新工科背景下计算机基础课程的改革探究

摘要：为了培养高素质且具有计算思维的新工科人才，传统的教学模式已经无法满足当今的实际需求，因此提出一种新型的教学模式显得尤为必要。本文提出了混合式对分课堂教学模式。首先，分析了混合式对分课堂的优势；其次，对计算机基础课程的内容进行重构并进行模块化设计；最后，将设计的新型教学模式在Python程序设计课程中加以实施。实验结果显示，学生对该教学模式的满意度高达 99% 以上，能够充分调动学生的积极性，使学生由被动学习变为主动学习，课堂教学效果显著提高，从而提升了教学质量。

关键词：新工科；对分课堂；混合式教学；计算机基础

中图分类号：G434      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）23-0148-03

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0 引言

新工科建设自2017年起开始由教育部积极推行实施，许多高校积极响应教育部号召，陆续围绕“如何建设新工科”这一议题开展了深入研讨，形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”等重要文献[1-2]。各高校结合自身的人才培养方案，致力于以培养新工科人才为目标的新工科建设。

新工科建设的推行标志着高等教育领域的变革与创新。随着人工智能、大数据等领域的迅速发展，工科教育越来越受到社会和产业的重视。新工科建设为高校的人才培养设定了更高的要求。本文旨在探讨如何将新工科理念融入计算机基础课程教学中，提升教学质量，促进学生计算思维能力的培养，从而为新工科人才的培养贡献力量。

由于计算机基础课程中存在所学知识与能力培养脱节的问题，亟须进行改革创新。新工科理念在人才能力培养方面为高校专业课程指明了方向，其在教学方面采取的改革措施与高校计算机基础课程的改革目标一致[3]。特别是在本校的基础课程教学中，由于课时少、基本都是大班授课，存在学生基础参差不齐、大部分学生在课堂学习过程中的参与度较低、主动性不足、缺乏思辨能力和自律能力等问题[4]。本文尝试借助新工科理念，设计并引入混合学习模式，将传统教学与线上教学进行优化，构建适合应用型高校学生的混合式对分课堂教学模式。这种新型的教学模式可以解决上述问题，提高学生的主动学习能力、团队协作能力和自主探究能力。

1 混合式对分课堂的优势

1） 教师的角色发生转变，提高教学效率。不同于传统课堂教学，在对分课堂上，教师只需把握精要，对重难点内容进行讲解即可，讲授时间大为缩短，这不仅减轻了教师的备课压力，也降低了学生在上课听讲时的注意力要求。同时，“教”与“学”更加均衡，在教学过程中，教师的角色从单纯覆盖内容和灌输知识，转变为引导学生学习，强化了学生的自主学习性，提高了教学效率[5]。

2） 增强学生的学习能动性，提高学习效率。在对分课堂上，教师更多的是引导，而非大水漫灌式地进行知识输出，学生不再是被动获取知识，而是有了进一步主动探索的空间，这激发了学生的学习热情，使学生能够进行自主学习，提高了学习效率[6]。

3） 强化互动交流，活跃课堂气氛。传统课堂教学模式通常是先教后学，教师讲授后学生各自学习，几乎没有交流机会，闭门造车式的学习严重限制了学习效率。而对分课堂引入了互动交流，通过分组讨论交流，强化生生互动和师生互动，这不仅锻炼了学生的表达能力，增进了学生间和师生间的感情，同时可以互相启发，相互促进，深化理解，提高了学习效率[7]。

2 优化教学内容

将计算机基础课程的教学内容进行重构后，再进行模块化设计[8]，不仅注重知识本身的系统性和前瞻性，更致力于将现代科学技术与人文精神相结合，培养学生的创新能力和批判思维。主要从以下几个方面入手[9]：观念重构：以科学研究的态度审视课程知识；内容重构：以最新研究成果重新整合课程知识；素材重构：以生活化的内容充实课程知识；目标重构：以多元化价值取向适用课程知识；情景重构：以沟通和交流为手段解读课程知识。教学内容的更新与实践不断提升学生的综合素养，为新工科背景下的计算机基础教学注入新的活力和价值。

