“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系的构建

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　　[摘 要] 随着高等工程教育改革和产业巨大转型、升级，传统的应用型本科计算机教育已无法应对时代变革。将MOOC优质在线课程资源与现行计算机课程知识层次结构融合，构建了应用型本科工程类专业计算机课程体系，并提出了混合式教学模式创新、综合性实践教学设计、创新能力培养途径探索的思路，以适应当前国家工业2025和“互联网+”发展战略对工程类专业计算机能力培养的紧迫需求。
　　[关键词] “互联网+教育”;应用型本科;工程类专业;计算机;课程体系
　　[基金项目] 本文系2018年甘肃省教育厅高等学校科研项目“互联网+教育”背景下的应用型本科工程类专业计算机能力培养体系研究（2018A-245）的成果
　　[作者简介] 贵彩虹（1979—），女，甘肃兰州人，兰州交通大学博文学院副教授，硕士，研究方向：计算机应用和数据分析与挖掘。
　　[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）19-0283-04    [收稿日期] 2019-08-30
　　 经过改革开放40年来的努力，我国建成了世界上最大规模的工程教育体系，提升工程教育质量、推进工程教育改革一直在路上。源源不断的工科毕业生进入产业领域和相关行业，支持了我国经济的快速发展，为我国制造业、IT产业、高端服务业等创新发展提供了青春新动能，为我国成为世界基础设施强国和工程强国奠定了人才基础[1]。
　　“新工科”是高等工程教育为应对新时代全球形势、国内工程教育发展趋势和服务国家战略而做出的符合中国特色的高等工程教育改革探索[2]。自“新工科”提出以来，智能化和信息化成为“新工科”的重要特征之一[3]。基于“互联网+教育”背景的应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系是培养工程类专业学生的信息化与智能化的重要手段和渠道。
　　一、课程体系构建的思路
　　“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系紧紧围绕“新工科”理念的基本内涵和以产业需求为导向、学科交叉融合、面向未来主动布局、综合全面突出创新的四大特征[2]，结合甘肃的兰州交通大学、兰州理工大学和兰州交通大学博文学院三所应用型本科院校的工程管理、工程造价、测绘工程、水利水电工程、给排水工程、地理信息科学和城市规划等7个工程类专业毕业生及相关企业、行业就业质量的问卷调查，以及获取的“新工科”对应用型本科工程类学生的计算机专业知识需求建立的。该课程体系把“互联网+教育”看作“新工科”下教育发展的新范式，是主动把“互联网+”的思维融入现行教育教学全过程的部分探索，是“互联网+”与教育、供给和需求之间的深度耦合和“多维对接”。具体的构建思路是：遵循应用型本科工程类专业计算机能力渐进培养的规律，按照工程行业技术实施性工作需要的应用能力，融合MOOC优势，构建由通识教育课、学科基础教育课和专业教育课构成的三层立体化的课程体系，即不同层次对应相应专业不同岗位群的计算机能力水平，各层之间层层递进、环环相扣。包括计算机课程之间的合理设置和衔接、MOOC理论与课堂实践授课的优化分配，以及相应教学模式的创新、以工程项目为核心的综合性实践教学的设计和以实际工程能力培养为导向的教学科研相结合创新能力培养途径的探索。
　　二、课程体系构建的内容
　　（一）课程体系的建立
　　“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系由通识教育课、学科基础教育课和专业教育课三层构成（见下表）。
　　计算机通识教育的文化型课程定位是认知与理解计算机系统的基本知识、基本原理和基本方法，培养基本信息素养[4]。目前，许多应用型本科院校工程类专业对计算机通识课程的学时进行了压缩，为了在学时限制下满足工程行业和“新工科”对计算机共性应用能力的要求，采用开设“1+N”具有大学水准的计算机基础知识模块的方式进行培养，主要包括计算机系统基础知识模块、计算机基本应用技能模块、程序设计基本方法模块、信息技术及应用模块等，模块中需要适度引入新技术及其影响方面的内容，加深学生对新技术、新业态、新模式的理解，使学生能在一个较高的层次上认识计算机和应用计算机。其中，“1”为与原“大学计算机基础”课程（必修）对应的模块，加上几门重点模块（必修或选修），典型的重点模块为与原程序设计、数据库技术及应用、计算机网络技术及应用课程等对应的多个模块。“1+N”模块化是将一个基础的计算机单一教学内容和活动组合成主题式教学模块，每个模块都制定各自的教学目标，以深度优先方式组织教学内容，要么采用问题驱动的方法，缩小知识覆盖面，加强内容深度，或者以广度优先方式组织内容，给学生有关系统基础、问题求解基础等相对比较全面的介绍，每一模块的完成实现一项工程行业技术实施性工作职业岗位对人才共性的计算机能力要求，同时通过去重求精使各个教学模块前后衔接紧密，初步培养“新工科”对计算机教育提出的第一层要求，即着重对计算整体思维的培养。此层课程没有明显的专业指向性，一般在大学一年级开设，同时为了从大一就开始给学生树立专业意识和积累应用素养，工程类专业计算机理论课统一采用MOOC在线优质资源集中授课，实践课采用与实际专业项目案例紧密结合的混合式教学模式。
