生物医学工程专业计算机文化基础课程教学改革与实践

常小红　张国鹏　李改霞　罗翔　姜晓旭　戎军艳

关键词：课程特点；计算思维；课程思政；混合式教学模式；考核评价

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）02-0109-03

生物医学工程专业是不折不扣的工科专业，属于电子、医学、计算机交叉专业。因此相较于医学专业学生来说，生物医学工程专业学生在大学期间要学习的计算机课程较多，对使用计算机的技术和能力要求也高。计算机文化基础课程是生物医学工程专业学生入学学习的第一门计算机课程，它是一门基础课，也是一门通识课。对于学生来说，计算机文化基础作为学生后续专业学习必备的信息技能和起点，无论是学习、科研、生活或者工作都是非常重要的。

随着计算机和网络技术的飞速发展和普及使用，计算机文化基础的教学出现了许多新的机遇和诸多挑战，主要表现在：学生有了更多的机会接触和学习计算机，学习该课程的起点发生了改变；新媒体、各种网络教育平台的出现使得教学环境也发生了改变；MOOC、SPOC以及翻转课堂等新的教学模式与传统教学方法手段的碰撞，使得该课程的教学模式和手段有了新的突破；课程思政背景下该课程的教学理念和目标产生了新的变化。面对这些机遇和挑战，如何更好地开展该课程的教学，提高教学效果，许多教学一线的教师进行了有益的研究和探索。文献[1]提出了多维一体教学模式，将“微教育”理念、微载体、教学环境、多元教学方式、教学评价和教学活动等组合在一起实施教学。文献[2-4]介绍了基于网络教学平台和传统教学模式的线上、线下混合式教学模式。文献[5] 介绍了任务驱动教学法在计算机文化基础课程的应用。文献[6-7]对计算机文化基础课程中如何融入思政进行了探索与实践。这些关于教学模式、教学方法、教学理念等的研究与探索都取得了一定的效果，对该课程的教学具有一定的指导意义。但是对于生物医学工程专业的计算机文化基础课程，教学内容如何设置、使用何种教学模式、如何评价考核才能更加有效的实施教学从而提升教学效果，仍旧有许多值得研究和探索的问题。

1 课程特点与现状分析

1.1 性质地位：专业基础课程

计算机文化基础是生物医学工程专业的基础课程，学完该课程后，学生将进一步学习程序设计、数据结构、微机原理与应用、医学图像处理等计算机相关课程。作为基础课程应该如何设计才能真正发挥其作用，这是非常值得深思的问题。

1.2 培养目标：夯实“三基”，培养信息素养

计算机文化基础课程的培养目标重在夯实“三基”，就是在学生原有计算机水平的基础上扎实学生计算机科学的基本知识、基本理论和使用计算机的基本技能，为后续学习计算机相关课程打下良好的基础。培养学生的基本信息素养，就是培养学生对信息技术的理解和领悟能力以及对信息技术的基本使用能力。该课程的教学重在引领学生进入计算机课程的学习中，激发学生学习计算机课程的兴趣和热情，训练学生的思维，培养学生使用计算机解决实际问题的基本能力，并为学生学习后续计算机相关课程奠定良好的基础。

1.3 教学内容：知识点多，模块跨度大

计算机文化基础课程几乎涉及与计算机相关的各知识领域，教学内容包括计算机基本概念、计算机系统、常用软件、数据库技术、计算机网络技术以及多媒体处理技术，甚至包括程序设计等内容。近年来，随着计算机技术的迅猛发展和应用普及，教学内容又增加了计算思维、大数据、物联网和云计算等新工科的内容。教学内容知识点多、散乱，各模块之间联系较少、跨度大，既要学生掌握基本知识，又要介绍新技术、新进展。教学内容既要考虑到深度，又要考虑到广度，看似简单的基础课程，实际上内容远非看上去那样简单，教学实践过程中各种细节繁多。而近年来，各大高校计算机文化基础课程的教学学时数却在缩减，内容增多和学时减少的矛盾正影响着教学。

1.4 教学方式：模式单一、效果不好

目前，计算机文化基础课程的教学多数还是采用“课堂讲授+上机实践”的模式。课堂讲授存在着满堂灌的现象，学生多处于被动接受的状态主动思考的机会较少。虽然教师有意识地和学生进行互动、讨论，但由于学生没有预习，知识储备不足，很难快速进入状态，教学效果改善不大。上机实践主要以学生动手操作为主，学生比较喜欢。学生通常建议所有课都在机房上，教师一边讲，学生一边操作，这种模式是否可行呢？一方面，这种模式受到師资和机房资源的限制。另一方面，虽然计算机文化基础课程实践性很强，但是理论也是很重要的，需要教师在课堂上讲清楚，讲透彻，尤其是对于生物医学工程专业的学生来说，不仅要知其然，还要知其所以然。因此，需要探索多元化的教学模式提高教和学的效果。

1.5 教学对象：有一定的学习基础，但较为薄弱

随着信息技术的普及，很多学生小学、中学就开始接触计算机，开始学习Word、PowerPoint等软件的使用，开始使用计算机网络，具有一定的计算机基础。经过近三年的学情调查来看，学生的计算机基础水平呈现出以下特点：1）多数学生对计算机感兴趣，喜欢学习计算机课程。2）多数学生接触过计算机但仅限于熟练地上网聊天，对计算机原理和技术并不熟练。3）接触过计算机的学生基本上都学习过Windows操作系统、Word、PowerPoint等办公软件，但是学习不系统，理论知识了解很少，实践操作不熟练；大多数学生对数据库知识、多媒体处理和程序设计接触较少，比较陌生。由此可见，大部分学生学习计算机课程热情比较高；对部分知识有学习基础但有差异；有一定的实践操作能力，但理论知识较薄弱。面对学生学情的主观、客观情况，如何实施针对性教学，需要教师精心设计。

