科技快速變革背景下大學計算機基礎教育改革與探索

居美艷 譚國平

摘? 要：隨著信息、能源、新材料等新興技術的興起，產業結構、經濟、社會形態都面臨巨大變化。在科技快速變革這一背景下，旨在培養學生計算思維能力和動手實踐能力的高校計算機基礎教育課程的重要性更加凸顯。為使課程教學適應科技快速發展的時代需要，首先要明確課程定位，做到有的放矢，然后在剖析目前計算機基礎教學中存在的問題的基礎上，積極轉變教學理念，結合校情學情進行教育教學改革，做到以學生為中心，靈活運用新型教學方法，提高學生的自主性和參與度，提高教育教學質量。

關鍵詞：計算機基礎教育;教育教學改革;教學理念;以學生為中心;教學方法

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）S2-0144-04

Abstract： With the rise of information， energy， new materials and other emerging technologies， industrial structure， economic and social forms are facing tremendous changes. Under the background of rapid changes of science and technology， the importance of basic computer education courses in universities which aim to cultivate students' computational thinking ability and practical ability， is more obvious. In order to adapt course teaching to the needs of the era of rapid development of technology， first of all， the positioning of the curriculum is needed to clarify， making a target to reach， and then based on the analysis of existing problems in current basic computer teaching， teaching ideas are required to change actively， and education and teaching reform needs performing in combination with school conditions and students' basis， achieving student-centered teaching， flexibly using new teaching methods， enhancing students' autonomy and participation， and improving the quality of education and teaching.

Keywords： basic computer education; education and teaching reform; teaching ideas; student-centered principle; teaching methods

21世紀以來，信息、能源、新材料及生物等新興技術的發展引起了新一輪科技革命，引發了現代社會的產業變革，經濟和社會形態面臨發生根本性變化;國際格局也正在深度調整，世界進入以創新為主題的發展時期。在這一背景下，培養具有社會責任感、扎實學識、創新精神和實踐能力的科技人才已成為高等教育的重要使命。

人類社會已經步入數字化、信息化時代，在這一時代，新興技術已成為國家發展的戰略要素，創新正在成為經濟發展的新動能?？萍紕撔乱呀浽絹碓匠蔀閲揖C合實力的決定性因素，而推動科技創新的人才培養有賴于教育形態的變革和更新。

面對當今時代數字化、信息化、智能化的飛速發展，無論哪個學科幾乎都離不開數字信息技術的使用，國家對于創新型、復合型的人才需求顯得更加迫切。不僅新工科的發展依賴信息科技的進步和創新，其他學科也與信息科技的發展有著非常緊密的聯系，計算機信息技術的普及也就顯得至關重要。要培養視野開闊、思維敏捷、實踐能力強及高度適應社會的人才，高校就必須切實做好計算機基礎的教育教學工作，把計算機信息技術運用能力的培養落到實處。

一? 計算機基礎教學的課程定位

隨著信息科技的發展，電腦、網絡及手機已經滲透到人們生產生活的方方面面。高等院校作為培養科技人才的主體，必然要依據社會需求、產業發展需要、順應時代潮流來進行教育教學活動。自二十一世紀七八十年代以來，各高校開始開設大學計算機基礎課程，旨在幫助學生積累計算機基礎知識，培養學生計算機方面的能力，為社會培養更加適合時代發展的人才[1]。二十一世紀以來，隨著計算機、通信、網絡和多媒體等技術的迅猛發展，青少年接觸信息技術的時間越來越提前，高校開設的大學計算機基礎課程已落后于時代需要，取而代之的是要培養學生的計算機應用素養，也就是對學生計算思維和動手實踐能力的培養。為此，各高校逐漸普及計算機語言類的教學，雖然不同專業開設的程序語言課程教學目標不盡相同，課程要求有高有低，但核心都是培養學生的邏輯思維和計算思維能力，提升學生的動手實踐能力，以更好地適應快速變化的科技社會。在如今的信息時代，高校中不論什么學科的學生，至少掌握一門計算機語言已成為一個基本要求。

計算機語言是人與計算機溝通的媒介，高級語言是計算機語言發展過程中逐漸發展而來的一種接近自然語言、更適合人們學習掌握的語言。高級語言有著更強的可讀性及表現性，對于軟件編程者而言可以采用相對簡單的編輯方式對其中的軟件編輯內容進行相應的表達，計算機通過對于高級語言的翻譯將問題表現出來[2]。