以Python程序设计课程为例，对其进行知识架构的重构，主要内容包括三大部分：初识Python语言、深入Python语言和运用Python语言，然后将这三大模块的内容又详细设计成9个小模块，具体如图1所示。

3 混合式对分教学的设计

在新工科背景下，运用信息化多媒体技术，主要以学生为主体，结合线上网络学习和线下传统课堂双方面的优势进行有效融合，并潜移默化地融入思政元素。通过学习通学习平台和电子移动设备等智能学习环境，充分发挥计算机通识课的育人目标，提升学生在新工科背景下的应用能力、创新能力、思辨能力和计算机思维的有效形成。为了探索高校计算机基础教学改革的新路径，提高教育质量和教学效果，让计算机基础教育着眼于服务网络强国战略、大数据战略和“智能+”战略等，这样才能更好地为“新工科”建设助力，为新时代赋能。

计算机课程中的Python程序设计语言，由于其免费开源、简洁易懂、丰富的扩展模块与可嵌入性等诸多优点，在大数据分析、工程计算、系统开发等方面优势突出，已成为新工科时代计算机基础教育教学的一个新热点。因此，以Python课程为例，设计了混合式对分教学改革新模式。首先，通过“有备无患、学以致用、温故知新”三个维度进行巧妙结合，组织实施教学，充分调动学生的积极性，体现学生的主动性，如图2所示。

4 混合式对分教学的实施

4.1 新教学模式的目标建设

对计算机课程教学目标的有效管理主要体现在深度理解教学目标、全面掌握教学目标制定方法、精心制定有效的教学目标以及有效分析教学四个方面。通过深度剖析教学内容，结合学生的学情分析，完成三维教学目标体系的构建。课程总目标确立后，根据教学内容设立各模块的目标及课堂教学的各单元目标，从宏观、中观和微观三个维度逐层细化，构建计算机课程的教学目标。目标的设定要有明确的检测标准，具有层次性，并具体体现知识能力及情感态度价值观，将这三方面的教学内容有机整合，使每名学生在不同层面达到各自的目标，实现课堂教学效率的最大化。

4.2 线上课程建设

针对本课程的特点，结合本校学生的学情，借助线上网络教学平台，对重构的知识进行再组合，针对不同知识点进行课前测试和课后测试。为了让学生积极思考，倡导学生进行小组学习，教师根据各专业对本课程的需求，选取合适的教学资源和科技前沿知识，供学生进行自主学习和小组研学。计算机基础课程在混合式对分模式实施过程中不断完善网上教学资源，加入课程思政元素，如主题讨论、视频学习等，培养学生严谨、科学的工作态度。此外，线上的讨论模块主要解决学生在预习和复习过程中遇到的疑难问题，既能解决学生的共性问题，又能解答学生的个性化问题。

通过学生课前预习知识，学生独立完成对分课堂中的特色任务“亮考帮”。主要目的是让学生自己总结和反思学习成果，明确学会的内容、未掌握的内容及知识亮点，并出题考考其他学生。最后，学生填写“亮闪闪”“考考你”和“帮帮我”三部分内容，具体说明如表1所示。

4.3 线下课程建设

结合线上教学内容的安排，对线下教学内容进行了精心的设计，针对不同专业选取合适的案例，巧妙分配教学安排，要与线上教学内容实现互补，加大课程线下应用型知识的精心讲授。线下进行面对面授课时利用学习通建立互动式的实体课堂，同时在授课过程中加入了师生研讨，重难点精讲等环节，更加注重案例的分析和互动环节，最终将线上的学情分析实际融入了线下的教学中。学生在线下课堂中也能更好的进行小组讨论，组间和组组互评等，教师给予辅导和评价，进一步促进学生吸收内化知识。

