本科实验、实践教学改革研究项目 - 图文

三、立项依据

项目研究意义和应用前景 大学计算机是非计算机专业学生开设的第一门计算机基础课程，属于通识类文化教育课程，主要涉及计算机文化素养、基础知识层面、计算机应用技能层面和创新实践方面诸多内容，是学习其他计算机相关技术课程的重要基础课。面向大一新生，计算机知识基础层次不齐，不同专业的计算机需求也有较大差异，当前赋予大学计算机课程太多的“责任”。所以，大学计算机课程涵盖内容广，实践中多注重技术与应用，却忽视了应该作为根本的计算思维的教学。转变教育理念，以提高计算思维能力，培养数字化生存智慧为目标，把计算思维作为非计算机专业计算机基础教学的核心任务意义深远。 探索由计算机知识的传授转变为基于知识的思维传授，以思维带知识，深刻体现基于计算技术/计算机的问题求解思路与方法，将多年来一直沿用的高级程序设计语言C语言教学，变更为具有时代先进性的Python语言，更新教学内容，丰富教学手段，改进教学方法、教学设计，强化综合性实验教学，注重综合评价。通过教学改革，激发学生对计算机科学知识的求知欲望，通过“普及知识——激发兴趣——创新应用”的递进提高模式，培养其应用科学计算分析问题和解决问题的积极性，进而培养非计算机专业学生的创新能力，深化学科交叉融合，更好地为未来应用计算机进行专业学科的研究与创新奠定坚实的基础。 应用基于MOOC/SPOC的大学计算机课程翻转课堂教学模式，将计算机应用技能相关知识作为在线课程上机自学内容，教师通过学习平台答辩指导，统一增加授课学时之外的开放上机实验机时，学生自我安排掌握进度，不仅可以提高学生自主学习主动性，提高实验设备利用率，大大提高了学生实践动手能力。 计算中心实验室设备利用统计分析，2016年浑南校区实验室微机利用率仅有40%不到，而南湖校区的实验室利用率相对较高也只为67%，虽然存在上机实验课程时间比较集中，造成排课冲突和机位严重不足，同时又表现出了多时段的设备空闲，造成严重的设备闲置浪费，仍然有更多的设备利用潜力可以挖掘。结合慕课教学方法，运用MOOC/SPOC数字化课程资源，增强实践教学环节的个性化教学，加大设计性、创新性和综合性实验教学比例，引入案例式教学理念，给学生以自主性上机实习的动力。针对大学生手机使用过度，但上机实习

却明显动力不足、意愿不强等现实问题，正确引导大学生对于移动式学习工具的使用，通过开放实验管理平台，实施开放预约实验的做法，让学习自主学习上机实验，不仅可以有效避免和缓解上机实验课程时间比较集中造成机位冲突，又存在多时段的设备空闲，造成严重的设备闲置浪费的矛盾，大大提高设备使用率，还可以有效激发学生课外学习的兴趣。这种基于新兴开放式网络在线慕课数字化教学与开放实验相结合的教学模式值得其他学科借鉴分享。 同时，项目还将针对目前学校实验系列人员没有资格带实验的管理机制与现状，造成实验人员没有真正参与实验教学积极性的问题，结合开放性实验教学与管理机制提出相应措施，以充分调动实验系列人员积极性和主动性，共同为学校学科建设、人才培养，以及实验资源充分利用发挥其应有的积极的作用。 项目还将在调研相关兄弟院校，以及系统分析我校各学科、专业培养目标和培养特色的基础上，分析各学科与计算机科学与现代信息技术的交叉渗透关系，梳理各学科培养计划中所开设计算机专业课程及存在问题，为学校非计算机专业计算机科学教学内容承载，以及与大学计算机课程的内容承载关系辩证，提供科学的、系统的参考依据，并将改革思想最终在大学计算机课程教学改革与实践中得以落实。本课题的研究成果与推广实践，将有效推动全校非计算机专业计算机科学知识内容的教学反思与改革深化。 “国家级计算机教学示范中心”是学校四个国家级实验教学示范中心中唯一面向全校学生提供实验教学服务中心，开放性实验教学改革必须走在前列。各项研究成果的落实将更好地发挥示范中心的引领和示范作用，有效推动学校非计算机专业计算机教学研究与实践水平，推动学校其他学科实验教学改革的深入。项目还将通过论文方式，向其他院校推广介绍，提高学校示范中心的辐射作用，应用前景广阔。

