“新工科”理念下高校计算机基础课程教学改革研究

摘要：随着信息技术的快速发展和“新工科”建设的深入推进，高校计算机基础课程教学面临着新的挑战和机遇。本文分析了“新工科”理念对计算机基础课程教学的新要求，探讨了当前教学中存在的问题，并从课程教学知识目标重构、学生能力培养目标重构及课程考核评价机制重构等方面提出了改革思路和建议，以期为“新工科”背景下高校计算机基础课程教学改革提供参考。

关键词：新工科；计算机基础课程；教学改革；创新能力

一、引言

“新工科”建设是应对新一轮科技革命和产业变革，培养未来多元化、创新型卓越工程人才的重要战略。计算机基础课程作为高校各专业学生掌握信息技术、培养计算思维的重要基础课程，在“新工科”建设中扮演着至关重要的角色。然而，传统的计算机基础课程教学理念、内容和方法已难以满足“新工科”人才培养的需求，亟需进行改革和创新。

二、当前高校计算机基础课程教学存在的问题

当前高校计算机基础课程教学在培养学生计算思维和实际应用能力方面面临一些挑战和问题，主要表现在以下几个方面：

1.教学内容与实际需求脱节。高校计算机基础课程教学内容大多偏重理论化，缺乏与实际应用场景的结合，导致学生难以将所学知识应用到实际问题中。如：编程语言和工具的教学停留在基础语法层面，缺乏项目实战；计算机基础课程教学内容对新兴技术（如人工智能、大数据、区块链）的覆盖不足等。

2.课程目标定位模糊，跨学科融合不足。计算机基础课程教学内容与“新工科”人才培养目标衔接不够紧密，非计算机专业学生的课程设置过于通用，缺乏针对性，与其他学科的融合不够，学生难以将计算机技术应用到本专业领域，课程内容缺乏跨学科案例，学生无法理解计算机技术在本专业领域的应用价值，教学内容也缺乏对学生计算思维、实践创新能力和工程伦理意识的培养。

3.缺乏对学生创新能力的培养。计算机基础课程实验和作业内容固定，缺乏开放性任务，课程设计忽视对学生创新能力和计算思维的培养，缺乏对学生解决复杂问题和设计创新方案锻炼的机会。

三、“新工科”理念对计算机基础课程教学的新要求

“新工科”建设以应对新一轮科技革命和产业变革为目标，旨在培养未来多元化、创新型卓越工程人才。这一理念对高校计算机基础课程教学提出了新的要求，主要体现在以下几个方面：

1. 注重计算思维培养。“新工科”教学理念下，应注重引导学生运用计算机科学的基础概念和方法解决问题，培养其抽象思维、逻辑思维和系统思维能力。如在教学中引入实际问题，引导学生将复杂问题分解为更小、更易管理的子问题；引导学生用数据表示现实世界中的对象和关系；通过简单的算法设计任务，帮助学生理解如何用步骤解决问题等等，通过这些方法，引导学生掌握计算机基础知识，解决实际问题的能力，为未来的学习和工作打下坚实基础。

2. 强化实践创新能力。“新工科”教学理念下，计算机基础教学不应再是“填鸭式”满堂灌理论教学方式，应是强化实践教学环节，鼓励学生参与项目实践、学科竞赛等活动，提升其解决实际问题的能力和创新意识。如在机房授课过程中，弱化软件原理、数据处理原理等知识性内容，重点以案例为主线、以软件程序为进度，引申使用方法和技巧，拓展处理过程。

3. 促进学科交叉融合。“新工科”教学理念下，可将计算机技术与各专业领域知识相结合，设计跨学科、跨专业的综合性案例，培养学生运用计算机技术解决专业领域问题的能力。如在汽车交通学院交通工程专业的计算机基础教学中，可结合其专业特点，引导学生通过从摄像头、GPS设备收集的实时交通数据，并使用机器学习模型预测交通流量和拥堵情况，进一步优化信号灯控制和路线规划，结合数据库管理，逐步设计智能交通管理系统等。

4. 融入课程思政教育。2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。大学计算机基础课程教育也应紧跟时代要求，在提高学生计算机技能的同时，积极塑造学生正确的人生观、价值观，提高学生思想政治素养。授课时，将授课内容与思政元素进行有机融合，如将新闻时政、名人逸事、社会热点及学生关切的问题，挖掘思政元素，将家国情怀、立德树人的理念融入教学设计中，培养其社会责任感和职业道德的同时，激发学生的民族自豪感和自信心。

