新工科背景下对于计算思维的再认识与探讨_陈雪.pdf

2023年第22卷 第3期产业与科技论坛2023（22）3Industrial&Science Tribune新工科背景下对于计算思维的再认识与探讨陈雪王准【内容摘要】新工科教育改革是指推动传统专业创新优化，强化对人才计算思维的培养，以此促进人才跨学科成长，使其综合能力和综合素养得到提升，从而为我国经济转型奠定坚实的人才基础。了解新工科与计算思维的内涵，对新工科背景下的计算思维进行再认识，以此优化传统教学策略和教学模式，有利于新工科教育发展与优化，也能切实强化对新时代人才计算思维的培养，并以此构建素质教育新格局，从而形成具有我国特色的教育形式。【关键词】新工科;计算思维;人才培养【基金项目】本文为 2019 年度广东省高等教育教学改革项目“与创新能力和计算思维培养相融合的计算机基础教学模式改革的研究与实践探索”(编号:20191206666)、2020 年度广东省高等教育教学改革项目“新工科背景下网络工程专业科产教深度融合的路径探索与实践”(编号:20201224642)研究成果。【作者简介】陈雪(1982 12)，女，湖北公安人，广州工商学院副教授，硕士;研究方向:计算机应用、网络工程王准(1983 10)，男，湖南长沙人，广州工商学院副教授，硕士;研究方向:网络工程、云计算基于数字化经济而提出的新工科教育推动了人才培养模式创新，也进一步优化了传统学科布局。基于新工科教育理念探索新的人才培养过程，把握其内涵，找准人才培养着力点，可达成预期的教育目标，也能培养复合型人才，促进我国综合国力提升。传统人才培养过程缺少对计算思维培养的关注，基于新工科发展促进计算思维教学优化，加强对计算思维的重新认识，可真正构建中国式教育。一、相关概念(一)新工科的内涵。新工科与传统工科的区别在于“新”，新工科致力于发展新经济与新产业，因此人才培养视野也得以拓展。目前新工科致力于培养具有工匠精神的复合型人才。将新工科与传统工科进行有机融合，构建具有我国特色的学科专业模式，完善工科课程架构，强化校企合作，打造国际一流的工程教育，是新工科的发展方向。基于工科人才发展需要，创新教育理念与教育手段，依据国际前沿标准促进教学模式优化与创新，可打破传统专业边界，对课程进行重构，以此形成全新业态，促进人才培养模式和教育主体拓展，可适应目前的工业革命，构建现代化教育，推动我国工程教育回归工程范式。(二)计算思维的内涵。2006 年提出的计算思维是基于计算机科学基础概念而进行的一系列活动。基于计算思维多维度考虑相关问题，寻求最佳的问题解决办法，可提升问题解决的有效性和科学性，也能促进计算机执行解决问题命令，计算思维中的“计算机”泛指人工智能和人类。计算思维立足于信息和技术两个着力点，社会发展不能仅靠个人谋略，而应依靠群体力量，因此计算思维也应属于大众化思维，必须促进青少年积极提升计算思维能力，基于新工科发展需要促进学科交叉，可有效提升工科工作者解决问题的能力，也能促进大数据技术、云计算技术、物联网技术等有机优化。由此可见，计算机思维培养对国家发展和社会进步具有较为重要的价值和意义。二、新工科背景下对于计算思维的再认识(一)计算思维出现的时间背景。所有思维都是基于不同时代背景而提出的，不同时代发展方向与发展趋势不同，因此相应科学发展轨迹也会有所区别。全方位了解计算思维内涵，将其置于特殊历史背景中理解，可全方位得知计算思维的价值与意义。早期社会人们采用手工方式记录信息和存储信息，但人类的记录和分析能力有限，对信息的认知也有限。上个世纪 40 年代出现的计算机使信息记录和分析模式得以转变，70 年代后先进国家的计算机开始逐渐普及，相应技术也得到了质的提升。目前计算机已经成为人们不可或缺的第 3 条腿。借助计算机的最强大脑力量，信息科学发展十分迅速。