方向

[摘 要]在新工科背景下，大學計算機課程在高校教學中的基礎性、重要性、必要性更顯突出。課題組探討了大學計算機教學模式改革的必然性，結合我校實踐，介紹了“MOOC+SPOC+翻轉課堂”的混合教學模式的實施策略和過程，對未來的工作提出了一些建議，以期為同類高校的大學計算機課程改革提供參考。

[關鍵詞]新工科;大學計算機;混合式教學;計算思維;教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）06-0088-03

2016年9月中國工程院小型座談會上首次提出“新工科”。2017年教育部先后發(fā)布“復旦共識”“北京指南”;2018年3月教育部發(fā)布《關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》，4月2日，教育部印發(fā)《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，明確要求推進新工科建設。

新工科建設要求高等教育主動促進各工科的復合、工科與其他學科的融合，積極發(fā)展新興工科，培養(yǎng)精通某一學科并具有交叉其他學科能力的復合型人才。信息化和網絡化是新工科的重要特征，計算機技術作為信息技術的核心對于新工科建設的重要程度不言而喻。

大學計算機是本科教育階段開設的核心通識類公共必修課。所有非計算機專業(yè)的大學生都要通過本課程學習計算機科學的基本概念、基本原理和基本方法，可以說大學計算機課程決定了未來國民的基本信息素養(yǎng)。按照教育部高等學校計算機基礎課程教學指導委員會（下稱大學計算機課程教指委）的計算思維教學體系，強調對學生計算思維能力的培養(yǎng)，不僅要為學生提供必需的概念、方法，而且要著重培養(yǎng)學生靈活應用這些概念、方法解決專業(yè)問題的能力。本課程的學習還要培養(yǎng)學生在信息社會終身學習的意識和能力、語言表達能力以及團隊合作能力，滿足新工科對人才培養(yǎng)所需的基本素質。

本文以我校大學計算機課程的教學實際為例，介紹了“MOOC+SPOC+翻轉課堂”的混合式教學實踐過程中遇到的問題與對策。

一、大學計算機課程改革的必然性

（一）利用信息技術推進教改是新工科建設的新思路

當前，新一輪世界科技革命和產業(yè)變革孕育興起，它具有極大的沖擊力，正在對人類社會帶來難以估量的作用和影響，這其中既蘊含著重大機遇，也存在巨大的不確定性，會帶來多方面挑戰(zhàn)[1]?；ヂ?lián)網、大數據、人工智能等現(xiàn)代信息技術已經滲透到各個領域，給社會進步與人類生活帶來顛覆性變化，因而高校的大學計算機教學應積極推進教學改革，培養(yǎng)出大批具有較高信息素養(yǎng)的復合型科技人才。

隨著現(xiàn)代網絡技術的發(fā)展和移動互聯(lián)設備的普及，學生人手一臺智能手機，可以隨時隨地根據自身時間安排來學習課程。各MOOC學習網站、QQ和微信等提供的便捷交流平臺，對學習過程中出現(xiàn)的問題可以提供隨時查找資料或求助答疑的功能。

2013年成立的中國大學計算機MOOC聯(lián)盟積極推進MOOC形式的大學計算機教育，據不完全統(tǒng)計，參加聯(lián)盟的高校305個，1000多人次的教師得到培訓。國內高校教師用中文開設的計算機類MOOC課程近160門，其中超過30門的計算機通識課程[2]。

（二）混合式教學模式是個性化學習的需要

在全民互聯(lián)互通的大背景下，教育部頒布了《普通高中技術課程標準（實驗）》，并開展了各式信息技術大賽，有的省份已將信息技術作為高考3+3的選考課程。部分學生入學前已經系統(tǒng)學習了計算機基礎知識，其實際水平遠遠超過大學計算機的課程要求。與此同時，高考不選信息技術的學生，對計算機僅限于最基本的操作，缺乏必要的基礎知識，缺少基本的技能訓練。學生計算機水平的參差不齊，使教師無法在傳統(tǒng)課堂上實現(xiàn)個性化教學。

