培養(yǎng)人才，在改革創(chuàng)新的潮頭揚(yáng)帆遠(yuǎn)航
——北理工計算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊人才培養(yǎng)創(chuàng)新改革紀(jì)實
發(fā)布日期：2016-10-20 供稿：黨委宣傳部 馬瑤、王征 計算機(jī)學(xué)院 攝影：計算機(jī)學(xué)院
編輯：馬瑤 審核：包麗穎、藺偉 閱讀次數(shù)：
在這個“不懂電腦”已屬稀奇的時代，高校如何在“一流人才”培養(yǎng)的過程中，使學(xué)生具備一流的計算機(jī)科學(xué)素養(yǎng)和運用能力，是一項看似容易，但必須潛心修煉的“真功夫”。
針對大學(xué)生在學(xué)習(xí)計算機(jī)基礎(chǔ)課程中的一系列問題，北理工計算機(jī)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊（以下簡稱“團(tuán)隊”）堅守“三尺講臺”二十載，立足人才培養(yǎng)，持續(xù)教改創(chuàng)新，開創(chuàng)計算機(jī)教學(xué)的“虛擬實驗”模式，引領(lǐng)高校計算機(jī)公共課教改潮流，以大規(guī)模在線教學(xué)“獨步”全國，在“小屏幕”上做出“大文章”，是一支具有人才培養(yǎng)“真功夫”的一線教學(xué)團(tuán)隊。
“培養(yǎng)人才，研教結(jié)合下苦功解決問題！”
計算機(jī)教育是人才培養(yǎng)的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，計算機(jī)基礎(chǔ)課程在我國已經(jīng)開展了30余年，但是如何為該課程體系配套科學(xué)有效的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是長期困擾國內(nèi)外計算機(jī)教學(xué)的難題。在傳統(tǒng)教學(xué)中，芯片無法拆開講原理，信息“流動”難以呈現(xiàn)，“看不見摸不著”，長期以來的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)都被實踐或?qū)嵱?xùn)所代替，這直接影響了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。
教改創(chuàng)新必須腳踏實地解決人才培養(yǎng)中的實際問題，還要下苦功夫。針對問題，團(tuán)隊立足自身想辦法，團(tuán)隊帶頭人、北京市教學(xué)名師、計算機(jī)學(xué)院李鳳霞教師作為學(xué)院在“虛擬現(xiàn)實與仿真計算”方向的學(xué)科帶頭人，帶領(lǐng)大家充分發(fā)揮在學(xué)科領(lǐng)域的研究優(yōu)勢，充分將科研成果與教學(xué)工作相結(jié)合。自2011年開始研究《大學(xué)計算機(jī)》課程的實驗教學(xué)方法改革。團(tuán)隊全體成員和實驗室的30多名研究生，歷經(jīng)兩個寒暑夜以繼日的研究和實踐，不僅創(chuàng)新性的設(shè)計開發(fā)了18個虛擬教學(xué)實驗，還于2013年將全套實驗課程資源出版，創(chuàng)建了該《大學(xué)計算機(jī)》課程的虛擬實驗體系。
充分發(fā)揮科研優(yōu)勢構(gòu)建的虛擬實驗教學(xué)模式，以直觀、簡潔、交互性強(qiáng)的優(yōu)勢，極大突破了計算機(jī)教學(xué)的瓶頸，輸入簡單的指令，執(zhí)行簡單的操作，信息的流動、數(shù)據(jù)的處理便躍然屏上，生動的仿真頁面真正實現(xiàn)了寓教于樂，成為連接課上與課下的紐帶，加強(qiáng)了學(xué)生對計算思維的認(rèn)知。
虛擬實驗工場
計算機(jī)學(xué)院2012級學(xué)生李念說：“在沒有虛擬實驗配合計算機(jī)公共課前，信息的流動存在我們的空間想象中，正如一千個人眼里有一千個哈姆雷特，對信息可意會不可言傳的理解可能出現(xiàn)偏差。現(xiàn)在有了配套的實驗資源庫，更直觀、精確地為我們展示了計算機(jī)科學(xué)的基本理論和系統(tǒng)概貌。”
理念前瞻，技術(shù)先進(jìn)，團(tuán)隊立足北理工，憑借教學(xué)科研“雙重實力”，大膽將虛擬現(xiàn)實、計算機(jī)仿真等多種媒體融合的現(xiàn)代教育技術(shù)巧妙運用于教學(xué)研究和實踐之中，在“虛擬實驗”和在線教學(xué)的實驗支持方面開國內(nèi)外之先河，這在全國計算機(jī)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域引起了極大關(guān)注，至今已有近百所高校陸續(xù)采用了這套實驗體系。
