摘要：為了培養(yǎng)高素質(zhì)且具有計(jì)算思維的新工科人才，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今的實(shí)際需求，因此提出一種新型的教學(xué)模式顯得尤為必要。本文提出了混合式對(duì)分課堂教學(xué)模式。首先，分析了混合式對(duì)分課堂的優(yōu)勢(shì)；其次，對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)并進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)；最后，將設(shè)計(jì)的新型教學(xué)模式在Python程序設(shè)計(jì)課程中加以實(shí)施。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)該教學(xué)模式的滿意度高達(dá) 99% 以上，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)效果顯著提高，從而提升了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新工科；對(duì)分課堂；混合式教學(xué)；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）23-0148-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

新工科建設(shè)自2017年起開始由教育部積極推行實(shí)施，許多高校積極響應(yīng)教育部號(hào)召，陸續(xù)圍繞“如何建設(shè)新工科”這一議題開展了深入研討，形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”等重要文獻(xiàn)[1-2]。各高校結(jié)合自身的人才培養(yǎng)方案，致力于以培養(yǎng)新工科人才為目標(biāo)的新工科建設(shè)。

新工科建設(shè)的推行標(biāo)志著高等教育領(lǐng)域的變革與創(chuàng)新。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，工科教育越來越受到社會(huì)和產(chǎn)業(yè)的重視。新工科建設(shè)為高校的人才培養(yǎng)設(shè)定了更高的要求。本文旨在探討如何將新工科理念融入計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中，提升教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，從而為新工科人才的培養(yǎng)貢獻(xiàn)力量。

由于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中存在所學(xué)知識(shí)與能力培養(yǎng)脫節(jié)的問題，亟須進(jìn)行改革創(chuàng)新。新工科理念在人才能力培養(yǎng)方面為高校專業(yè)課程指明了方向，其在教學(xué)方面采取的改革措施與高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的改革目標(biāo)一致[3]。特別是在本校的基礎(chǔ)課程教學(xué)中，由于課時(shí)少、基本都是大班授課，存在學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、大部分學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中的參與度較低、主動(dòng)性不足、缺乏思辨能力和自律能力等問題[4]。本文嘗試借助新工科理念，設(shè)計(jì)并引入混合學(xué)習(xí)模式，將傳統(tǒng)教學(xué)與線上教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建適合應(yīng)用型高校學(xué)生的混合式對(duì)分課堂教學(xué)模式。這種新型的教學(xué)模式可以解決上述問題，提高學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和自主探究能力。

1 混合式對(duì)分課堂的優(yōu)勢(shì)

1） 教師的角色發(fā)生轉(zhuǎn)變，提高教學(xué)效率。不同于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，在對(duì)分課堂上，教師只需把握精要，對(duì)重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解即可，講授時(shí)間大為縮短，這不僅減輕了教師的備課壓力，也降低了學(xué)生在上課聽講時(shí)的注意力要求。同時(shí)，“教”與“學(xué)”更加均衡，在教學(xué)過程中，教師的角色從單純覆蓋內(nèi)容和灌輸知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，強(qiáng)化了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性，提高了教學(xué)效率[5]。

2） 增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效率。在對(duì)分課堂上，教師更多的是引導(dǎo)，而非大水漫灌式地進(jìn)行知識(shí)輸出，學(xué)生不再是被動(dòng)獲取知識(shí)，而是有了進(jìn)一步主動(dòng)探索的空間，這激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生能夠進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率[6]。

3） 強(qiáng)化互動(dòng)交流，活躍課堂氣氛。傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式通常是先教后學(xué)，教師講授后學(xué)生各自學(xué)習(xí)，幾乎沒有交流機(jī)會(huì)，閉門造車式的學(xué)習(xí)嚴(yán)重限制了學(xué)習(xí)效率。而對(duì)分課堂引入了互動(dòng)交流，通過分組討論交流，強(qiáng)化生生互動(dòng)和師生互動(dòng)，這不僅鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，增進(jìn)了學(xué)生間和師生間的感情，同時(shí)可以互相啟發(fā)，相互促進(jìn)，深化理解，提高了學(xué)習(xí)效率[7]。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

將計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)后，再進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)[8]，不僅注重知識(shí)本身的系統(tǒng)性和前瞻性，更致力于將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與人文精神相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和批判思維。主要從以下幾個(gè)方面入手[9]：觀念重構(gòu)：以科學(xué)研究的態(tài)度審視課程知識(shí)；內(nèi)容重構(gòu)：以最新研究成果重新整合課程知識(shí)；素材重構(gòu)：以生活化的內(nèi)容充實(shí)課程知識(shí)；目標(biāo)重構(gòu)：以多元化價(jià)值取向適用課程知識(shí)；情景重構(gòu)：以溝通和交流為手段解讀課程知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容的更新與實(shí)踐不斷提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，為新工科背景下的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)注入新的活力和價(jià)值。