随着计算机技术的不断优化和创新，信息加工模式也逐渐发生转变，人们对信息有了更深层次的了解。信息与资源同等重要，是推动国家发展和经济优化的内容。基于此背景提出的计算思维致力于提升信息处理能力。作为时代的产物，计算思维会以信息化角度重新看待世界，这也使得相应科学和信息技术走向新的发展阶段。(二)信息与计算间的有机关联。计算思维会在信息获取基础上强化对信息的理解，利用计算思维解决传统世界认知问题，立足于信息技术发展需要，推动科学技术创新和优化，可真正实现信息的有效利用，也能加强信息转换，强化对社会与自然科学的深入研究。传统人才培养模式中计算思维并未得到重视，这也使得计算机相关学科成为专业性较强的工具型学科。工具型学科与辅助型学科几乎相同，这种狭隘认知不利于科学技术的普及，更不利于提升人才的综合素养和综合能力。收集信息时加强对计算的重视和关注，利用计算手段对信息进行多元化处理，基于此形成的计算思维，才能推动学生全方面发展。计算思维的主要优势在于收集信息，计算功能只是其附加属性，分清主次，了解信息与计算间的有机关联，才能加强对其的正确认知。(三)计算思维以新角度看世界。综上所述，计算思维作922产业与科技论坛2023年第22卷 第3期Industrial&Science Tribune2023（22）3为全新思维，会以信息化角度重新认知世界，并以此打破传统思维认知模式。基于计算思维形成全新的世界观，有利于加强对能量的正确认知，也能促进能量与物质的相互转化，以此揭露事物本质，验证真理，可加强对客观世界与真实世界的全方位认知，也能基于逻辑思维加强对抽象形式的全方位了解。科学技术的不断发展与进步，使人们开始承认客观世界中真实信息的存在。信息并非物质，也绝非能量，很长一段时间内，信息都超出了人类的认知范畴，而信息技术的不断发展和优化，使信息价值得以凸显，信息背后传递和表达的概念也逐渐被人类所探知。计算思维可分析信息背后的规律与现象，也能加强对真实世界的客观认知。计算思维会从信息角度看待世界，了解世界，这也能促进人类加强对生物系统的进一步认知与理解。三、新工科背景下计算思维教学的实践策略(一)加强课程数字化改造，培养学生计算机建模能力。新工科背景下培养学生计算思维时，应致力于提升其信息提取能力，强化对其计算机建模能力的培养。新工科背景下，所有工科专业都经历了重塑和改造的过程，发展现代化教育时，既要对传统行业进行信息化改造，又要利用信息视野重新看待和认知世界。计算思维可颠覆传统生产与经济发展模式，以计算思维看待新的行业形态，转化教学思维，提升学生逻辑思维，加强对计算思维的针对性训练，有利于新工科专业发展，也能促进新时代学生成长为复合型人才。1 强化对理论基础课程的学习与认知。学生需进一步了解计算机逻辑与相关运算模式，对其硬件组成和操作原理进行全方位了解与认知，理解经典算法，才能了解物联网的核心概念。非计算机专业的学生强化对这一内容的学习，可以与专业人员进行无障碍沟通，也能确保实现新工科的教育理念，促进学生跨学科发展。2 利用经典建模案例，引导学生从多元角度了解问题，观察世界。进一步认知和了解计算机建模相关系统框图、机器学习模型，强化对相关应用案例的进一步阐述，促进学生从多元角度了解不同问题，能将计算思维应用于经济学领域中。例如，教师可以引导学生进一步了解目前共享单车的工作原理，并以此引导其了解如何将计算思维应用在实践生活中，以此拓展学生知识视野，引导学生进一步观察世界，这有利于学生计算思维的提升，也有利于学生计算机建模能力提升。3 了解计算机的具体应用思路。学生强化对计算机技术的全方位了解，教师根据学生的了解程度和个性特点，采用差异化教学，促进其个性化成长，有利于计算思维教学迈入新的发展阶段。不同学生个性特点不同，教师可在教学中采用分组教学模式，展开分层次教学，明确不同教学层次，并推动教学结构优化和完善。