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能力培养下计算机课程改革探究

能力培养下计算机课程改革探究

摘要当前军队院校的计算机课程教学中,存在教学内容零乱、学生学习兴趣不足、教学方法陈旧、课程考核评价单一的问题。为了解决这些问题,本文构建了以能力培养为导向的教学内容体系以及多元化的课程考核评价方法。教学改革的实践表明,学生的实践能力和自主学习能力都有所提高,能力导向发挥了较明显的作用。

关键词信息素养;计算思维;信息化;计算机课程体系

1引言

随着信息化的快速发展和网络的迅速崛起,信息力将在战斗力生成中发挥主导作用[1]。信息优势已经成为争夺制空权、制海权、制陆权的前提,激烈的信息领域斗争对官兵的信息素养能力提出了更高要求。计算机类课程对信息素养的培养至关重要。按照陆军装甲兵学院2020年新版人才培养方案设置,计算机类课程主要包括:大学计算机基础、Python语言程序设计、C语言程序设计、数据结构与算法、计算机硬件技术基础、计算机网络、数据库原理与应用等。如何提高军校本科学员的信息素养是当前军校计算机课程教学面临的新任务新挑战。本文深入分析当前计算机课程教学存在的突出问题,重点从课程教学内容体系设计、教学内容优化调整、教学模式创新应用、考核评价科学构建等方面开展研究与实践,并取得了很好的效果。

2存在问题

目前,计算机类课程教学与新时代新型军事人才培养目标、一流课程建设标准要求,还存在差距,主要问题如下:(1)课程内容耦合性不强。2017年军改以来,计算机类课程内容都是基于各专业独立论证设置,未从信息素养与思维能力培养体系打通贯穿,尽管课程内容设置几经优化,但仍存在明显弊端。课程教学内容衔接不畅,导致各课程定位层次不明;课程之间过于独立,缺乏顶层体系化设计论证,与后续专业课程对接不畅,支撑不够,未形成有效的“培养合力”,导致学员无法系统、高效地获取计算机知识体系,缺乏计算机应用能力、计算思维培养的连续性,无法有力支撑学员信息素养和创新能力深度培养。(2)对学员能力培养有待提升。培养学员的信息素养是当前军事院校计算机类人才培养的主要任务,耦合大学生信息素养基本要求,面向装甲兵初级指挥军官能力素质培养需要,培养信息意识、信息知识、信息技能、信息安全和信息道德,使学员具备较为完备的信息素养,满足各专业人才培养对信息素养的基本需要。相比而言,军校学员对计算机课程期待高但基础薄弱,自主支配学习时间不足。由于日常的军事化管理,其规范和制式课堂要求容易使学员困倦,而计算机类课程难度大,导致部分学员课程学习热情逐步降低,导致后期存在畏难情绪,创新度和挑战度还不够。(3)教学方法未成体系。近年来,结合新的教学理论和信息化工具的深入应用,计算机类课程教学尝试创新教学模式,研究探索设计创新性教学方法,但大多形式比较单一,内容不够丰富,仅针对某一知识点或某一节课进行教法改革创新,未深入系统地设计出适合计算机类课程共性和个性相结合的教学模式。(4)考核评价不够科学。传统课程考核评价方式往往只注重考核学员在课程结束时对知识点的掌握程度,评价方法单一且不客观,导致应试记忆倾向偏重,对能力考核考查不够,不利于实际问题解决能力的培养,也不利于信息素养的内涵提升,需要研究一套以能力培养为导向的计算机类课程教学考核评价方法。

3课程改革措施

依据目前存在的突出问题,需要遵循人才成长规律,坚持课内教学与课外实践一体化设置、课程教学与综合强化有效配合、理论学习与实践能力培养有机结合,严大纲课、精自设课、拓选修课,确保新型作战指挥能力目标高效完成。

3.1构建创新内容体系

计算机类课程教学内容需充分考虑计算机技术在现代军事应用中面临的新形势,紧密结合学员的专业和岗位需求,主要考虑两方面:(1)扩大学员应获得的知识、应学会的技能、应培养能力的深度和广度。(2)为后续课程和专业应用预备必要的知识和技能,培养计算思维,强化信息意识[2]。从这两个目标出发,优化课程内容体系改造,重点解决:“现实世界/实际问题(Reality)、抽象世界/模型构建(Abstract)、计算机世界/编程/软件实现(Software)”的R-A-S三界融合转换的一系列思维方法,将实战化教学、军事化教学、课程思政元素融入课程内容体系架构设计中,努力提高学员信息化素养、计算机应用能力和创新能力。

3.2调整优化课程衔接

目前军校计算机类各门课程知识和技术各有不同。在课程设置过程中,应充分考虑教学内容的衔接,从信息化发展趋势和军队人才培养的实际出发,以信息的获取、处理和应用为根本着眼点,使教学紧贴实战,培养学员真正掌握利用计算机工具来解决实际问题能力。打通信息处理流程,全方位覆盖和突出侧重点相结合,使课程无缝衔接,实现体系化、立体化和特色化。

