计算机类专业本科生学习能力提升策略研究

作者: 董经纬 刘耀耀

[摘 要] 对本科生学习能力的培养塑造始终是高等教育的一项重要任务,计算机类专业通常具有对学习者实践能力要求高、知识更新换代快、相关课程知识点多而杂的特点。由于专业的特殊性决定了对计算机类专业学生的学习能力培塑方法,有其独特之处。分析了制约计算机类专业本科生学习能力提升的矛盾问题,针对矛盾问题分析了应对策略,并从学生学习状态的动态监测机制、优化课程教学设计、调整考核与评估机制三个维度提出了一套能力提升策略,为该专业本科生培养提供参考。

[关键词] 计算机类专业;学习能力;本科生

[基金项目] 2023年度中国人民解放军陆军工程大学教育教学课题“面向计算机类专业背景课程的本科学员学习能力提升策略研究”(GJ23QN097)

[作者简介] 董经纬(1991—),男,江苏宜兴人,硕士,中国人民解放军陆军工程大学指挥控制工程学院讲师,主要从事指控系统仿真与评估研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2025)12-0024-04 [收稿日期] 2023-12-06

学习能力是指为完成学习目标,在实践中结合各种已学知识、手段和方法,掌握新知识,并在学以致用、不断创新这些知识的活动中所表现出来的智力和非智力因素的本领。对本科生学习能力的培养塑造一直是本科生能力培养的一个重要方面,也是高等教育区别于其他层次人才培养的主要标志之一。使学生拥有良好的学习能力,不仅能够提升本科阶段的教学质量,更能让学生终身受益。

对学生学习能力的培养,需要教师进行有针对性的引导。当前,有很多高校教师就如何提升学生学习能力进行过研究。例如,北京工业大学孙立山等[1]提出了一种面向本科班级学习能力提升的课程改革模式,分析了当前高校在本科课程的学习能力提升中存在的问题,并给出了具有通用性的改进措施;西安理工大学潘申银[2]进行了“互联网+教育”时代大学生学习能力提升研究,重点关注了在当前线上教学手段和教学资源日益丰富的情况下,如何提升大学生学习能力;洛阳理工学院梁乐[3]提出了基于OBE理念的高校大学生自主学习能力提升策略研究,对传统的课堂教学模式进行改进,以增强学生的自主学习兴趣和能力;怀化学院裴之蕈等[4]提出了基于学生自主学习能力提升的“形式语言与自动机(理论)”课程启发式教学改革,建立了基于混合式教学、以考促学、新型合作学习模式、敏捷教学的教学改革方案。

一、计算机类专业本科生在学习能力方面的要求

计算机类专业的相关课程通常具有知识点多而杂、知识更新换代快、对学习者实践能力要求高的特点。通常,计算机类专业的学生不仅需要掌握书本上的理论知识,更多的是要能够理论联系实际,具备利用所学知识分析问题、解决问题的能力。同时,学生还要能够主动学习新知识。IBM前首席执行官郭士纳曾提出,计算模式每十五年就会发生一次变革。比如,1965年前后的计算机是以大型机为标志,1980年前后个人计算机开始普及,到了1995年则发生了互联网革命,现如今,物联网、云计算、人工智能等新兴领域又一次引领了计算方式的革命。在计算机技术飞速发展、日新月异的形势之下,学生只有具备追踪新技术的意识和较强的自学能力,才能紧跟信息技术发展的时代潮流。此外,教师在教学中,还应潜移默化地培养学生的工程思维、系统思维等,让学生能够站在全局的高度从项目开发者和管理者的角度思考问题,以使学生能在未来从事软件和硬件的开发工作中有更为出色的表现。因此,计算机类专业其自身的特点,决定了在对该类专业学生的培养过程中,教育者要更多地从专业学习的实际需求出发,关注对学生学习能力的培养塑造。

二、计算机类专业本科生学习能力提升的瓶颈

由于计算机类专业的特点及其对学生学习能力的特殊要求,在对该类专业本科生的培养过程中,常常会遇到以下几个方面的问题。

1.计算机类专业的课程往往内容多、难度大,很容易让学生感到枯燥,极易导致学生学习的积极性、主动性不高,在激发学生自主学习兴趣上较其他课程有先天劣势。例如,程序设计类的课程,如果学生的编程能力长期得不到提升,无法跟上学习进度,多次不能顺利完成作业任务,将导致其课程学习的自信心受挫,进而对个人能否从事计算机行业的工作产生怀疑。