例如，可强化机器人实践、人工智能流程图等方面的技能培训，以此促进计算机技术融入专业领域实现理论课程与实践课程的均衡发展，促进学生在实践中全方位应用相关理论知识，可提升教学趣味性，激发学生主观能动性，吸引学生加强对计算思维的认知和了解，并积极提升自身计算思维能力。(二)构建现代化校园环境，提升灵魂工程师计算思维。提升学生计算思维，可为新工科全方面发展提供助力，新工科背景下强化对学生计算思维的培养，为学生构建良好学习环境，有利于教学工作展开，更能为拓展受教育者视野奠定基础。学校应从实践出发，加强对基础教育环境的创新和改善，致力于构建智慧校园，以此创新教学模式，完善数字化教学工具，促进学生利用现代化手段提升计算思维能力。教师要因材施教，根据学生个性特点进行分层次教学，才能改善应试教育弊端，促进素质教育发展。新工科对教师提出更高要求，教师应适应新时代教学理念，根据计算思维培养需要创新教学理念与教学模式。虽然素质教育的发展使教师由传统的指导者转化为引导者，但教师仍应辅助学生学习，也要根据学生个性特点对其进行针对性指导，才能促进学生的计算思维切实提升。不同教师综合能力不同，有的教师计算思维较强，有的教师计算思维较弱。新工科背景下智慧校园的建立，使教师计算思维备受各界关注和重视，学校应加强对教师的职业培训，增强教师计算思维能力，才能使其在教学中游刃有余地引导学生提升计算思维。创新教学方法和教学模式，有利于学生成长，也能促进传统教育模式的转变，更能有效拓展学生视野。例如，教师可在教学全过程中渗透计算思维，提升课程的综合性和系统性，以此强化信息传递，引导学生了解相关概念与理论，促进学生逻辑思维能力增强。引导学生积极参与学习，提升学生学习参与度，是提升学生兴趣的有效手段，但这也使教学难度加大，教师应加强与同行的沟通和互动，积极参与先进科研课题，了解先进教学模式，将计算思维全方位融入教学过程，使抽象化问题变得简单化和具体化，才能真正促进学生解决问题，促使学生形成良好的学习习惯。例如，教师可引导学生参加多元化科研项目和比赛，相关比赛可促进学生能力拓展，也能使学生深度理解信息化相关知识，并了解自身薄弱点进行针对性提升。教师的成长需要学校和社会共同关注，政府也应为教师职业培训提供助力，可构建教师培训职业化平台，不断上传优秀教育理念和宏观政策指导信息，以此引导教师强化对计算思维的重视和关注，促进其综合素养和综合能力提升。(三)完善智能化教学工具，全方位训练计算思维。培养计算思维需将理论教学与实践教学有机融合，并引导学生在学习时不断发现问题、解决问题，这样才能有效提升学生计算思维。课堂教学时间毕竟有限，教师应利用智能工具引导学生强化对碎片化时间的利用，引导其随时随地学习计算思维相关知识和理论。教师可利用微课和线上教学平台，加强对教学资源的进一步管理和完善，并以此加强与学生的有效互动，了解学生个性特点和薄弱点，对其进行针对性培养。教师可引导学生自主预习计算机相关课程，也可根据学生预习情况，科学展开课堂教学，并在课堂中汇总学生学习思路，总结教学中的重点和难点，以此提升互动的有效性和科学性，将计算思维全方位融入专业课程。在线上线下混合式教育开展过程中，教师要利用互联网拓展教学广度，加强与学生的实时互动，并利用网络打破时间和空间限制，引导学生学会自主学习。计算思维训练是一个长期且复杂的过程，相关知识更新速度较快，教师在教学过程中也要考虑教育内容的实用性。例如，教师可引导学生利用 Python 处理信息问题，通过编程高效处理办公数据，帮助学生解决工作和学习问题，促进教学广度拓展，使学生加强对计算思维的重视和0322023年第22卷 第3期产业与科技论坛2023（22）3Industrial&Science Tribune应用型本科院校工匠型技术技能人才培养的对策思考刘晓雯【内容摘要】分析我国“技术技能型人才培养”目前存在的问题，探究应用型本科院校工匠型技术技能人才的培养途径，通过社会主义核心价值观进行正确的引导、校企文化相互渗透、开展多种职业道德教育活动、搭建创新创业教育协同平台、打造“双师型”师资队伍培养途径，促进工匠精神品质的养成与提升，同时指出了培育途径实施中的困难并提出了解决方案。