0 引 言
大学计算机基础教育经历了 40 多年的发展历程，与非计算机学科的融合日趋深入，对非计算机学科的支撑愈发显著，已成为大学基础教育的重要组成部分。目前，在我国各类高等院校中，大学计算机已经同大学英语、大学数学和大学物理一样成为学生必修的一门重要基础课程，肩负高等教育阶段非计算机专业学生的计算思维能力培养，普及新一代信息技术教育，提高大学生计算机应用能力的历史重任。
计算思维（computational thinking） [1] 是 指运用计算机科学的思维方式进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等的一系列思维活动。计算思维能力不仅是计算机专业学生应该具备的基本能力，而且也是所有大学生必须具备的重要素养。因此，从 2010 年开始，计算思维能力培养已经成为大学计算机基础教学的核心任务。
近年来，新一代信息技术在人文社科、经济金融、工商管理、自然科学、工程技术等许多领域引发了一系列的革命性突破，并不断与各类专业交叉融合，涌现了新工科、新文科、新医科和新农科“四新”专业体系。这些专业对新一代信息技术的需求有增无减，“课程体系如何契合专业需求、课程内容如何融合新兴技术”面临巨大挑战，迫切需要将新一代信息技术融入大学计算机基础课程体系和内容中 [2]，在强化大学生计算思维能力培养的同时，进一步实现对大学生的新一代信息技术赋能。
1 大学计算机课程体系重构
20 余年来，我国高校计算机基础教学经历了从“三个层次”课程体系、“1+X”课程体系到“1+X+Y”课程体系的演变。每一课程体系都是在之前课程体系的基础上继承发展，在相应的时期，对计算机基础教学工作起到了重要的指导和支撑作用。
近年来，信息领域的技术发展和高校的计算机基础教学改革工作呈现出一些新的趋势。一方面，物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术已经渗透到人们生活的各个领域，能够利用新一代信息技术获取、分析和搜索信息资源，求解专业领域的实际问题，已经成为新时代大学生人才素质的基本要求；另一方面，各类专业对新一代信息技术的使用还存在较大差异，简单、统一的计算机基础课程体系已经无法应对不同类别专业和不同层次学校的需求。因此，提出一种相对弹性的、具有专业差异化的大学计算机基础教学课程体系就成为必然。
2017 年 2 月以来，教育部开始推进新工科建设。2018 年后，新医科、新农科、新文科相继推出。
2019 年，教育部发布《关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见》 [3]，要求“以新工科、新医科、新农科、新文科建设引领带动高校专业结构调整优化和内涵提升”。其中，新医科提出从治疗为主到兼具预防治疗、康养的生命健康全周期医学的新理念，开设精准医学、转化医学、智能医学等新专业；新文科强调基于现有传统文科的基础进行学科中各专业课程重组，形成文理交叉，即把现代信息技术融入哲学、文学、语言等诸如此类的课程中；新农科重点瞄向绿色生态产业，推动以现代生物科技改造传统农林专业，积极探索“农业 + 信息”等多学科复合型人才培养新模式。
由此可见，在四新专业建设的背景下，如何针对文、理、工、医、农、经管等不同专业对物联网、大数据、人工智能等知识的差异化需求，构建新一代信息技术深度赋能的大学计算机基础课程体系，实现计算思维 + 赋能教育的培养目标，为国家战略发展和企业创新提供支撑，面临巨大挑战。
2019 年，何钦铭教授等根据新工科人才培养需求，提出了面向新工科的大学计算机基础教学的“宽、专、融”的课程体系 [4]，在通识教育、技术基础、学科交叉等不同层面实现面向非计算机专业的计算机基础教学任务。
最近两年，在新一代信息技术的驱动下，我们将“宽、专、融”的课程体系进行了拓展和深化，并将其推广到新农科、新医科、新文科等专业的大学计算机基础课程中。重点是将“宽”型课程按照专业差异进行了细化，提出了面向通识教育的大学计算机、面向问题求解的大学计算机、面向数据分析的大学计算机、面向人工智能的大学计算机等课程。
（1）大学计算机（通识基本型）：主要基于宽度优先教学设计原则，涉及知识内容广，可在原有大学计算机课程内容上适当裁减和组织，并在案例与教学方法上有所突破。
（2）大学计算机（问题求解型）：主要基于深度优先教学设计原则，在介绍计算机系统基本原理的基础上，重点培养基于算法和程序设计的问题求解能力。
（3）大学计算机（数据分析型）：主要基于深度优先教学设计原则，在介绍计算机系统基本原理的基础上，重点培养数据分析的能力，包括数据表示、分析和可视化等。
（4）大学计算机（人工智能型）：主要基于深度优先教学设计原则，在介绍计算机系统基本原理的基础上，重点培养对人工智能基本概念、基本方法的理解，以及了解基于人工智能开发工具的应用开发方法。
此外，随着人工智能、大数据、物联网、云计算、区块链、元宇宙等新一代信息技术的发展，我们对技术型课程和交叉型课程进行了重新梳理。在技术型课程中，新设置了一批反映新技术以及应用的技术型课程，如大数据技术应用基础、人工智能导论、虚拟现实应用基础、物联网应用基础、计算机安全基础、区块链技术基础等。在交叉型课程中，进一步挖掘各种专业对新一代信息技术的需求，新设置了商务智能、大数据金融、智能医学、智慧农业、数字新媒体、数字艺术等课程。这类课程一般作为专业基础性或专业方向性选修课程，可由专业学院教师与计算机教师联合开设。
基于上述思想，表 1 总结了新一代信息技术赋能的“宽、专、融”的课程体系建设方案。
