科技快速变革背景下大学计算机基础教育改革与探索

摘  要：随着信息、能源、新材料等新兴技术的兴起，产业结构、经济、社会形态都面临巨大变化。在科技快速变革这一背景下，旨在培养学生计算思维能力和动手实践能力的高校计算机基础教育课程的重要性更加凸显。为使课程教学适应科技快速发展的时代需要，首先要明确课程定位，做到有的放矢，然后在剖析目前计算机基础教学中存在的问题的基础上，积极转变教学理念，结合校情学情进行教育教学改革，做到以学生为中心，灵活运用新型教学方法，提高学生的自主性和参与度，提高教育教学质量。

关键词：计算机基础教育;教育教学改革;教学理念;以学生为中心;教学方法

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：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世纪以来，信息、能源、新材料及生物等新兴技术的发展引起了新一轮科技革命，引发了现代社会的产业变革，经济和社会形态面临发生根本性变化;国际格局也正在深度调整，世界进入以创新为主题的发展时期。在这一背景下，培养具有社会责任感、扎实学识、创新精神和实践能力的科技人才已成为高等教育的重要使命。

人类社会已经步入数字化、信息化时代，在这一时代，新兴技术已成为国家发展的战略要素，创新正在成为经济发展的新动能。科技创新已经越来越成为国家综合实力的决定性因素，而推动科技创新的人才培养有赖于教育形态的变革和更新。

面对当今时代数字化、信息化、智能化的飞速发展，无论哪个学科几乎都离不开数字信息技术的使用，国家对于创新型、复合型的人才需求显得更加迫切。不仅新工科的发展依赖信息科技的进步和创新，其他学科也与信息科技的发展有着非常紧密的联系，计算机信息技术的普及也就显得至关重要。要培养视野开阔、思维敏捷、实践能力强及高度适应社会的人才，高校就必须切实做好计算机基础的教育教学工作，把计算机信息技术运用能力的培养落到实处。

一  计算机基础教学的课程定位

随着信息科技的发展，电脑、网络及手机已经渗透到人们生产生活的方方面面。高等院校作为培养科技人才的主体，必然要依据社会需求、产业发展需要、顺应时代潮流来进行教育教学活动。自二十一世纪七八十年代以来，各高校开始开设大学计算机基础课程，旨在帮助学生积累计算机基础知识，培养学生计算机方面的能力，为社会培养更加适合时代发展的人才[1]。二十一世纪以来，随着计算机、通信、网络和多媒体等技术的迅猛发展，青少年接触信息技术的时间越来越提前，高校开设的大学计算机基础课程已落后于时代需要，取而代之的是要培养学生的计算机应用素养，也就是对学生计算思维和动手实践能力的培养。为此，各高校逐渐普及计算机语言类的教学，虽然不同专业开设的程序语言课程教学目标不尽相同，课程要求有高有低，但核心都是培养学生的逻辑思维和计算思维能力，提升学生的动手实践能力，以更好地适应快速变化的科技社会。在如今的信息时代，高校中不论什么学科的学生，至少掌握一门计算机语言已成为一个基本要求。

计算机语言是人与计算机沟通的媒介，高级语言是计算机语言发展过程中逐渐发展而来的一种接近自然语言、更适合人们学习掌握的语言。高级语言有着更强的可读性及表现性，对于软件编程者而言可以采用相对简单的编辑方式对其中的软件编辑内容进行相应的表达，计算机通过对于高级语言的翻译将问题表现出来[2]。

现在的高级语言种类繁多，层出不穷，各有特色。不同高级语言的表达方式，即语法规则也有所区别，但其编程思想和算法逻辑是相通的。目前，程序语言几乎已成为各大高校面对全校学生开设的计算机科学领域的基础课程，根据不同的专业需要，开设的语言种类略有不同，但大多是以传统的或易于入手的程序语言来作为入门课程，如C语言、Python语言等。

通过程序语言的学习，学生要掌握程序设计的基本方法，具备分析实际问题并将其转化为程序思想从而采用程序语言加以实现的能力，该类课程旨在培养学生的计算思维和创新思维，提高学生的计算机应用能力。

二  目前计算机基础教学中存在的问题

（一）  教育对象方面

现在，高等教育的对象普遍是“00后”，他们成长在全球经济飞速发展和信息科技腾飞的大环境下，优越的物质条件、家庭的核心地位等形成了他们这代人不同于“80后”“90后”的特点。

“00后”成长在信息化时代，网络媒体发达，信息渠道广泛，从小接触电子产品，同时受素质教育的影响，各方面的能力都得到了培养，学生发展相对比较全面。他们思维活跃，知识面广，接受新事物能力强。这种e时代环境下成长起来的学生虽然知识面宽，但不系统、不深入，无法构建完整的知识体系。