2.计算机类专业的课程,重在塑造学生的自主动手实践和创新能力,无论是在本科阶段的学习中还是在日后从事计算机相关的工作中,学生都需要自主进行实践操作的探索,只有通过亲身实践,才能对专业知识有更为全面深刻的认识,这就需要教师对教学环节进行更加科学合理的规划,合理分配理论课和实践课的课时比例,注重提升实践课产生的效益。

3.对学生的学习能力往往不能进行有效的评估。合理的评估手段能帮助教师准确把握形势,从而找准学生在学习能力方面的薄弱环节,在对学生的能力培养中做到有的放矢。传统的能力评估方式主要依赖于学生的期末考试成绩,而考试往往只能检验学生对知识的掌握情况,而很难了解学生对技能的掌握情况,对学生创新思维更是无法评估。特别是对计算机类的专业而言,学生的学习能力与其考试成绩并非完全存在正相关的关系,因此不能单纯以考试分数为依据。例如,“计算机网络”“操作系统”等课程,学生即使在理论考试中取得不错成绩,实际上仍有可能不具备网络和操作系统开发与运维的实践能力,面对设计类、实操类的具体问题时束手无策,这就给教师掌握学生学习能力情况带来了一定的困难。

4.计算机技术更新换代快的特点,决定了学生需要有主动学习新知识的意识和举一反三的能力。例如,程序设计语言类的课程,学生在掌握了一门编程语言后,在未来的实际工作中如果需要使用其他编程语言解决问题时,能够依靠之前的学习经验,进行自主学习,快速掌握另一门计算机语言的编程能力,这就要求教师在教学过程中不能单纯地以让学生学会知识为目的,要尽可能多地创造机会让学生锻炼自主学习新知识的能力。

三、计算机类专业本科生学习能力提升策略总体设计

根据计算机类专业及其相关课程的特点分析,在教学过程中对计算机类专业本科生学习能力的培养应注重以下几个方面的问题。

1.随时掌握学员当前的心理状态和学习情况。因材施教是教学活动开展的最基本要求,对学生学习能力的培养也是如此。不同学生的学习能力不同,同一名学生在不同阶段、面对不同学习内容时所表现出的学习能力也不同。因此,教师要能够在教学的全过程随时掌握学生的心理状态和学习情况,充分关注学习较为吃力的学生和学习难度较高的内容,并根据具体情况动态调整教学策略和教学手段。

2.课堂上注重培养学生将理论与实践相结合的思维和创新思维。授人以鱼,不如授人以渔。在课堂上,教师除了对理论知识点进行讲授之外,还应采取一些能够激发学生自主开展分析问题、解决问题的积极性的策略,尽可能多地抛出具体应用方面的问题,引导学生积极思考,掌握将理论应用于实践的方法。

3.引导学生自发地提高其自身学习能力。学生学习能力提升的首要关键点还是在于促进学生自己思想观念的转变,让学生自己意识到计算机专业对个人学习能力的要求,从而自发地锻炼自身的学习能力,将外在的推动力与内在的驱动力相结合[5]。利用课程思政、师生讨论等环节,潜移默化地对学生进行引导,激发学生自主开展学习的动力,培养学生分析问题、解决问题的积极性和主动性。

4.科学合理设置实验环节。实验环节是计算机类专业学习的主要环节,是提高学生动手实践和创新能力的主要渠道,实验环节的设置,应充分考虑学生的实际情况,遵循循序渐进的原则,难度逐步提升。应考虑适时打破实验课与理论课之间的壁垒,将理论讲授与实际操作穿插进行,以加深学生对理论课知识的理解和认识,避免二者之间的脱节。

5.调整考核机制,加强对学生学习能力的评价。培养学生的学习能力,仅通过教师对课堂教学策略进行调整是不够的,还应通过对考核机制的调整,进一步引起学生对其个人学习能力培塑的重视,让学生从“学习为考试”转变为“学习为能力”。此外,对考核机制的调整,还能让教师及时发现在对学生学习能力培塑过程中存在的薄弱环节,从而有的放矢,更精准地解决问题。