現在的高級語言種類繁多，層出不窮，各有特色。不同高級語言的表達方式，即語法規則也有所區別，但其編程思想和算法邏輯是相通的。目前，程序語言幾乎已成為各大高校面對全校學生開設的計算機科學領域的基礎課程，根據不同的專業需要，開設的語言種類略有不同，但大多是以傳統的或易于入手的程序語言來作為入門課程，如C語言、Python語言等。

通過程序語言的學習，學生要掌握程序設計的基本方法，具備分析實際問題并將其轉化為程序思想從而采用程序語言加以實現的能力，該類課程旨在培養學生的計算思維和創新思維，提高學生的計算機應用能力。

二? 目前計算機基礎教學中存在的問題

（一）? 教育對象方面

現在，高等教育的對象普遍是“00后”，他們成長在全球經濟飛速發展和信息科技騰飛的大環境下，優越的物質條件、家庭的核心地位等形成了他們這代人不同于“80后”“90后”的特點。

“00后”成長在信息化時代，網絡媒體發達，信息渠道廣泛，從小接觸電子產品，同時受素質教育的影響，各方面的能力都得到了培養，學生發展相對比較全面。他們思維活躍，知識面廣，接受新事物能力強。這種e時代環境下成長起來的學生雖然知識面寬，但不系統、不深入，無法構建完整的知識體系。

另外，長期以來的應試教育讓學生即使進入了大學，大部分也只在追求分數，以通過考試為終極目標，學習時不求甚解，考試前“臨陣磨槍”。隨著信息網絡的普及，學生不愛面對面地溝通，更傾向于“足不出戶”地使用即時交流軟件進行網上交流，只愿意通過手機文字的方式提問，但這種交流方式容易造成理解上的偏差，而且容易造成時間碎片化，不僅影響學生的學習效果，同時也給教師造成了不小的工作壓力，實際效果不如面對面溝通來的直接、深入、全面。當然，新冠感染疫情時期的網上交流是特定環境下的最佳選擇。

網絡信息媒體的“無孔不入”也給學生帶來了很多負面影響?，F在的學生幾乎手機不離手，手機上的電子媒體以各種“博眼球”的手段吸引著流量，新媒體的便捷性和各種游戲娛樂的不斷涌現，使得“00后”深受各種電子媒體的影響，享樂主義盛行。青少年長期沉迷于電子產品之中，會使他們逐漸喪失獨立思考的能力和構建全面知識體系的能力。

（二）? 教學方面

網絡信息技術的快速發展使得知識的迭代更新速度加快，而教師的教學理念和教學方法卻難以快速升級，仍是以課堂的理論知識傳授為主，教學方式單一。另一方面，大數據智能時代催生出了一些新的教學方式，網絡教育資源異常豐富、多元化，線上線下、課上課下、文本和視頻等各種形式。隨著網絡渠道和電子產品的高度普及，學生獲取知識的方式、深度、廣度都在急劇擴張，課堂上傳統單一的教學資源，已經難以滿足學生個性化、定制化的學習需求。

此外，我國自古以來的文化教育都是重理論輕實踐，而促進現在社會發展的動力很大程度上依賴于科技實踐的發展?？萍贾R自然離不開理論傳授，但更重要的是要學生消化理解理論知識應用于實踐，僅僅通過課堂的理論授課不足以達到這一要求。一方面，傳統的理論課堂互動環節，學生的參與度不高;另一方面，多媒體教學的直觀、快速、高效的特點雖然能夠幫助教師在有限的課堂上更高效地傳授知識，利用圖像動畫等降低學生的理解難度，但一味地追求高效，學生面對如此大的信息量，往往沒有足夠的時間消化理解及實踐。他們的理解只停留在比較淺顯的層面，且容易遺忘，知識的掌握不深刻不透徹。對于計算機語言類課程來說，僅僅掌握基本理論是遠遠不夠的，掌握編程技能才是終極目標。

面對人工智能時代，社會職業形態改變的速度明顯加快，就業不穩定因素增加，高校如何適應社會發展需要，培養能快速應變、適應產業發展需要的人才，是教育教學工作中需要思考的重要問題。

三? 新型教學模式

隨著現代教育的發展，教學理念在變，教育教學方法也在不斷更新。教育理念上，從傳統的以“教”為主轉變為現在的以“學”為主，教育范式由“內容為本”向“學生為本”轉變[3]。近些年來，課堂教學也引入了一些新的模式，比如項目式教學、問題式學習、翻轉課堂等。