另外，长期以来的应试教育让学生即使进入了大学，大部分也只在追求分数，以通过考试为终极目标，学习时不求甚解，考试前“临阵磨枪”。随着信息网络的普及，学生不爱面对面地沟通，更倾向于“足不出户”地使用即时交流软件进行网上交流，只愿意通过手机文字的方式提问，但这种交流方式容易造成理解上的偏差，而且容易造成时间碎片化，不仅影响学生的学习效果，同时也给教师造成了不小的工作压力，实际效果不如面对面沟通来的直接、深入、全面。当然，新冠感染疫情时期的网上交流是特定环境下的最佳选择。

网络信息媒体的“无孔不入”也给学生带来了很多负面影响。现在的学生几乎手机不离手，手机上的电子媒体以各种“博眼球”的手段吸引着流量，新媒体的便捷性和各种游戏娱乐的不断涌现，使得“00后”深受各种电子媒体的影响，享乐主义盛行。青少年长期沉迷于电子产品之中，会使他们逐渐丧失独立思考的能力和构建全面知识体系的能力。

（二）  教学方面

网络信息技术的快速发展使得知识的迭代更新速度加快，而教师的教学理念和教学方法却难以快速升级，仍是以课堂的理论知识传授为主，教学方式单一。另一方面，大数据智能时代催生出了一些新的教学方式，网络教育资源异常丰富、多元化，线上线下、课上课下、文本和视频等各种形式。随着网络渠道和电子产品的高度普及，学生获取知识的方式、深度、广度都在急剧扩张，课堂上传统单一的教学资源，已经难以满足学生个性化、定制化的学习需求。

此外，我国自古以来的文化教育都是重理论轻实践，而促进现在社会发展的动力很大程度上依赖于科技实践的发展。科技知识自然离不开理论传授，但更重要的是要学生消化理解理论知识应用于实践，仅仅通过课堂的理论授课不足以达到这一要求。一方面，传统的理论课堂互动环节，学生的参与度不高;另一方面，多媒体教学的直观、快速、高效的特点虽然能够帮助教师在有限的课堂上更高效地传授知识，利用图像动画等降低学生的理解难度，但一味地追求高效，学生面对如此大的信息量，往往没有足够的时间消化理解及实践。他们的理解只停留在比较浅显的层面，且容易遗忘，知识的掌握不深刻不透彻。对于计算机语言类课程来说，仅仅掌握基本理论是远远不够的，掌握编程技能才是终极目标。

面对人工智能时代，社会职业形态改变的速度明显加快，就业不稳定因素增加，高校如何适应社会发展需要，培养能快速应变、适应产业发展需要的人才，是教育教学工作中需要思考的重要问题。

三  新型教学模式

随着现代教育的发展，教学理念在变，教育教学方法也在不断更新。教育理念上，从传统的以“教”为主转变为现在的以“学”为主，教育范式由“内容为本”向“学生为本”转变[3]。近些年来，课堂教学也引入了一些新的模式，比如项目式教学、问题式学习、翻转课堂等。

（一）  项目式教学

项目式教学法源于约翰·杜威的“做中学”[4]教学思想，是一种基于工作任务的教学模式。这一模式是以学生为中心、培养学生的基础理论[5]，让学生以项目（组）形式完成一项或多项任务，并以书面或口头形式总结表达其过程及产出物[6]。项目式教学把传统教学的以“教师为中心”转变为以“学习者为中心”，其核心是让学生从解决“真实问题”出发，将学习的理论性知识有机融入具体项目实践中，从而使所学知识融会贯通、更富逻辑性。

项目教学法强调学生的自主学习，教师处于从属地位，在教学过程中起指导作用。在项目式教学过程中，学生会积极地收集信息、获取知识、探讨方案，以此来解决具有现实意义的问题。具有现实意义的问题并不一定是一个现实世界真实存在的问题，可以是教师根据实际问题创造出的一定情境下的问题，而这一问题的解决需要用到现实生活中学习的知识和技能。这一教学模式有利于加强对学生独立学习能力和创新能力的培养，也有利于学生综合素质的提升。

（二）  问题式学习

问题式学习（Problem-Based Learning，简称PBL）是在20世纪50年代由美国著名教育学、心理学家杰罗姆·布鲁纳提出的[7]，这一模式最早应用于医学教育，之后被广泛用于各个教学领域，是一种有效的以问题为中心的教学模式，引导学生自主学习，培养学生解决问题的能力。