大學生多為00后，他們出生在計劃生育政策實行時期，多數從小生活優(yōu)渥，備受寵愛，擁有更好的條件與教育氛圍，極具個性，具有自由精神和開放思想，因此當代大學生學習能力更強，也更為活躍，敢于表達自己，缺乏耐心和吃苦精神，團隊合作意識差。他們成長于中國移動網絡時代，從小就接觸網絡，更善于利用網絡獲取新知識。

以學生為主體的現(xiàn)代化教學使學生可以根據自己的學科基礎和時間，合理安排學習內容和學習進度。這樣的教學更符合00后大學生心理，學生樂于接受，積極參與教學互動，不但解決了起點差異過大的問題，還在學習知識的同時，培養(yǎng)了自主學習能力。

（三）混合式教學模式是解決教學中矛盾的有效手段

各高校在制訂專業(yè)人才培養(yǎng)方案時，為了加大專業(yè)課的學時，紛紛壓縮公共課學時，多將其設定在32～48學時，而計算機科學迅猛發(fā)展，教學內容越來越多，教學任務越來越重;教材出版周期長，內容滯后，不能體現(xiàn)計算機科學的前沿，限制了學生的視野;大學計算機是一門實踐性很強的學科，而現(xiàn)實中由于該課程學生過多而存在實踐環(huán)境不足的問題。

“MOOC+SPOC+翻轉課堂”的混合教學模式，打破了傳統(tǒng)課堂教學的空間結構，使學習更具有泛在性[3]，學生可以進行多元化的自主學習，提高學習效率和效果;共享名校的名師名課，能使學生學習了知識，開闊了視野;借助虛擬實驗平臺進行創(chuàng)新型、發(fā)現(xiàn)型、探究型實踐，可以激發(fā)學生學習熱情。

二、改革措施

（一）教學內容

跟隨著計算機科學與技術的不斷發(fā)展，大學計算機課程也經歷了從工具論到計算機文化再到計算思維的漫長進程。當前，網絡商業(yè)、網絡政治與政府治理、物聯(lián)網、大數據、通用人工智能、智能工作空間、互聯(lián)家庭、無人機等令人眼花繚亂的新名詞紛紛涌現(xiàn)，作為通識課的大學計算機課程的教學內容不能跟隨這些新技術而擺動。我們必須提煉出它們背后的具有本質規(guī)律的核心內容，也就是計算機科學技術中最本質最核心的知識。學生掌握這些知識之后通過自學就能獲得用計算機解決專業(yè)問題的能力。大學計算機課程教指委在《大學計算機基礎課程基本要求》中把這些內容概括為：計算機的軟硬件平臺、計算機網絡、算法基礎與程序設計、數據科學、系統(tǒng)開發(fā)與行業(yè)應用5個方面[4]，并給出4個領域3個類型的課程體系和14個課程實施案例，這些指導性意見對于在新工科背景下計算思維培養(yǎng)如何落地的問題具有積極意義。

這些內容雖然是計算機科學的核心知識，但不是計算機專業(yè)的簡版或者濃縮版，更強調對計算機應用的理解和技術特征的把握，淡化具體技術細節(jié)和編程技巧。在新工科背景下，大學計算機課程教師還應該讓學生了解在自己專業(yè)領域內應用計算機的潛力和機遇，培養(yǎng)學生思考使用計算機解決專業(yè)問題的新想法、新思路。

（二）基于“MOOC+SPOC+翻轉課堂”的混合教學模式

“北京指南”中明確提到：推進信息技術與工程教育深度融合，當前互聯(lián)網和信息化技術教學模式的具體載體就是MOOC。在實施過程中，各高校根據學校定位、學生基礎，將MOOC教學模式與學校的教學體系相結合，構建SPOC，滿足個性化學習需求。本學期，我校通過山東大學郝興偉老師的MOOC建立了同步SPOC，學生統(tǒng)一注冊學習，并將在線成績作為期末總成績的一部分。