　　计算机学科基础教育的技术型课程定位是深入理解和掌握计算机基本方法，培养应用计算机技术分析解决问题的能力，以适应不同工程类行业需求的计算机技术，为今后的专业应用打下基础，并提高社会适应能力和职业迁移能力。该层课程包括专业基本技能课和新技术选修课。由于本课题针对是应用型本科的工程类专业，新时代对工程行业人才的程序设计能力、数据库技术、多媒体技术和计算机网络技术的要求由原来的学科专业基础技能已转变为大部分工程行业技术实施性工作的通识要求，所以专业基本技能课主要调整为与程序设计、数据库技术、计算机网络等专业应用深度结合的计算机软件和硬件技术课程（必修或选修），如计算机绘图、地理信息系统原理、遥感原理等、网页设计、CAD制图、BIM、计算机信息安全基础等。同时，还要开设新技术方面的选修课程，如人工智能、虚拟现实、大数据技术等。此层课程的教学模式可以实行学历教育与专业技术认证教育的结合，实现双证互通。例如结合全国计算机等级考试、各工程行业认证等，有利于学生通过学以致用来掌握从事工程行业技术实施性工作需要的计算机硬件或软件知识和最基本的应用技能。该层课程有比较明显的专业类指向性，同时具有很大范围的专业覆盖性，所以要利用优质的在线课程资源进行理论授课，并要同步开设相应的课堂实践课和试验实习，一是弥补在线教育无法替代常规课堂面对面教学的弊端，二是有助于让学生具备“新工科”对计算机教育提出的第二层要求，即计算问题求解的基础性思维和问题求解能力，通俗地说，就是可以利用某种语言工具，在某种计算环境中运行计算的表达并得到运行的结果。这种工程类学科计算机基础性的思维和能力培养非常关键，一般是在一年级下到三年级上開设相应课程，其犹如大厦的基石，基础坚实才可建高楼。 　　计算机专业教育的交叉应用型课程定位是面向专业的计算机应用能力培养，以培养学生直接上岗能力为出发点，强调的是学生综合的工程专业计算机实践应用能力。该层课程主要包括应用型本科工程类专业的计算机核心课程、实验实习及与实际项目结合的课程设计等，充分体现知识的高度细化及社会对人才专门知识的需求，并满足人才的个性化发展，增强就业竞争力。如果说通识教育课程和专业基础教育课程构成了金字塔的坚实底部，那么计算机专业教育课程就构成了金字塔的顶端，使学生在“融”的基础上达到“专”的水平。典型核心课程有：各专业的软件应用、空间数据库及挖掘、遥感数字图像处理、与专业结合的计算机仿真等计算机信息管理基础和计算机辅助设计基础方面的课程（必修或选修）。这层课程具有明显的专业特征，除了专业核心课程可利用在线MOOC资源外，应用型本科工程类专业要加紧培养自己的师资力量，将此类专业核心课程结合实际项目案例来建设体现自己学校和专业特色的优质课程，如鼓励教师对校内已有一定建设基础的优质课程进行MOOC改造或者选择一些能够体现学校特色的、有一定影响力、有一定发展前景的课程逐步融合MOOC进行全新的建设，同时要加强课程设计、实验实习的配套改革，实现“新工科”对计算机教育提出的第三层要求，即把复杂问题分解为简单的问题，获得综合性和专业性的问题求解思维和技术。
　　“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系不是对离散独立的课程简单的排序和堆积，而是把核心内容分配到各层，从而构建比较理想的课程体系。为了让此课程体系在应用到教学中时发挥出真正的作用，还需要促使学生对自己提升计算机知识水平形成正确认识以及评价，因此必须加强考核工作的改革：（1）加强对学生的理论考核，考核可主要依托MOOC线上考核系统和线下课堂里的过程型和阶段性考核。（2）对于学生专业应用技能的考核，可以借鉴第一种理论考核的方式外，将知识点划分成若干模块，实行技能的模块化考核。（3）对于综合能力的考核，可主要采用案例考核的方式。
　　（二）混合式教学模式的创新