（一）? 項目式教學

項目式教學法源于約翰·杜威的“做中學”[4]教學思想，是一種基于工作任務的教學模式。這一模式是以學生為中心、培養學生的基礎理論[5]，讓學生以項目（組）形式完成一項或多項任務，并以書面或口頭形式總結表達其過程及產出物[6]。項目式教學把傳統教學的以“教師為中心”轉變為以“學習者為中心”，其核心是讓學生從解決“真實問題”出發，將學習的理論性知識有機融入具體項目實踐中，從而使所學知識融會貫通、更富邏輯性。

項目教學法強調學生的自主學習，教師處于從屬地位，在教學過程中起指導作用。在項目式教學過程中，學生會積極地收集信息、獲取知識、探討方案，以此來解決具有現實意義的問題。具有現實意義的問題并不一定是一個現實世界真實存在的問題，可以是教師根據實際問題創造出的一定情境下的問題，而這一問題的解決需要用到現實生活中學習的知識和技能。這一教學模式有利于加強對學生獨立學習能力和創新能力的培養，也有利于學生綜合素質的提升。

（二）? 問題式學習

問題式學習（Problem-Based Learning，簡稱PBL）是在20世紀50年代由美國著名教育學、心理學家杰羅姆·布魯納提出的[7]，這一模式最早應用于醫學教育，之后被廣泛用于各個教學領域，是一種有效的以問題為中心的教學模式，引導學生自主學習，培養學生解決問題的能力。

PBL由問題情境、學生、教師三大基本要素組成，強調在課程開始時呈現問題，由問題驅動學習過程[8]。這一教學模式強調學習的起點是“問題”[9]，引導學生識別問題、分析問題并解決問題，讓學生成為教學的中心;通過設計問題，調動學習者的自主探究意識，使之成為獨立的學習者，教師則成為整個過程的學習指導者。PBL讓學生能更好地了解學習的意義和所學知識的用處。問題式學習實現了學生在學習過程中從被動式向主體式的轉換，最大程度地體現學生的主體性和自主性。

（三）? 翻轉課堂

翻轉課堂，也是近年來較為熱門的教學方式，這個名詞譯自“Inverted Classroom”或“Flipped Classroom”。翻轉課堂的產生源于美國兩位高中化學教師伯格曼和薩姆斯[10]，翻轉課堂的興起則離不開薩爾曼·可汗創立的視頻網站——“可汗學院”。它是信息科技時代的產物，通過重新調整課堂內外的時間，將傳統意義上課堂上完成的內容讓學生觀看視頻放在課外完成，將課后知識的鞏固內化過程放到課堂上以師生、生生合作[11]來完成。

這種教學方式通過教學順序的調整，先學后教，在預習自學的基礎上利用課堂進行問題討論和成果展示，將學習的決定權從教師轉移給學生，利用信息技術發展的成果，將課堂進行時空延伸及動態化，有利于發揮學生學習的自主權。

四? 計算機基礎教學方法的改革與探索

隨著網絡信息技術的普及和網絡資源的豐富化，教育教學過程必然要結合時代發展，進行改革和創新。就教學方法改革來說，更多地體現為多種教學形式的綜合運用及網絡教學資源的利用，有效的課堂教學往往要靈活運用多種教學方法，遵循教學規律，讓各種教學方法相得益彰，提高學生的主動性和參與度。

新的教學模式不是憑空出現的，它是在傳統教學方法上發展而來的，或是結合時代發展的產物。教學方法和形式本身多種多樣，教育教學改革就是要在已有的教學方法上結合時代發展和學生需要探索有利于學生能力培養、教學效果提升的方法。作為計算機程序語言類課程，其教學改革可以從以下幾個方面著手。

（一）? 教育要不斷反思，與時俱進，適應時代發展

社會是動態發展的，特別是信息技術發展以來，社會變化極為迅速，社會對于人才的需求也是動態變化的。擁有“一技之長”就餓不死的時代已經終結，如今時代需要的人才不僅要具有扎實的理論基礎，更要有擁抱變化的樂觀心態，積極探索新領域的探究精神和適應發展的應變能力，這就要求建立終生學習的意識，隨時代發展進行知識的迭代更新。