1.在線資源建設

目前，多數大學計算機MOOC課程都是名校名師開設的，授課對象和知識起點與我校有所不同。因此，要想讓我校的學生能夠順利完成課前自學，必須加以刪減和補充。

作為混合式教學基礎的資源建設，既要滿足學生學習的需要，又不能太多，給學生的選擇造成混亂。其內容包含課程簡介、課程大綱、學習方法指導、課程授課計劃、所有知識點、課后練習與實驗、單元測試。根據以往的教學經驗，微視頻用來補充中學信息技術課的基本知識。引導學生在網上找到或自行制作動畫形象地展示計算的工作原理、程序編譯的過程、網絡工作模式、數據包、爬蟲等知識。教師通過錄屏展示Windows等的基本操作，強化基本概念，加強對基本方法的訓練，注重培養(yǎng)學生的思維能力，加強學生運用計算機知識解決實際問題的訓練。

在教學設計時考慮學生專業(yè)——物業(yè)管理的未來發(fā)展需求，將物業(yè)管理類的一些案例引入教學中來，讓學生意識到大學計算機課程和自己的專業(yè)是密切相關的;同時結合現(xiàn)在自動化管理軟件告訴學生計算機課程對其未來發(fā)展的重要性。課后練習中添加與專業(yè)相關的題目，這樣不僅可以調動學生學習大學計算機課程的積極性和主動性，而且還可以引導學生進行自主學習、探究學習。

2.混合式教學模式實施策略

大學計算機課程在教學過程中有各類不同的教學內容，不同類型的教學內容采用不同的教學方法，將教學內容分為基本概念、基本原理、基本方法和知識應用，設計了不同的實施策略。

（1）基本概念的教學。現(xiàn)行教材中一些概念基本都采用描述性的形式，如多媒體，這些概念比較容易理解，可以用翻轉課堂的形式讓學生自主學習。而有一些概念比較復雜，如樹的概念：樹（tree）是包含n（n≥0）個結點的有窮集，在一棵非空樹中：①有且僅有一個特定的結點被稱為根結點或樹根（root）;②除根結點之外的其余數據元素被分為m（m≥0）個互不相交的集合T1，T2，……Tm-1，其中每一個集合Ti（i∈[1，m]）本身也是一棵樹，被稱作原樹的子樹[5]。概念以遞歸的形式定義，邏輯性強，學生很難直觀地理解，應采用傳統(tǒng)課堂教學模式通過畫圖舉例仔細講解。

（2）基本原理的教學。計算機科學中的基本原理大都比較抽象，如：編碼中的補碼、ASCII、中文字符的表示，老師們制作大量的視頻、音頻、動畫，要求學生課前仔細觀看，同時還要在課堂上進行面對面教學，并留大量的練習來幫助學生們理解掌握。

（3）基本方法的教學。主要講授一定規(guī)則、規(guī)定和編程方法，根據學生基礎在SPOC中補充一些相關知識，這種課堂教學模式的選擇相對靈活，不容易理解的采用傳統(tǒng)課堂，容易理解的用翻轉課堂。如：在講while循環(huán)時，由于學生是第一次接觸循環(huán)思想，而且這種思維方式與人類的思維有較大差別，理解起來難度較大，需要利用傳統(tǒng)課堂模式進行面對面教學。而當講到do-while循環(huán)時，學生有了while基礎，就比較容易理解，可以采用翻轉課堂教學，對兩種循環(huán)進行比較，學生更容易理解掌握，節(jié)省了課堂教學時間，提高了教學效果。

（4）知識應用的教學。在掌握了基本概念、基本原理和基本方法之后，對其進行綜合應用，難度較大，比較難以理解。如：在學習了搜索和排序之后，從鍵盤接收若干個數進行折半查找。采用課堂教學模式，教師拋出題目，學生分成不同的學習小組（每組3～5人），以學習組為單位進行頭腦風暴，教師在此過程中不斷設疑引導學生最終解決問題，提高學生計算思維能力的同時，培養(yǎng)了他們的團隊協(xié)作能力和溝通表達能力。