四、“新工科”理念下高校计算机基础课程教学改革措施

随着新的信息技术快速发展，结合国家对“新工科”人才培养要求，高校计算机基础课程教学改革最为重要的是对其教学目标体系进行改革重构，主要从以下三个方面进行：课程教学知识目标重构、学生能力培养目标重构及学生基本素养目标重构。

课程教学知识目标重构层面，在传统的基础教学内容层面上，结合信息时代新技术的发展，综合考虑计算机基础课程教学性质及学生的接受程度，适量增加新技术基础内容的扩展，如下表1：

通过对计算机基础教学内容的重构，学生通过课程学习之后，应能运用计算思维解决本专业领域的复杂问题，在数字化环境中安全、高效、合规地协作与创新，适应技术快速迭代，具备自主学习新兴工具的能力，从而达到“新工科”数字化时代人才的基本数字信息技术需求。

学生能力培养目标重构方面，结合当前信息技术发展趋势、“新工科”人才社会需求及大一新生的认知特点，从学生的基本信息素养目标和信息技术能力目标两方面，加强对学生能力培养目标的重构。在目前高速发展的信息化社会，“新工科”人才除对数字版权、数据隐私法规（如GDPR）、技术的社会影响等基本的信息伦理知识的储备外，还应具有利用新技术驱动数字化转型的创新思维和创新意识。在信息技术能力培养方面，课程教学应着力培养学生的计算思维能力，即：抽象、分解、算法设计与优化能力；信息处理能力，即：数据检索、分析、可视化及批判性评估能力（如鉴别虚假信息）；工具应用能力，即：跨平台办公软件的使用、协作工具（如Git）和低代码开发工具（如Power Apps）的运用能力等；实践动手能力，即：简单脚本编写（Python自动化处理数据）、基于项目的综合实践（如搭建个人网站、设计小型数据库）、利用AI工具辅助学习与创作（如ChatGPT提示词工程）等能力。

课程考核评价机制重构方面，“新工科”人才信息素养的要求，更强调跨学科融合、技术创新和解决复杂工程问题的能力，大学计算机课程教学目标侧重于能力的培养，其考核评价机制也应从“考知识” 转向“评能力”，因此评价机制改革需要突破传统的单一考试模式，构建以能力导向、过程化、多元化为核心的动态评价体系。具体来说，可以从以下几下方面改革：首先，从学生能力的维度重构评价内容，从计算思维（算法效率分析、问题抽象能力）、实践动手（代码调试、项目完整度、创新性）、多人协同（团队分工合理性）、 数字素养（信息检索效率、数据可视化质量）等能力维度考查考核评价学生。其次，建立多元化的评价方式，可以借鉴高校成熟案例多元化评价，如斯坦福大学CS106A课程方式：评价=40%项目+30%作业+20%同伴互评+10%参与度；北京大学“计算机系统导论”：通过“Bug修复报告”“系统优化方案”替代部分笔试；深圳职业技术学院：企业参与项目评分（如华为认证实验达标可兑换学分）等。最后，加强学生的跨学科融合评价，布置学科交叉性任务：如：为生物专业学生设计“基因序列分析”作业，评价其编程与领域知识结合能力，设立开放性课题，让学生自选与专业相关的计算机应用课题，如“金融数据预测模型”等，侧重对问题价值与方法合理性的评价。

五、结语

“新工科”建设为高校计算机基础课程教学改革提供了新的契机。高校应积极探索“新工科”理念下计算机基础课程教学改革的新思路、新方法，不断提升教学质量和学生信息素养，为培养“新工科”人才奠定坚实基础。

参考文献：

1.新工科背景下大学计算机基础课程教学改革的思考[J].李文媛.黑龙江教育（高教研究与评估版）.2019，第5期

2.新工科背景下的大学计算机基础课程体系改革和教学模式创新研究[J].曾莹1.数码设计．CG WORLD. 2018，第012期

3. 新工科背景下计算机基础课程体系的构建研究[J].张志明，武茜，许朝侠.甘肃科技.2019，第1期

贾桂军（1973－ ），男，湖北孝感，硕士，副教授，主要研究方向为计算机应用。

基金项目：青岛理工大学2023年本科教学改革与研究项目，项目名称：“新工科”理念下高校计算机基础课程教学研究。