以Python程序設(shè)計(jì)課程為例，對(duì)其進(jìn)行知識(shí)架構(gòu)的重構(gòu)，主要內(nèi)容包括三大部分：初識(shí)Python語言、深入Python語言和運(yùn)用Python語言，然后將這三大模塊的內(nèi)容又詳細(xì)設(shè)計(jì)成9個(gè)小模塊，具體如圖1所示。

3 混合式對(duì)分教學(xué)的設(shè)計(jì)

在新工科背景下，運(yùn)用信息化多媒體技術(shù)，主要以學(xué)生為主體，結(jié)合線上網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和線下傳統(tǒng)課堂雙方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行有效融合，并潛移默化地融入思政元素。通過學(xué)習(xí)通學(xué)習(xí)平臺(tái)和電子移動(dòng)設(shè)備等智能學(xué)習(xí)環(huán)境，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)通識(shí)課的育人目標(biāo)，提升學(xué)生在新工科背景下的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、思辨能力和計(jì)算機(jī)思維的有效形成。為了探索高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的新路徑，提高教育質(zhì)量和教學(xué)效果，讓計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育著眼于服務(wù)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略、大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略和“智能+”戰(zhàn)略等，這樣才能更好地為“新工科”建設(shè)助力，為新時(shí)代賦能。

計(jì)算機(jī)課程中的Python程序設(shè)計(jì)語言，由于其免費(fèi)開源、簡潔易懂、豐富的擴(kuò)展模塊與可嵌入性等諸多優(yōu)點(diǎn)，在大數(shù)據(jù)分析、工程計(jì)算、系統(tǒng)開發(fā)等方面優(yōu)勢(shì)突出，已成為新工科時(shí)代計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)的一個(gè)新熱點(diǎn)。因此，以Python課程為例，設(shè)計(jì)了混合式對(duì)分教學(xué)改革新模式。首先，通過“有備無患、學(xué)以致用、溫故知新”三個(gè)維度進(jìn)行巧妙結(jié)合，組織實(shí)施教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性，如圖2所示。

4 混合式對(duì)分教學(xué)的實(shí)施

4.1 新教學(xué)模式的目標(biāo)建設(shè)

對(duì)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)目標(biāo)的有效管理主要體現(xiàn)在深度理解教學(xué)目標(biāo)、全面掌握教學(xué)目標(biāo)制定方法、精心制定有效的教學(xué)目標(biāo)以及有效分析教學(xué)四個(gè)方面。通過深度剖析教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情分析，完成三維教學(xué)目標(biāo)體系的構(gòu)建。課程總目標(biāo)確立后，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)立各模塊的目標(biāo)及課堂教學(xué)的各單元目標(biāo)，從宏觀、中觀和微觀三個(gè)維度逐層細(xì)化，構(gòu)建計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)。目標(biāo)的設(shè)定要有明確的檢測標(biāo)準(zhǔn)，具有層次性，并具體體現(xiàn)知識(shí)能力及情感態(tài)度價(jià)值觀，將這三方面的教學(xué)內(nèi)容有機(jī)整合，使每名學(xué)生在不同層面達(dá)到各自的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效率的最大化。

4.2 線上課程建設(shè)

針對(duì)本課程的特點(diǎn)，結(jié)合本校學(xué)生的學(xué)情，借助線上網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)重構(gòu)的知識(shí)進(jìn)行再組合，針對(duì)不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行課前測試和課后測試。為了讓學(xué)生積極思考，倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組學(xué)習(xí)，教師根據(jù)各專業(yè)對(duì)本課程的需求，選取合適的教學(xué)資源和科技前沿知識(shí)，供學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和小組研學(xué)。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程在混合式對(duì)分模式實(shí)施過程中不斷完善網(wǎng)上教學(xué)資源，加入課程思政元素，如主題討論、視頻學(xué)習(xí)等，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作態(tài)度。此外，線上的討論模塊主要解決學(xué)生在預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)過程中遇到的疑難問題，既能解決學(xué)生的共性問題，又能解答學(xué)生的個(gè)性化問題。

通過學(xué)生課前預(yù)習(xí)知識(shí)，學(xué)生獨(dú)立完成對(duì)分課堂中的特色任務(wù)“亮考幫”。主要目的是讓學(xué)生自己總結(jié)和反思學(xué)習(xí)成果，明確學(xué)會(huì)的內(nèi)容、未掌握的內(nèi)容及知識(shí)亮點(diǎn)，并出題考考其他學(xué)生。最后，學(xué)生填寫“亮閃閃”“考考你”和“幫幫我”三部分內(nèi)容，具體說明如表1所示。