教師以第二課堂為契機，鼓勵學生參加各類創(chuàng)新活動或參與各種信息類考證和競賽，獲得創(chuàng)新學分的同時，激發(fā)了學生學習興趣，提高了學生學習熱情，加深了他們對知識的理解，增強了他們的實踐能力。

3.教學評價的設計

教學評價是對學生學習過程和效果的檢驗，是對教師參與教學過程的反饋。為了引導學生向自主學習轉變，采用復合化考核方式，將學生的MOOC在線學習、在線交流、階段考試、課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)等按一定的比例計入課總成績：

（1）MOOC學習成績占20%：完成MOOC平臺學習并通過考試。

（2）過程評價占30% ：線下測試、翻轉課堂發(fā)言情況、平時上課作業(yè)、上機態(tài)度、課堂提問、出勤等。

（3）期末筆試占50%：考查基本知識、基本概念和基本原理的掌握情況，筆試的方式能更準確全面地考核學生對知識點的掌握。

4.加強學生管理

“MOOC+SPOC+翻轉課堂”混合式教學模式中，學生是教學活動的主體，需要學生與教師的互動和共鳴才能達到理想的效果，這對學生的自主學習意識和能力提出了更高的要求。然而，學生剛剛脫離中學的填鴨式和保姆式教育方式，面對半自由化的大學生活，出現(xiàn)了很多的不適應現(xiàn)象。

混合式教學模式下，要求學生課前在線觀看視頻并完成測試，但在現(xiàn)實中卻常出現(xiàn)為了完成任務，視頻只播不看、測試代答的現(xiàn)象;小組學習無法保證學生的參與度，經常是一個小組中只有部分學生參與討論、匯報;線下自主完成的SPOC測試，無法保證成績的真實性。

為此，學校必須加強對學生的管理。首先，輔導員應該讓學生徹底明白上大學的使命是什么，從根本上解決思想松懈，沒有目標的問題。其次，任課教師可通過即時聊天工具提醒學生觀看視頻、完成測試;加強課堂提問，并納入平時成績;借助其他平臺在課堂上測試，測試內容就是網上習題，將測試結果作為平時成績的一部分;指定小組匯報人，并隨機提問，讓小組成員回答，回答的情況作為平時成績考核內容，其他小組的成員積極參與的可以獲得加分;最后，教師要及時反饋學生在課前、前中、課后的表現(xiàn)，對課后作業(yè)和小組項目也要做好及時恰當的點評，給出公正合理的成績。

三、結語

對2016級和2017級部分學生的大學計算機課程采用混合式教學模式，從學生的學習熱情、課堂效果、作業(yè)情況、課程設計情況、期末測試情況和綜合能力培養(yǎng)等方面來看，該模式取得了較好的教學效果，增強了我們的改革信心。

誠然，“互聯(lián)網+”時代新工科背景下的“MOOC+SPOC+翻轉課堂”教學模式還需要在教學實踐中不斷探索、不斷完善。在未來的教學中還將完善細節(jié)，進一步分解完善多級教學任務，探索小組學習的更有效管理方式、更合理的成績評價方法?？傊?，要進行更多的探討與實踐，將教改方案做實做細，不斷改進，真正實現(xiàn)新技術和新理念支撐下的教學改革，體現(xiàn)出教育信息化的價值。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李克強.準確把握世界科技革命產業(yè)變革新趨勢[EB/OL].新華網.http：//www.xinhuanet.Com//2017-06/25/C_1121/206210.htm.

[2] 李廉.計算機MOOC教育進展與問題[R].第四屆大中華 MOOC 研討會，2017.

[3] 楊曉宏，賈巍.現(xiàn)代學習理念導向下的數字化學習資源構建研究[J].中國電化教育，2013（3）：84-88.

[4] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會非計算機專業(yè)計算機基礎課程教學指導分委員會.關于進一步加強高等學校計算機基礎教學的意見暨計算機基礎課程教學基本要求[M].北京：高等教育出版社，2015.

[5] 郝興偉.大學計算機——計算思維視角（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2014.

[責任編輯：鐘 嵐]