對北理工的虛擬實驗，北京工商大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院趙霞副教授如此評價：“虛擬實驗拯救了計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)，不僅使非計算機(jī)專業(yè)的計算機(jī)課程變得易教易學(xué)，同時也為其它基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的實驗教學(xué)提供了改革思路。”參與虛擬實驗設(shè)計開發(fā)的計算機(jī)學(xué)院趙三元老師這樣分享自己的體會：“虛擬技術(shù)支持了課程的難點解析、重點演示。我們青年教師在實驗的設(shè)計與開發(fā)過程中研究教學(xué)、深挖技術(shù)，當(dāng)我把復(fù)雜的‘進(jìn)程管理’用可視化的方式設(shè)計成虛擬實驗的時候，有意外收獲的驚喜。”
2014年，團(tuán)隊獲批國家級“大學(xué)計算機(jī)虛擬仿真實驗教學(xué)中心”。團(tuán)隊改革深化的腳步始終不停歇，虛擬實驗從一門課已擴(kuò)展為多門課，并建設(shè)了“虛擬實驗工場”網(wǎng)上平臺，通過該平臺，得以支持更大范圍的慕課教學(xué)，成為國內(nèi)外首創(chuàng)的在線虛擬實驗支持平臺。團(tuán)隊所開設(shè)的《大學(xué)計算機(jī)》課程也成為中國慕課平臺上首先采用在線虛擬實驗的課程。憑借“虛擬實驗”，北理工已經(jīng)成為國內(nèi)高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)改革的引領(lǐng)者。
“這件事做起來要比說起來難得多，一是要有一線教學(xué)經(jīng)驗的教師支持，二是要有虛擬仿真科研經(jīng)歷的開發(fā)團(tuán)隊，兩者缺一不可。” 負(fù)責(zé)虛擬實驗開發(fā)的計算機(jī)學(xué)院陳宇峰老師是這樣理解腳踏實地下苦功解決問題的。
“創(chuàng)新是教育教學(xué)的基石，改革是計算機(jī)公共課的生命”。每每談及這一團(tuán)隊堅守二十年的理念時，李鳳霞教授總是感慨而自豪：“信息時代的高速發(fā)展提升了高校各學(xué)科對計算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的需求，這就注定了計算機(jī)基礎(chǔ)教育教學(xué)不能墨守成規(guī)。無論是教學(xué)理念還是教育技術(shù)，無論是課程體系還是教學(xué)內(nèi)涵，不斷改革和創(chuàng)新計算機(jī)公共課教育是我們的主題乃至計算機(jī)教育的生命”。
“以人為本，讓學(xué)生享受最先進(jìn)的教學(xué)模式”
“互聯(lián)網(wǎng)+”時代席卷全球，極大改變了人類獲取信息和學(xué)習(xí)的方式，大學(xué)生群體更是首當(dāng)其沖。因此，教育教學(xué)模式不可阻擋的發(fā)生著前所未有的變化，慕課（MOOC，massive open online courses）在線教學(xué)模式席卷全球，“后MOOC”時代——小規(guī)模限制性在線課程SPOC（Small Private Online Course）接踵而至。
培養(yǎng)人才必須“以人為本”，大學(xué)生學(xué)習(xí)模式的新變化，要求高校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)必須不斷迎擊教育技術(shù)革命“一浪高過一浪”的洶涌大潮。讓學(xué)生始終能夠享受最先進(jìn)的教學(xué)模式，團(tuán)隊不僅要創(chuàng)新不輟，還要打造一流。
早在2005年，團(tuán)隊便開始了對網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的探索，將在線討論、在線教學(xué)管理、翻轉(zhuǎn)課堂等新概念引入到教學(xué)實踐中，所建設(shè)的“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐平臺”開創(chuàng)國內(nèi)高校之先河，每年3000多人參與學(xué)習(xí)的北京市精品課程《C語言程序設(shè)計》率先在該平臺上線，形成了北理工的網(wǎng)上學(xué)習(xí)社區(qū)，顯現(xiàn)了“前慕課”的特點。