　　“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系中的实践课教学提倡采用教学内容与技术实施型工作所需具备能力和素质、MOOC在线课程[5]、工程项目案例结合的新型混合式教学模式。此模式在把握“互联网+”时代背景的基础上，根据应用型本科院校工程类专业计算机的实际教学软硬件环境和现状，结合原有混合式教学的理论基础与建构原则，借鉴翻转课堂或者智慧课堂教学模式进行的创新设计。其混合的程度由应用型本科工程类专业可按照“轻度混合、中度混合、高度混合”三个级别循序渐进地在教学中进行不断的实践及创新研究，轻度混合是仅仅在已有的教学活动的基础上，融入一些翻转课堂的教学元素;中度混合是用翻转课堂或智慧课堂的教学活动去代替原有的教学方式;高度混合是从根本上在教学设计和规划时，将工程实践需求和MOOC应用深度结合来建构的新型教学模式。它由在线视频和课件学习、能监督的实体场所进行的实践教学、线上线下一体化的教学体验三部分组成，分为准备阶段、面授阶段、总结阶段、网络互评阶段四大模块，每一模块运行都离不开互联网平台（虚拟学习交流社区）的支持，互联网平台在不同模块提供不同的功能和服务。其教学组织由线上学习、课堂学习、线下总结构成，其中线上学习主要基于虚拟学习交流社区的学习资源，学习资源经教师按照每节课的培养目标和实践课需掌握知识点组织后进行任务分发，学生学习资源并完成任务后整理问题;课堂学习内容包括教师做课程知识点的梳理，并对MOOC的理论课做回顾与总结，再交由学生对实践课学习内容进行问题反馈，同时组建小组进行课上实操练习，最后，教师做重难点问题讲解，给出解决问题的方案并安排作业;线下总结就是做好强化盲点、知识梳理、完成作业和作业展示这四个环节的教学组织工作。
　　（三）综合性实践教学的设计
　　“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系强调“理论奠基，强化实践，重在应用”的理念，其实践教学要以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程项目为核心，以工程技术为主线，从行业岗位需求出发，依托校企合作，进行计算机综合性实践教学的设计，通过实践导引理论、理论实践一体化、工作与学习紧密联系，各个实践环节巧妙连接、环环相扣来培养应用型本科工程类专业计算机实践应用能力[6]。基于该课程体系的实践教学由实验、实习、课程设计、毕业设计四大环节构成。在具体的设计中，要充分考虑专业理论课程和实践课程之间的相互关系，以教学规律分解课程实践教学的目标，将分目标落实到实践教学的每一环节，然后把实践教学各个环节用实际工程项目整合起来，形成循序渐进、层次分明的体系，来提高学习效果和学生理论联系实际的能力。其中，实验环节包括工程类专业计算机专业基础课和专业课的配套实验;实习环节主要包括与计算机应用融合的工程类专业基础、专业综合实习、毕业实习等。课程设计包括工程类专业应开设的重在复杂问题解决的计算机综合性实践应用训练。毕业设计则根据学生就业需要和兴趣爱好，开设与计算机应用结合的多方向课题研究。另外，针对工程类专业毕业生就业单位与工程行业的较高相关度，可特增设校企联合的计算机相关实训课程，进一步增强学生工程实践能力和组织协调能力。同时，要及时充分地了解工程行业和岗位对学生理论知识和职业能力的需求，使学生实习实训的经验和收获能够学以致用切实体现在专业综合能力的提高上，并要加强实践课程教学资源建设，增加以能力拓展为核心的实习基地数量，注重因材施教、改进教学方式，不断深入推行基于“岗位需求、项目驱动”的实践课新型混合式教学模式的研究，充分调动学生学习积极性，激励学生自主学习。
　　（四） 创新能力培养途径的探索
　　将创新创业教育与新工科人才培养有效衔接，深化创新创业教育是应用型本科教育主動适应经济社会发展的要求，是推进应用型本科综合改革的重要内容，是全面覆盖与贯穿教育过程的素质教育[7]。“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系和新型混合教学模式更有利于应用型本科工程类专业探索将计算机应用技术作为必要辅助的以实际工程能力培养为导向的教学科研相结合的创新创业教育新途径，来促进将创新创业教育理念与新工科建设、人才培养方案和个性化培养融合，因此，除改革创新创业教育管理体制和机制、加强创新创业教育软硬件环境，建立健全创新创业管理工作制度、设置创新创业弹性学分、奖励创新创业成果外，还主要包括以下几个方面：（1）充分利用MOOC在线资源，完善创新创业课程体系，培养学生创新创业精神。（2）优化大学生能力训练方案，体现快速学习能力训练和学科交叉融合，突出“应用型”人才培养特色。（3）贴合实际工程项目流程，还原综合技能实训本真，从点滴中形成创新创业氛围。（4）建立以实际工程能力培养为导向的教学科研相结合的教师团队，指导学生开展研究性学习活动和课外科技活动，参加各项大学生科技作品竞赛活动。（5）探索创新能力指导过程评价指标体系，对能力训练方案的整体进展情况分段评价，做到全过程跟踪和相应调整，从而满足应用型本科工程类不同专业大学生的创新需求，最大限度挖掘和培育学生的内生动力，多层面调动学生参与度，使学生经历从认知到实践，从创新到创业的全过程，逐步接受系统完整的创新创业训练，全面提升学生创新意识与创造能力。 　　三、結语