1.6 教学理念：重技能培训、轻思维训练和素质养成

传统的计算机文化基础教学侧重软件工具技能培训，在软件快速迭代的大环境下，学生学习的工具技能知识还没毕业可能就已过时。学习知识固然重要，但从长期来看思维的训练和素质的养成，显然更重要。2012年国家教指委提出在训练学生应用能力的基础同时，也要重视培养学生计算思维能力。近年来高校的教师已经开始重视思维方面的训练，但是做的力度还不够。培养学生的信息素养和综合素质方面也有待加强。

2 教学改革与探索

2.1 梳理整合教学内容，注重思维训练和素质养成

知识、能力、素质构成了人生学习的整个过程，思维的训练和养成对于一个人来说也是非常重要的，计算思维是一种普适思维，人人都应该具备。根据生物医学工程专业人才的培养目标结合课程和学生的特点，同时考虑到学生后续要学习“高级语言程序设计”这门课程，因此在“计算机文化基础”课程内容设置上将程序设计部分的内容砍掉，保留其他内容并进行梳理整合，重新进行教学内容模块化编排，构建“知识、技能、思维”培养的内容框架。课程总体内容包括三个模块，整体设计思想是在学生理解计算机内部信息的表示、熟悉单机系统和网络平台的基础上，进一步高效学习数据处理和数据管理等内容，教学内容的设计融入新工科知识，注重计算思维的培养与塑造，具体设计见表1。

同时，教学中深入挖掘课程内容与思政元素的“触点”，将思政的隐性教育融入课程中，培养学生良好的信息素养和综合素质，引领学生形成正确的世界观、人生观和价值观。表2列出了主要课程内容以及挖掘的对应思政点。

2.2 充分利用网络平台，构建混合式教学模式

计算机网络的飞速发展正以前所未有的速度与力度渗透到人们工作、学习和生活的方方面面，学生思想活跃，接受新事物快，对于通过网络平台的学习方式喜闻乐见。将网络平台引入到教学中来，这是“互联网+教育”的一个具体实现，对于学生来说互联网的应用这是一个现身说法的事情，更加有助于学生理解课程中网络部分的内容。网络平台的“线上”教学方式，能够突破时间和空间的限制，给学习者提供更丰富多样的学习资源和学习形式；而传统课堂的“线下”教学方式，能够让教师和学生进行面对面的情感交流，让学生体会到教师的魅力，感受到课程的温度。

该课程探索了基于超星学习通、雨课堂两种网络教学平台与传统课堂相结合的混合式教学模式，主要的思路是课前、课后使用超星学习通，课中使用雨课堂。具体的实现模式如图1所示。

①课前：教师发布学习内容与课前测试，学生预习学习内容并完成测试，课前测试要求每个学生在规定的时间内完成，主要用于教师掌握学生的预习情况，根据学生反馈情况，教师调整教学设计和内容。这样一方面有利于教师在课堂上开展针对性教学和因材施教，一方面缓解了教学内容多和学时少的矛盾，同时提高了学生的自主学习能力。②课中：教师在课堂上对学生反馈的难点问题进行针对性的教学与讨论，并通过雨课堂进行测试，了解学生的掌握情况。③课后：教师发布实践作业、章节测试和拓展性的学习资料，学生完成实践作业和相关测试对所学内容进一步复习巩固，同时根据自己实际情况进行拓展学习，进一步提高学生的自主学习能力和创新能力。由此可以看出，构建的混合式教学模式大大提高了学生的参与度，真正做到了“以学生为主导，以教师为引导”，训练了学生的思维，提高了学生的能力，培养了学生的综合素质。

根据学期末开展的问卷调查来看，学生对这种混合式教学模式非常认可，如图2所示。

2.3 改革考核机制，综合评价学生学习效果

课程的教学模式发生了改变，相应的考核评价方式也应该随之变化。该课程传统的考核评价往往采用“平时实践成绩+期末笔试成绩”两部分成绩按照权重不同，形成课程最终成绩。这种考核方式考虑了形成性考核，但形成性考核的方式比较单一、评定标准较为简单、成绩区分度不大。期末笔试题目客观题数量所占比重较大，记忆性题目较多，综合性和應用性题目较少，主要考查学生对知识的掌握程度，没有考查出学生利用所学内容分析、运用和创新的综合能力。因此，现有的课程考核评价方式亟须升级优化，从而逐步建立起科学合理的标准化评价体系。

该课程改革后的考核评价仍旧包括形成性考核和终结性考核两部分，但分别对两部分的考核评价方式进行了优化，从“考核知识为导向”转变为“考核能力为导向”。主要表现在一方面加大了形成性考核的力度，丰富了形成性考核的形式。改革后的形成性考核主要包括实践作业、课堂实测、互动讨论、分组作业、章节测试和阶段测试等，涵盖了课前、课中和课后，线上和线下的每一个环节，调动了学生学习的积极性，从理论和实践两方面综合评价学生的学习效果，能够评价出学生的真实水平。另一方面终结性考核主要以笔试闭卷的方式进行，但考核题目加大了应用型和综合型题目的数量，主要考查学生运用所学知识解决问题的能力。

3 结束语

通过对计算机文化基础课程的特点、现状进行分析总结，重新梳理教学内容，构建“知识、能力、思维”的教学内容框架，树立培养计算思维和综合素质的教学理念，使用超星学习通和雨课堂打造线上线下、课内课外相结合的混合式教学模式，从多角度、多层次改革课程考核评价方式，让计算机文化基础课程真正发挥出基础课程的作用，培养学生使用计算机解决实际问题的基本能力，为学生后续学习计算机类相关课程打下坚实的基础。