旨在为我国从制造大国迈向制造强国、推动我国制造品质革命提供强大的“匠人”。【关键词】应用型;本科院校;技术技能人才;工匠精神【基金项目】本文为 2020 年度河北省人力资源社会保障研究课题一般项目(编号:JRS 2020 3170)研究成果。【作者简介】刘晓雯(1983 8)，女，河北唐山人，唐山学院副教授，硕士;研究方向:应用型人才培养“工匠精神”在本质上是一种职业精神，由从业者的职业价值取向引导其行为，主要体现在职业道德、职业品质和职业能力三个方面1。中国制造 2025 背景下，“工匠精神”的培育与变革尤为重要。应用型本科院校作为工匠型技术技能人才的主要培养基地，其传统的人才培养模式亟需随之变革，为我国从制造大国迈向制造强国提供强大的人才支撑。一、我国技术技能型人才培养的现状我国由制造大国走向制造强国，落实在产品质量的提升上，而究其本质在于高素质人才的培育2。经调研发现，目前我国“技术技能型人才培养”存在如下问题。(一)我国制造产业的从业人员众多，但却无法满足企业“用人”的需求。究其根本，在于我国从事制造产业的人员在校学习的时间不足。经调研和统计，我国制造产业从业者受教育的时间比美国要短 4 年左右3。制造产业从业人员普遍存在综合素养不高的现状，在专业知识、实践能力、职业素养等方面无法起到“领军”的作用，不足以支撑并推进制造业的转型升级。(二)“产学研用”的联合协作不够紧密。主要体现在两个方面:一方面，在校学生的课程缺少面向企业实际需求的实践环节，一些应用型本科院校培养出来的学生普遍理论联系实际能力差，缺乏主动发现问题、合理提出问题、独立解决问题的能力;另一方面，教师从事的科学研究没有以市场为目标，不能满足企业的实际需求。教师的科学研究成果与企业的实际需求相脱离的现状，使其多年的科研成果无法转换为现实的生产力。(三)在从业人员的继续教育与培养中，企业的作用没能充分发挥出来。现有制造企业用于员工培训的费用较少，大部分一线操作工人和技术研发人员没能得到阶段性的技能关注，并激发其主观能动性，促进其积极自主学习计算思维。传统的教学方法较为单一，而计算机课程涉及面积广，因此，教师应进一步创新教学方法，提升教学的灵活性，利用情境教育法、任务驱动法、问题教育法、合作式学习等教育模式，引导学生围绕相关任务展开学习，从而促进学生加强对抽象问题的正确认知。以数据交换与路由课程为例，虽然数据交换与路由课程相对简单，但知识点构成十分繁琐。因此，教师可立足于网络工程专业课程发展需要，将其知识点进行分解，并引导学生进行分组合作学习，以此促进班级内形成良好的教与学氛围，并帮助学生完善知识架构，提升其学习能力和解决问题能力。四、结语围绕学生发展需要促进计算思维教学改革与优化，是新工科发展的必然途径，也是促进素质教育发展的有效手段。加强对新工科的深入认知和了解，基于计算思维教学发展需要创新人才培养理念与培养模式，可促进学生个性化成长。深入理解新工科内涵后，加强对计算思维价值与意义的认知，可探索全新人才培养途径，优化人才培养结构，并以此为基础构建智慧化校园，推动计算思维惠及不同专业、不同学生。【参考文献】1 文雪巍，葛雷，单晓光 程序类课程线上线下混合式教学创新模式研究J 哈尔滨职业技术学院学报，2021，4:2123 2 王飞，马宇昊 新工科背景下产教融合混合式教学模式的探索与实践 J 安阳工学院学报，2021，20(6):107 108 3 周立亚，段文贵，何熙璞，刘丽，许雪棠，徐远金，王凡，陈培灿，郑礼婷，李香，王艺频，杨红“新工科”背景下广西大学化学类专业创新型人才培养的研究与实践J 大学化学，2021，11:1 4132