　　“互联网+教育”背景下应用型本科工程类专业计算机能力培养课程体系的构建需要在教学实践中不断提炼和完善，同时逐步形成固化的成果，比如人才培养方案、课程教学大纲和教材等。新工科的建设对应用型本科工程类专业计算机能力培养的教学发展既是机遇也是挑战，其教学质量的提升不仅有利于培养学生在信息社会中必要的计算思维能力，而且有利于提升学生的融合创新能力。应用型本科工程类专业应该充分认识到计算机教学的重要性，在课时分配、课程体系建设、教学资源和条件配置等方面给予大力支持。
　　参考文献
　　[1]吴爱华，杨秋波，郝杰.以“新工科”建设引领高等教育创新变革[J].高等工程教育研究，2019（1）：1-7.
　　[2]孙英浩，谢慧.新工科理念基本内涵及其特征[J].黑龙江教育·理论与实践，2019（7-8）：11-15.
　　[3]赵永华，李志慧，贾洪飞.新工科背景下高等教育计算机课程教学体系改革[J].教育教学论坛，2019（27）：254-255.
　　[4]何钦铭，王浩.面向新工科的大学计算机基础课程体系及课程建设[J].中国大学教学，2019（1）：39-43.
　　[5]高玉兰，宋新伟，贾如升，汪万芬，柴陆修.地方应用型高水平大学实践教学改革初探——以给排水科学与工程专业为例[J].皖西学院学报，2016（6）：149-152.
　　[6]曾明星，周清平，蔡国民，王晓波，陈生萍，黄云，董坚峰.基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育，2015（4）：102-107.
　　[7]任宏伟，严珊.基于四位一体模式的工程管理专业创新创业实践教学研究[J].教育教学论坛，2018（34）：103-104.
　　Construction of the Curriculum System of Computer Ability Training for Applied Undergraduate Engineering Majors under the Background of "Internet + Education"
　　GUI Cai-hong
　　（College of Bowen， Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou， Gansu 730100， China）
　　Abstract：With the reform of higher engineering education and the transformation and upgrading of the industry， the traditional applied undergraduate computer education is not enough to deal with the change of the times. Combining the high-quality online course resources of MOOCs with the current computer course knowledge structure， the system of the applied undergraduate engineering computer curriculum system is constructed， and the thinking on the mixed teaching mode innovation， the comprehensive practice teaching design and the innovative ability training ways are put forward， which can meet the urgent need of the current national industry 2025 and the "Internet +" development strategy for the training of engineering professional computer capabilities.
　　Key words："Internet+education"; applied undergraduate; engineering majors; computer; curriculum system
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