四、项目实施方案与实施计划【重点考察内容】

1.具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题 改革内容： （1）完成基于Python语言的面向计算思维的大学计算机课程体系建设改革方案； （2）建立基于MOOC/SPOC教学模式的自主学习内容体系，与自主开放上机实验相结合的教学模式，同时增加课时外开放上机实验机时等系列措施方案； （3）提出基于虚拟现实技术应用的前沿性信息技术发展的师生应用体验计划，有效提高浑南校区新建成的虚拟现实技术应用实验室的资源管理与利用方案； （4）调研学校非计算机专业各学科计算机科学技术相关课程设置情况，结合目前计算机科学与技术对其他各学科交叉、渗透、融合发展趋势，提出学校设立非计算机专业计算机科学与技术教学指导委员会的必要性与可行性分析报告。 改革目标： （1）实现面向计算思维的教学理念的转变与非计算机专业大学计算机课程内容体系的改革。将具备时代先进性的Python语言的灵活性，简单而有效的针对机器学期任务的算法，独特的机器学习功能库，以及在云计算、大数据，移动互联网领域的应用特点揭示出来，有效激发大学生自主学习主动性，促进大学生计算思维能力与实践能力的提高。 （2）作为国家级实验教学示范中心，首先要在管理和运行机制改革中走在前列，本课题将结合计算中心面向全校非电类各专业计算机课程实验服务的现状，完善本中心实验室对学校开放实验管理机制，充分调动实验技术人员深入参与实验教学指导的主动性和积极性，进一步提高数字化教学资源与实验设备的科学管理和有效利用水平。 （3）设立非计算机专业计算机教学指导委员会，切实加强各学科与计算机科学的交叉融合，推进学校非计算机专业计算机教学有效监督机制形成。有效评估非计算机专业计算机教学的培养计划与目标任务，更好地研究利用计算机科学与技术及

学科发展新概念、新理论、新方法、新技术，提高各学科培养效果与富有创新精神和实践能力的人才培养目标达成度。 拟解决的关键问题： （1）基于Python语言的面向理工类、文管类不同学科计算思维的理论渗透，以及以虚拟现实技术为切入点的计算思维引导实践综合案例设计与实验教学引入； （2）基于MOOC/SPOC的知识、技能类相关计算机教学内容的自主学习模式与数字化教学资源的建设，以及相应开放性上机实习管理模式实施； （3）破解实验系列人员深度参与实验教学的管理机制问题； （4）关于建议学习设立非计算机专业计算机教学指导委员会的一系列相关问题。 2.实施方案、研究方法、具体实施计划（含年度进展情况）及可行性分析 实施计划、年度进展 （1）2017.10-2017.12 完成面向计算思维的大学计算机课程体系建设方案；确认基于Python语言的，面向理工、文管不同学科理论教学、实验教学内容体系； （2）2017.10-2017.12 提出基于虚拟现实技术应用的前沿性信息技术发展的师生应用体验计划，有效提高浑南校区新建成的虚拟现实技术应用实验室的资源管理与利用方案，联合学校“国家级岩石力学虚拟仿真实验教学示范中心”，提出虚拟仿真实验管理平台共享方案、教学资源建设（购买或自建）具体方案及技术支撑与维护方案； （3）2017.10-2018.6 确立基于MOOC/SPOC教学模式的自主学习内容体系与自主开放上机实验相结合的教学模式，撰写开放实验、课时外开放上机实验管理措施方案，提出实验技术人员参与实验教学与实验指导的具体可操作性方案； （4）2017.10-2018.6 调研学校非计算机专业各学科计算机科学技术相关课程设置情况，提出学校设立非计算机专业计算机科学与技术教学指导委员会的必要性与可行性分析报告； （5）2018.1-2018.12 撰写开放实验管理与服务保障机制论证报告，充分调动