在之后的建設(shè)中，該平臺逐步匯聚了北京市精品教材、國家級規(guī)劃教材、各種思維訓(xùn)練題庫、各種在線評測插件，逐步建設(shè)了獲評教育部“質(zhì)量工程”的《C語言程序設(shè)計》國家級精品課程、國家級雙語示范課程、國家級精品資源共享課程。值得一提的是，團(tuán)隊始終“放眼天下”，國內(nèi)多所兄弟院校共享、引用平臺課程資源，團(tuán)隊還提供師資培養(yǎng)支持，在國內(nèi)形成了良好口碑和影響力。
創(chuàng)新是教育教學(xué)的生命力。當(dāng)慕課教育大潮席卷中國高校之際，團(tuán)隊又提出了“眾籌共享”的創(chuàng)新理念，使得北理工計算機(jī)的慕課教學(xué)在業(yè)內(nèi)“一呼百應(yīng)、獨樹一幟”。
2014年，教育部中國大學(xué)“愛課程”平臺正式上線，標(biāo)志著中國慕課教育的全面啟動，團(tuán)隊首期便推出《C語言程序設(shè)計（上）》，2015年《C語言程序設(shè)計（下）》《大學(xué)計算機(jī)》及《Python語言程序設(shè)計》陸續(xù)上線，四門課程不僅多次重播，單門課程學(xué)習(xí)人數(shù)超過13萬，單次課程學(xué)習(xí)人數(shù)超過4萬，4門課程累計學(xué)習(xí)人數(shù)超過30萬，其選課人數(shù)、學(xué)生的通過率、優(yōu)秀率在 “愛課程”上名列前茅。
做好人才培養(yǎng)，必須打造一流的教學(xué)。北理工計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)敢不敢接受“市場”檢驗？團(tuán)隊用自己的成績做出肯定回答。除了直接面向用戶提供課程教學(xué)外，謀劃如何拿下“大客戶”成為團(tuán)隊的發(fā)展戰(zhàn)略重點，即用北理工的優(yōu)質(zhì)課程和教學(xué)為兄弟高校的教學(xué)體系提供直接支持，通過對校外的教學(xué)服務(wù)與輻射，更加充分的體現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)教學(xué)的寶貴價值，并且在這樣的“市場化”的“教學(xué)相長”中，實現(xiàn)對教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)水平的再提升、再促進(jìn)。目前采用北理工《C語言程序設(shè)計》慕課課程的高校已達(dá)25所，采用北理工《大學(xué)計算機(jī)》慕課課程的高校已達(dá)63所，團(tuán)隊課程的影響力在全國慕課平臺中遙遙領(lǐng)先。
華北理工大學(xué)負(fù)責(zé)SPOC建設(shè)的張春英教授在一次全國性的大會上這樣評價：“我參與了北理工計算機(jī)慕課課程“講軟件”專欄的主講工作，在深度協(xié)同中改變了我們對計算機(jī)教學(xué)的認(rèn)識，學(xué)習(xí)了北理工的課程規(guī)劃思路、組織方法，提升了我們的師資水平和教學(xué)能力，深刻體會到借力名校與共享資源的優(yōu)勢”。
在潮流中保持獨立思想，才能成為弄潮兒。團(tuán)隊成員、計算機(jī)學(xué)院嵩天副教授這樣理解：“對我們而言，開設(shè)慕課不是追趕潮流，而是立足人才培養(yǎng)的客觀需要，通過這種方式表達(dá)教學(xué)改革觀點，打造一流的教學(xué)能力。例如作為國內(nèi)首個開設(shè)《Python語言程序設(shè)計》課程的高校，通過慕課上線，我們可以把北理工先進(jìn)的教學(xué)觀點、教學(xué)思路及教學(xué)改革理念傳播到更廣闊的范圍”。
創(chuàng)新的道路從來不是人云亦云、盲目跟風(fēng)的。對于“慕課大潮”，團(tuán)隊始終保持冷靜思考和正確選擇，抓住“大規(guī)模、在線、開放” 的本質(zhì)，形成自己“眾籌共享”的創(chuàng)新思路，追求一流。“眾籌”支持更大規(guī)模的師生自愿參與，“共享”支持在線學(xué)習(xí)社區(qū)的良性發(fā)展。例如《大學(xué)計算機(jī)》課程團(tuán)隊8位成員中就有3位外校老師參與共建，而課程中特設(shè)的“百家視點”欄目，通過邀請各高校老師主講，一舉建成覆蓋一百多所高校、295名教師的“大學(xué)計算機(jī)課程群”工作組，北理工有效凝聚國內(nèi)高校計算機(jī)教學(xué)主流力量的同時，塑造出以名校引導(dǎo)、互通有無、博覽眾長的格局，北理工居于格局中心。
在創(chuàng)新中砥礪前行，不斷追求一流的計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)，正在扎實服務(wù)于北理工人才培養(yǎng)的宏偉藍(lán)圖。
“強(qiáng)基固本，教師隊伍是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵！”
