力，感受到課程的溫度。

該課程探索了基于超星學習通、雨課堂兩種網絡教學平臺與傳統課堂相結合的混合式教學模式，主要的思路是課前、課后使用超星學習通，課中使用雨課堂。具體的實現模式如圖1所示。

①課前：教師發布學習內容與課前測試，學生預習學習內容并完成測試，課前測試要求每個學生在規定的時間內完成，主要用于教師掌握學生的預習情況，根據學生反饋情況，教師調整教學設計和內容。這樣一方面有利于教師在課堂上開展針對性教學和因材施教，一方面緩解了教學內容多和學時少的矛盾，同時提高了學生的自主學習能力。②課中：教師在課堂上對學生反饋的難點問題進行針對性的教學與討論，并通過雨課堂進行測試，了解學生的掌握情況。③課后：教師發布實踐作業、章節測試和拓展性的學習資料，學生完成實踐作業和相關測試對所學內容進一步復習鞏固，同時根據自己實際情況進行拓展學習，進一步提高學生的自主學習能力和創新能力。由此可以看出，構建的混合式教學模式大大提高了學生的參與度，真正做到了“以學生為主導，以教師為引導”，訓練了學生的思維，提高了學生的能力，培養了學生的綜合素質。

根據學期末開展的問卷調查來看，學生對這種混合式教學模式非常認可，如圖2所示。

2.3 改革考核機制，綜合評價學生學習效果

課程的教學模式發生了改變，相應的考核評價方式也應該隨之變化。該課程傳統的考核評價往往采用“平時實踐成績+期末筆試成績”兩部分成績按照權重不同，形成課程最終成績。這種考核方式考慮了形成性考核，但形成性考核的方式比較單一、評定標準較為簡單、成績區分度不大。期末筆試題目客觀題數量所占比重較大，記憶性題目較多，綜合性和應用性題目較少，主要考查學生對知識的掌握程度，沒有考查出學生利用所學內容分析、運用和創新的綜合能力。因此，現有的課程考核評價方式亟須升級優化，從而逐步建立起科學合理的標準化評價體系。

該課程改革后的考核評價仍舊包括形成性考核和終結性考核兩部分，但分別對兩部分的考核評價方式進行了優化，從“考核知識為導向”轉變為“考核能力為導向”。主要表現在一方面加大了形成性考核的力度，豐富了形成性考核的形式。改革后的形成性考核主要包括實踐作業、課堂實測、互動討論、分組作業、章節測試和階段測試等，涵蓋了課前、課中和課后，線上和線下的每一個環節，調動了學生學習的積極性，從理論和實踐兩方面綜合評價學生的學習效果，能夠評價出學生的真實水平。另一方面終結性考核主要以筆試閉卷的方式進行，但考核題目加大了應用型和綜合型題目的數量，主要考查學生運用所學知識解決問題的能力。

3 結束語

通過對計算機文化基礎課程的特點、現狀進行分析總結，重新梳理教學內容，構建“知識、能力、思維”的教學內容框架，樹立培養計算思維和綜合素質的教學理念，使用超星學習通和雨課堂打造線上線下、課內課外相結合的混合式教學模式，從多角度、多層次改革課程考核評價方式，讓計算機文化基礎課程真正發揮出基礎課程的作用，培養學生使用計算機解決實際問題的基本能力，為學生后續學習計算機類相關課程打下堅實的基礎。