在教育教學上，教學面對的學生群體在變化，不同時代學生的特點迥異;信息技術的發展促進了教育技術的不斷更新;教育倡導的教學理念也在不斷變化，人類文明的進步引領著教育觀念的發展。面對這些變化，教師不能墨守陳規，固步自封，必須要轉變心態，接受變化，并根據變化來調整教育教學方法和內容。教學是一個動態過程，一方面體現在教師和學生要相互適應和配合;另一方面體現在它是一個變化有反饋的過程，教師在教學過程中需要不斷反思，總結有效的教學方法和經驗，改進教學上的不足，順應時代變化，培養符合社會需要的人才。

（二）? 從實際出發，立足校情學情，制定適宜的教學方案

每個學校有其自身的發展歷史和學科發展需求，生源情況也不盡相同，學生的信息技術基礎水平也會有不小的差異，這就要求教師要從課程實際出發，立足學校的條件和學生的情況，制定合理的培養目標，從目標出發，以終為始，反向設計課程，設置合理的教學方案，以促成學習目標的達成。

（三）? 把握課程體系，綜合運用各種教學手段，選擇適合的教學模式

教學過程要遵循教學規律，依據一定的章法，循序漸進地展開。首先，要“有的放矢”，教學的“的”就是教學目標，針對教學目標，厘清教學框架，對于程序語言來說，基本都包含語言基本語法、數據結構種類、算法過程邏輯這三大方面?；谶@一框架，將知識點模塊化，梳理出教學內容的重難點，針對不同模塊選擇適合的教學方式，如講授式、案例式、研討式和練習式等，并結合新型教學模式，充分發揮學生的自主性，逐步實現以“教師為中心”到以“學生為中心”的轉變。

圍繞以上三點展開教學活動，具體來說，程序語言課程是一門實踐性很強的課程，理論是基礎，重點在掌握編程技能。所以，一定要引導學生多動手實踐、以應用為落點來學習這門課程。比如，項目式教學就是比較適合這門課程的一種形式。教師可以事先根據課程目標和課程內容設計一些項目課題或指導學生自主制定項目課題，以項目為載體，通過學生組隊完成，不僅可以使學生將所學知識進行融會貫通，還可以培養學生的團隊合作精神、溝通能力、組織能力等。

在完成項目的過程中，學生難免會遇到困難和問題，針對出現的問題，他們就需要進行分析并加以解決，學生基于一定的問題進行學習更有目標性和主動性，這實際也是問題式學習的過程。在這一過程中，學生的主體性得到體現，學生的自主學習能力得到了提升，還有利于開闊學生思維，真正做到“以學生為中心”，提高學生的積極性和參與度，最終達到提高教學質量的目標。

此外，由于高校學生來自全國各個不同地區，計算機基礎能力也有較大差別，而計算機語言類課程往往是大班制教學，這就要求教師要靈活變通，采用多樣的教學方法，教學目標針對不同學生要有所區別，設定有層次的目標，體現個性化教學。對于基礎差的學生，目標是掌握基本的編程能力;而對于基礎較好的同學，則鼓勵他們進一步深入，進行自我挑戰，多參加相應競賽及設計比賽等，提升創新能力。

教學中，課后除了項目設計任務，另布置相應知識點的練習，進行課堂內容的鞏固。整個課程教學通過抓好課堂環節和課外環節，引導學生除了掌握課堂講授的理論知識內容外，還要進行課后訓練，鞏固課堂所學，將學生的自主學習和教師的指導監督相結合，激發學生的學習動力，提高學生的動手實踐能力。課程結束時有些學生能做出不錯的項目作品，有些同學雖然項目作品不很出色，但同樣在編程能力上得到了一定的訓練，體現了個性化教學。從學生的反饋意見中可以看出，學生對整個教學方式比較滿意，取得了較好的教學效果。

五? 結束語

時代在發展，社會在變革，教育對象在變化，教育教學工作就不可能一成不變。傳統單一的教學模式已不能應對時代的挑戰，教師首先要調整心態，積極應變，同時結合校況學情，結合學生學習效果的反饋，靈活運用各種教學方法，倡導參與式教學，讓學生成為課堂的主體，積極參與教學過程，引導學生積極思考，發揮學生的主動性，提高學習效率，提升教學質量，塑造有主動性和探究精神的創新人才。

參考文獻：

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[11] 郭文良，和學新.翻轉課堂：背景、理念與特征[J].教育理論與實踐，2015，35（11）：3-6.

基金項目：教育部產學研協同育人項目“多學科交叉融合的物聯網工程創新人才校企聯合培養模式探索與實踐”（201702041001）

第一作者簡介：居美艷（1979-），女，漢族，江西瑞昌人，博士，講師，碩士研究生導師。研究方向為通信技術、計算機基礎教學。