本文提出了一套针对教学全过程的学生学习能力提升策略,分为学生学习状态的动态监测机制、优化课程教学设计、调整考核与评估机制等三个模块。各模块之间相互配合,学生学习状态的动态监测机制贯穿于课前、课上和课后,通过全面掌握学生状态,为优化课程教学设计和调整考核与评估机制打下基础;优化课程教学设计和调整考核与评估机制则分别在课上和课后通过优化教学方法和考评手段,达到具体锻炼学生学习能力的目标。

四、计算机类专业本科生学习能力提升策略实施方法

1.学生学习状态的动态监测机制。学生学习状态的动态监测机制包括课前的学情分析、课上的课堂效果评价、课后的学生学习效果评价和学习能力评价,实现对学生学习全过程学习状态的动态监测,随时了解学生当前的心理状态、学习效果、学习兴趣等。综合分析学生当前的学习能力状况,并根据各阶段学生的实际情况对教学实施计划进行调整优化。应尽可能充分了解每一名学生的情况,及时帮助学习较困难的学生,避免出现两极分化的现象。

在课前全面开展学情分析,以了解学生的学习基础、学习兴趣等,研判学生的自主学习能力和实践创新能力[6]。为提高学情分析的覆盖面和效率,可以利用雨课堂等线上教学平台[7],利用智能化数据分析技术给出分析结论[8-10]。这里以“数据库原理与应用”课程为例,在课前任课教师采用问卷调查、讨论交流等方式开展学情分析,尽可能全面地掌握班上所有学生的情况,需要调查的问题包括:(1)该课程的前置课程“离散数学”“程序设计”“大学计算机基础”的学习成绩、相关任课教师的评价和学生个人自我评价等。目的是通过对此前课程的教学情况的调查,了解学生当前的知识储备情况,从而对学生当前的学习能力进行初步的判断。(2)在学习程序设计语言类课程中,学生认为自己独立编程解决过的最成功的问题是什么。通过学生在此前实验课程中的表现,调查学生的动手实践能力和创新能力。(3)让学生举例说出一个身边的数据库系统,以及学生认为它给人们生活带来的便捷之处和还需要改进的地方。目的是通过一个与本课程相关的简单问题,调查学生对本门课程的了解情况和学习兴趣等。(4)学生曾经使用过哪些程序设计语言进行程序开发,程序设计语言是数据库实践环节的基础。通过此问题调查学生是否具有较强的自主学习能力。(5)在前期的课程学习中,你认为有哪些让你感到学习起来比较困难的内容。通过询问学生在学习中比较吃力的地方,从而分析并找准本班次学生在学习能力上的薄弱环节。(6)通过学习本门课程,你最希望能够达到什么样的目标。通过了解学生自己的预期学习目标,掌握能够让学生产生学习热情的地方,进而在教学时多讲授一些相关的知识,充分调动学生的兴趣。

课上对课堂教学效果进行评价,教师在课上通过提问、随堂小测试等与学生的互动方式,随时掌握学生的学习效果和状态,判断学生接受新知识的能力,从而灵活机动地调整教学策略。在课后进行学习效果测评,根据情况布置实践类、创新类的作业,让学生通过自主研究来解决问题,了解学生对已学习知识点的掌握与运用情况、能力的提升情况等。

2.优化课程教学设计。在学员学习能力动态监测机制的基础上,根据学生的具体情况,教师需要对课程教学设计进行优化,主要从课堂讲授内容的调整、线上教学资源的利用、翻转课堂的组织、分组安排实验作业等几个方面,具体提升自主学习能力。在授课过程中多采用OBE理念进行课程设计,鼓励学生自主思考,发掘课程内容中的趣味点,寻找知识点在日常生活中的关联,吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。视情组织翻转课堂,让每名学生都能享受到独立思考并解决问题的成就感。灵活组织实验环节,利用好线上教学资源,真正让学生体验到自主设计与实践的乐趣,在独立研究、团队协作中提升学习能力。

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