任何事業(yè)都離不開人，人才培養(yǎng)更離不開一支兢兢業(yè)業(yè)、奉獻(xiàn)育人的一線教師團(tuán)隊，抓好教師隊伍建設(shè)，始終是計算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊的重中之重的基礎(chǔ)工作，不僅要保持好授業(yè)解惑不輟的高水平教師群體穩(wěn)定，還要思考如何吸引優(yōu)秀人才將自己的精力和水平投入到教學(xué)之中。
北理工計算機(jī)公共課教學(xué)團(tuán)隊部分教師合影
北理工計算機(jī)公共課教學(xué)團(tuán)隊從2005年開始建設(shè)，建設(shè)初期，團(tuán)隊是跨學(xué)院的組織結(jié)構(gòu)，雖然保持了一定規(guī)模，教師隊伍最多時達(dá)36人，但也不可避免的出現(xiàn)了“隊伍流水、團(tuán)隊松散”的現(xiàn)象，這都直接影響到了課程建設(shè)和師資隊伍成長。針對以往團(tuán)隊建設(shè)的弊端，在學(xué)校和計算機(jī)學(xué)院兩級的全力支持下，團(tuán)隊在人才隊伍結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行大規(guī)模調(diào)整，目前形成以6名計算機(jī)公共課專職教師為骨干，十余名計算機(jī)學(xué)院與其他學(xué)院兼職教師為支撐的人才隊伍。
“教學(xué)團(tuán)隊的價值就體現(xiàn)在人才培養(yǎng)中，教師亦如此”。帶著這樣的共識，團(tuán)隊通過積極開展高層次的教學(xué)改革創(chuàng)新，不僅凝練出“貨真價實”的教學(xué)成果，還積極抓住在線教育蓬勃發(fā)展之勢，搶占發(fā)展先機(jī)，建設(shè)國家級教學(xué)平臺，在國內(nèi)外形成重要影響，這些都能夠為教師的成長發(fā)展提供強(qiáng)有力的推手。充分挖掘教學(xué)工作蘊(yùn)含的價值，“欲取之，先予之”，發(fā)揮團(tuán)隊優(yōu)勢，創(chuàng)造價值，為教師自我價值實現(xiàn)提供支持，是當(dāng)前團(tuán)隊在隊伍建設(shè)方面的重要思考。
李鳳霞教授作為團(tuán)隊負(fù)責(zé)人和“虛擬現(xiàn)實與仿真計算”學(xué)科方向帶頭人，多年來堅持教學(xué)與科研相結(jié)合，發(fā)揮了核心帶頭人作用。在她的帶領(lǐng)下，北理工的計算機(jī)教學(xué)從團(tuán)隊建設(shè)、平臺建設(shè)、課程建設(shè)、教材建設(shè)、虛擬仿真實驗創(chuàng)建等都獲得了豐碩的教學(xué)成果，人才培養(yǎng)成績突出。
樊孝忠、石峰、賈云得、王樹武、高飛等知名教授，以及前不久英年早逝的古志民教授作為團(tuán)隊的中堅力量，長期堅守在一線講臺上，在創(chuàng)造優(yōu)秀成果的同時，更用榜樣的力量帶動一批青年教師熱愛并投身教學(xué)。
在團(tuán)隊“引培并舉”的思路指導(dǎo)下，中青年教師群體中涌現(xiàn)出陳朔鷹、薛慶、趙豐年、李仲君等一批被學(xué)生評為“我心目中的優(yōu)秀教師”的骨干力量；陳宇峰、嵩天、李冬妮、禮欣、史樹敏等一批擁有海外學(xué)習(xí)經(jīng)歷、主持著國家自然科學(xué)基金的優(yōu)秀青年教師也自愿投身教學(xué)工作，參與教學(xué)研究；趙三元、余月等海外引進(jìn)人才也積極在教學(xué)崗位上發(fā)揮作用，潛心教改實踐。青年教師的迅速成長，用新思維、新知識、新理念為團(tuán)隊和課程注入活力，形成了團(tuán)隊“勇于進(jìn)取、團(tuán)結(jié)協(xié)作、朝氣蓬勃”的文化氛圍和精神傳統(tǒng)。
多年的建設(shè)，使得團(tuán)隊“陣容強(qiáng)大”，可以說正是這樣的一批教學(xué)水平高、師德風(fēng)范良好的“好老師”群體，才是人才培養(yǎng)的強(qiáng)基固本之道。
創(chuàng)建“雙一流”，人才培養(yǎng)必須爭創(chuàng)一流，培養(yǎng)一流人才離不開一流的教學(xué)，而自古至今的教書育人，只有唯有直面問題、與時俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新，才是應(yīng)對之道。
人才培養(yǎng)，要解決問題，要以人為本，要強(qiáng)基固本，北京理工大學(xué)計算機(jī)公共基礎(chǔ)課教學(xué)團(tuán)隊，在公共基礎(chǔ)課創(chuàng)新改革中的有益探索和成績，給我們帶來不少啟示。