3.3探索多样化教学模式

为了满足不同专业、不同层次学员的需求,研究探索构建一套针对计算机类课程特色的体系模式—“1+3+X”课程体系模式。共分为三个层次。第一层次是大学计算机基础,是全体学员必修的公共基础课程,主要进行计算机基础理论学习以及初步应用的基础教育。第二层次是初级应用层次,是本科学员必修的基础课程,包括计算机软件技术(涵盖程序设计课程)、计算机硬件技术(涵盖嵌入式系统)、计算机网络技术等课程,瞄准提高学员在军事领域和岗位任职过程中的计算机应用能力。第三层次是高级应用层次,包括若干选修课程,遵循适用性、灵活性、多样性的原则论证设置课程,以适应不同专业和岗位任职的个性化需求。“1+3+X”分层模式中各课程模块侧重点、知识层次、培养目标都不相同,但是每个课程模块中都会包含科普性知识、概念规则类知识、设计创造类、技能实操类、高级应用类、扩展延伸类等多种不同类型,综合教学内容及知识特点,探索每种课型的教学模式和教学方法[3]。根据课程类型对课程结构进行重组,创新教学方法手段,构建“知识、能力、素质”有机融合的“BOPPPS+在线实训平台”的线上线下混合式教学模式。坚持“教为主导,学为主体”,以学员为主、能力为本,不断深化信息化条件下的教学模式创新,大力推行基于BOPPPS模型下的翻转课堂、案例研讨、角色扮演、虚拟仿真等多元化课堂教学模式。倡导自主学习、协作学习、项目学习,推广专题讨论、小组研究等。结合在线实训平台,帮助学员快速提升动手能力、实战能力、解决问题能力,探索适应学员自主学习、自主管理、自主服务需求的智慧课堂,着力提高育人质效。

3.4构建课程考核评价方法

课程考核评价指标需全面、综合评价学员在课程学习过程中所表现出来的学习能力、实践能力、创新能力和应用能力[4]。针对军校课程特点,创新地提出构建面向“共性+特性”模块化的多元课程教学评价方法。构建面向计算机类课程共性评价方法:MOOC学习数据+雨课堂(学习通)(课前、课中、课后)+大作业(实验报告)+课程期末考核(面向知识)。根据课程特点,考虑设计多种个性化、特质化的评价方法,主要包括:头歌(EduCoder)实训平台+机试考核(平时模拟+期末)+作品展示(学科竞赛)等。同时,利用雨课堂、学习通、EduCoder线上实训平台等信息化系统自动采集学员全过程学习数据。教员根据学习行为数据实时调整教学策略,实施个性化、精准辅导,最终实现“基于数据统计分析的精准教学设计”,提高教学效果,提升培养质量[5]。

4教学改革实践效果

在2021年秋季计算机程序设计类课程开展教学改革实践,充分发挥学员积极性、主动性,积极引导学员利用所学知识解决实际问题,取得了较好的效果。(1)学员动手实践能力提高了。开课前,利用雨课堂开展问卷调查,共有121人投票并成功提交,感兴趣且有信心的有85人,约占71%,比较感兴趣但有畏难情绪的有35人,占29%,学习热情高涨;具备一定编程经验的有22人,占18.2%,参加过学科竞赛的有14人,占11.5%,未独立完成编程项目实训任务的有85人,占70.2%,学习基础比较薄弱。课程结束后,69.6%的学员表示教改效果好,25.2%的学员表示动手实践能力有明显提高。学员自我评价能够较为熟练操作计算机编程有111人,约占91.73%。懂得设计流程图、能读懂例程但编程有一定困难的只有10人,约占8.27%。(2)自主学习能力显著提高。利用实训平台定期实训项目,学员利用课余时间自主完成,完成率达91%,优秀率为86%。学员课后时间能独立完成教员的编程任务,C语言人均完成达81项(其中最少50项,最多153项),Python语言人均60项(其中最少46项,最多101项)。统计分析结果显示,93.1%表示实训平台很好用,可以自主测评,实时检验学习效果。(3)能力导向发挥作用较明显。试点班考核包括雨课堂、学习通、大作业、Educoder实训平台、笔试、机试等多个环节,注重强化过程、强化能力导向。平时成绩以过程性考核体现,大作业考核程序设计流程的全过程。除平时课前预习作业、课后练习作业外,利用Educoder实训平台组织上机实验突出提升实操编程能力。终结性考核突出体现能力考核,闭卷笔试重点考查对编程语言基本知识掌握程度。增加机试考核环节,依托Educoder在线编程实训平台考查现场限时编程能力,重点突出对分析、调试、设计、应用的能力考核。考核题目来源于实际生活,除考核设计方法外,还增加结构化程序设计、模块化程序设计思想、代码规范性、工程规范性等方面考查。问卷结课统计,自评超过70%表示编程解决问题有显著提升。在最终机考中,试点班总体优秀率高达45%,优良率达64%。虽然教改取得了一定的效果,但仍有一些问题需要深入研究:如何提高学员的自主学习和自主管理能力;如何提高学员的信息素养和创新能力;如何发挥能力考核的多元化评价的指挥棒作用。

参考文献

[1]张策,吕为工,李剑雄,等.计算机体系结构类课程的线上参与式研讨型教学.计算机教育,2021(01):8-12

[2]戴华,周小强,王勇智,等.面向应用型人才培养的计算机类课程体系建设探索.电脑知识与技术,201814(24):166-167

[3]吴磊,方英兰.以培养学生能力为导向的计算机系统类课程体系的构建与研究.计算机教育,2017(03):48-52

[4]刘金江,李贺,马晓普,等.面向新工科的计算机科学与技术专业课程体系及实践教学改革.现代计算机,2021(14):100-103

[5]毕夏安,邢兆旭,胡溪,等.面向精准教学的教育大数据采集分析平台设计.软件工程,2021(09):48-50

作者:金传洋 张文阁 张国辉 王文博 单位:陆军装甲兵学院信息通信系