1） 课堂精讲。对比传统教学，对分课堂教学模式更加直白。在“对分课堂”的环境下，极大可能增加学生的讨论时间，因此，教师在线下精讲课程的时间压缩了一半，不会把所有知识点全部覆盖到，因此在课堂时间教师只讲疑难点和整体的知识框架结构，从宏观的层面告诉学生3个“W”2个“H”，Why为什么学，What学什么、How如何学和How much学到什么程度，而其他内容则应该适当留出空余时间，给学生一定的自主学习、讨论、探索思考的空间。

2） 课堂讨论。根据教师精讲内容，完成课上“亮考帮”。小组讨论后，教师了解情况后抽查学生具体讨论情况。其他学生针对学生汇报进行提问和发言，同组学生纷纷解决学生的疑问，若学生不会则由教师解答。最后，教师可以选人总结本节课内容，达到学生对重难点的巩固。

4.4 教学评价

对分课堂强调学生的平时学习，构造了过程性和形成性评价相结合，加分和减分双向双行的评价机制。了解了前几届学生的心理，有些学生对加分不感兴趣，但是减分就会有心理负担，基于这种心理，设置所有学生在开课前都是100分，根据学生的表现有加分的，也有减分的，这样可以双向激发学生的学习兴趣，调动大家的积极性，以免有部分学生浑水摸鱼，或有“临时抱佛脚”的态度。

5 混合式对分的教学效果

对2023级学生采用问卷星平台展开调查，以Python课程为例实施混合式对分教学新模式，设立开课前期、中期和后期三次调查问卷，挖掘学生对课程的满意度，同时让学生畅所欲言，收集学生对课程的意见或建议。2023级751个学生的调查问卷具体情况，结果显示有99.2%的学生对此次计算机教学改革持满意的态度，有个别的不满意的学生，具体如表2所示，课题组教师根据调查结果以谈心的方式了解学生具体情况，解决学生心中的难点，从而让学生慢慢融入到集体中。

6 总结

在新工科背景下，随着信息化技术的发展，网络课程资源日益丰富，大学生可以利用碎片化的时间随时随地进行学习。然而，由于大学生的计算机基础知识参差不齐，加之计算机基础课是一门操作性很强的课程，因此采用混合式对分的新型模式进行教学显得尤为重要。

在改革过程中，学生的自主学习能力得到了显著提高，并且不断加强了学生的创新意识。同时，这种教学模式也满足了部分学生对自信心的需求。然而，对教学改革的探索还将继续，不断改进教学手段，以适应教育信息化改革的步伐。

参考文献：

[1] 教育部高等教育司.关于开展新工科研究与实践的通知[A/OL].（2017-02-20）[2024-02-15].http：//eadwww.ujn.edu.cn/__local/B/59/DC/14AA34B5C5D133B5DF96DF472D7_CA27EC32_25308.pdf.

[2] 吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3] 雷红艳，邹汉斌，屠添翼.新工科背景下思政引领+OBE导向的程序设计类课程混合式教学模式实践探究[J].电脑知识与技术，2023，19（25）：133-136.

[4] 刘杰逾.基于对分课堂的自主+合作学习模式探究：以Java程序设计课程为例[J].电脑知识与技术，2021，17（34）：250-251，256.

[5] 张晓丽，朱贵富，梁波，等.融合翻转课堂和对分课堂的智慧教学研究与实践[J].计算机教育，2020（6）：147-151.

[6] 耿煜.基于对分课堂+PTA的线上线下混合教学探索：以“程序设计基础C语言” 课程为例[J].襄阳职业技术学院学报，2022，21（5）：56-59.

[7] 贾子琪，郭东恩，曲凯扬，等.Python程序开发课程的对分课堂教学[J].计算机教育，2023（12）：341-345.

[8] 王凤芹，李瑛，张燕红，等.大学计算机基础课程对分课堂探索[J].计算机教育，2022（6）：69-73.

[9] 朱青.基于对分课堂教学模式的高职《编程基础》课程教学设计与教学实验研究[D].南昌：江西财经大学，2022.

【通联编辑：唐一东】