4.3 線下課程建設(shè)

結(jié)合線上教學(xué)內(nèi)容的安排，對(duì)線下教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，針對(duì)不同專業(yè)選取合適的案例，巧妙分配教學(xué)安排，要與線上教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，加大課程線下應(yīng)用型知識(shí)的精心講授。線下進(jìn)行面對(duì)面授課時(shí)利用學(xué)習(xí)通建立互動(dòng)式的實(shí)體課堂，同時(shí)在授課過程中加入了師生研討，重難點(diǎn)精講等環(huán)節(jié)，更加注重案例的分析和互動(dòng)環(huán)節(jié)，最終將線上的學(xué)情分析實(shí)際融入了線下的教學(xué)中。學(xué)生在線下課堂中也能更好的進(jìn)行小組討論，組間和組組互評(píng)等，教師給予輔導(dǎo)和評(píng)價(jià)，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生吸收內(nèi)化知識(shí)。

1） 課堂精講。對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué)，對(duì)分課堂教學(xué)模式更加直白。在“對(duì)分課堂”的環(huán)境下，極大可能增加學(xué)生的討論時(shí)間，因此，教師在線下精講課程的時(shí)間壓縮了一半，不會(huì)把所有知識(shí)點(diǎn)全部覆蓋到，因此在課堂時(shí)間教師只講疑難點(diǎn)和整體的知識(shí)框架結(jié)構(gòu)，從宏觀的層面告訴學(xué)生3個(gè)“W”2個(gè)“H”，Why為什么學(xué)，What學(xué)什么、How如何學(xué)和How much學(xué)到什么程度，而其他內(nèi)容則應(yīng)該適當(dāng)留出空余時(shí)間，給學(xué)生一定的自主學(xué)習(xí)、討論、探索思考的空間。

2） 課堂討論。根據(jù)教師精講內(nèi)容，完成課上“亮考幫”。小組討論后，教師了解情況后抽查學(xué)生具體討論情況。其他學(xué)生針對(duì)學(xué)生匯報(bào)進(jìn)行提問和發(fā)言，同組學(xué)生紛紛解決學(xué)生的疑問，若學(xué)生不會(huì)則由教師解答。最后，教師可以選人總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，達(dá)到學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)的鞏固。

4.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

對(duì)分課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)，構(gòu)造了過程性和形成性評(píng)價(jià)相結(jié)合，加分和減分雙向雙行的評(píng)價(jià)機(jī)制。了解了前幾屆學(xué)生的心理，有些學(xué)生對(duì)加分不感興趣，但是減分就會(huì)有心理負(fù)擔(dān)，基于這種心理，設(shè)置所有學(xué)生在開課前都是100分，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)有加分的，也有減分的，這樣可以雙向激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)大家的積極性，以免有部分學(xué)生渾水摸魚，或有“臨時(shí)抱佛腳”的態(tài)度。

5 混合式對(duì)分的教學(xué)效果

對(duì)2023級(jí)學(xué)生采用問卷星平臺(tái)展開調(diào)查，以Python課程為例實(shí)施混合式對(duì)分教學(xué)新模式，設(shè)立開課前期、中期和后期三次調(diào)查問卷，挖掘?qū)W生對(duì)課程的滿意度，同時(shí)讓學(xué)生暢所欲言，收集學(xué)生對(duì)課程的意見或建議。2023級(jí)751個(gè)學(xué)生的調(diào)查問卷具體情況，結(jié)果顯示有99.2%的學(xué)生對(duì)此次計(jì)算機(jī)教學(xué)改革持滿意的態(tài)度，有個(gè)別的不滿意的學(xué)生，具體如表2所示，課題組教師根據(jù)調(diào)查結(jié)果以談心的方式了解學(xué)生具體情況，解決學(xué)生心中的難點(diǎn)，從而讓學(xué)生慢慢融入到集體中。

6 總結(jié)

在新工科背景下，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程資源日益豐富，大學(xué)生可以利用碎片化的時(shí)間隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。然而，由于大學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊，加之計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課是一門操作性很強(qiáng)的課程，因此采用混合式對(duì)分的新型模式進(jìn)行教學(xué)顯得尤為重要。

在改革過程中，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到了顯著提高，并且不斷加強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。同時(shí)，這種教學(xué)模式也滿足了部分學(xué)生對(duì)自信心的需求。然而，對(duì)教學(xué)改革的探索還將繼續(xù)，不斷改進(jìn)教學(xué)手段，以適應(yīng)教育信息化改革的步伐。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】