该方案在通识教育、技术基础、学科交叉 3个层面实现面向非计算机专业的计算机基础教学任务。各高校可根据人才培养的定位、专业差异和学生信息技术基础情况，设计 3 个层次的具体课程，以满足不同专业类别的人才培养需求，更好地实现信息技术与各类专业技术的交叉融合，支撑大学计算机基础课程在大学 4 年教学中的全程渗透。
2 大学计算机课程内容设计
由于惯性思维，部分高校的大学计算机课程教学目标还是侧重于软件工具的操作培训。例如，在教学中过于注重计算机科学与技术所具有的工具属性，虽然在一段时间内、一定程度上、特定范围内有效解决了学生技能培养的需求问题，但是过分倚重课程内容的工具性必将导致学生对计算（computing）作用的正确认知不足，导致无法有效培养学生的计算思维，尤其在计算机操作技能的普及程度逐步提高、中小学信息技术教育逐渐普及的情况下，以软件工具操作为主要教学内容的大学计算机课程必然遭受质疑。
在新一代信息技术快速发展、以“互联网 +”为核心的应用模式已深入社会生活的今天，大学计算机基础课程的内容需要与时俱进，但如何实现从“单计算机系统”为核心的课程内容传授到以“互联网 +”为核心的内容传授模式的转变，如何实现计算思维能力培养的同时，加强新一代信息技术内容的广度和深度普及面临巨大挑战。
2006 年发布的《关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求》提出了“4 个领域 ×3 个层次”的教学内容知识体系总体架构，并在 2009 年进行了修订完善。4 个领域即“系统平台与计算环境”“算法基础与程序设计”“数据管理与信息处理”和“系统开发与行业应用”；3 个层次是“概念与基础”“技术与方法”和“综合与应用”，为高校各类专业设计有特色的大学计算机基础课程提供了充足的空间。
2016 年发布的《大学计算机基础课程教学基本要求》 [5] 将大学计算机基础教学课程的知识领域由 4 个调整为 3 个，即“系统平台与计算环境”“算法基础与程序开发”和“数据管理与信息处理”，每个知识领域又包含 3~4 个知识子领域。在该版本的知识体系中，将计算思维能力培养作为重点落实对象。
最近几年，以物联网、云计算、大数据、人工智能和区块链为代表的新一代信息技术快速发展，并与各类专业不断交叉与融合，由此涌现了新工科、新文科、新医科和新农科“四新”专业体系。在新的形势下，大学计算机基础课程基本要求需要与时俱进，守正创新，不仅强化对学生计算思维能力的培养，同时推进物联网、大数据、人工智能等新技术的普及。因此，在新的形势下，需要对大学计算机基础教学的课程内容（即知识体系）进行适当调整，从3 个知识领域调整为 4 个知识领域，即“信息与社会”“平台与计算”“程序与算法”和“数据与智能”。调整的目标是在强化对学生计算思维能力培养的同时，推进物联网、大数据、人工智能等新技术的普及。在实际教学实践中，可以通过大量程序实例和实际应用案例增强学生对新一代信息技术的理解能力，因此，在新的大学计算机基础教学知识体系中，强化了对程序设计的基础知识要求。
在表 2 中，大学计算机基础教学包含 4 个知识领域、 17 个知识单元，每个知识单元设置若干基础知识点和若干扩展知识点。一般来说，基础知识点的学习通过大学计算机通识型课程完成，而扩展知识点的学习通过程序设计、物联网、大数据、人工智能等技术型课程完成。
3 结 语
随着信息技术的快速发展，与计算机和互联网相关联的物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术已经渗透到人们生活的各个领域，能够利用计算机技术求解实际问题，学会使用互联网搜索和分析信息资源，是新时代大学生人才素质的基本要求。针对这一要求，紧跟新一代信息技术发展，从信息与社会、平台与计算、程序与算法、数据与智能 4 个维度构建新时代的大学计算机基础课程体系和内容，不仅能够强化大学生的计算思维能力培养，还能推进物联网、大数据、人工智能等新技术在各类专业学生中的普及，为学生提高“互联网 +”的应用技能提供支撑。
致谢
本文工作获得教育部新文科、新工科研究与改革实践项目和陕西省教改项目等的支持。本文工作还得到了教育部高等学校大学计算机课程教指委主任、副主任和部分委员们的支持，在此表示衷心感谢。
参考文献：
[1] 李廉. 计算思维: 概念与挑战[J]. 中国大学教学, 2012(1): 7-12.
[2] 桂小林. 大学计算机: 计算思维与新一代信息技术[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2022.
[3] 教育部. 教育部关于深化本科教育教学改革 全面提高人才培养质量的意见[J]. 中华人民共和国教育部公报, 2019(9): 26-30.
[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] 教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会. 大学计算机基础课程教学基本要求[M]. 北京: 高等教育出版社, 2016.
基金项目：教育部新文科研究与改革实践项目“信息技术赋能的新文科通识交叉型课程体系与教材建设”（2021070072）；陕西省教学改革项目“面向‘四新’专业的大学计算机通识课程改革研究”（21BY001）；教育部新工科研究与改革实践项目“面向赋能教育的大学计算机课程改革”（E-JSJRJ20201344），“面向新工科的通专融合型计算机课程及教材建设”（JSJRJ20201319）。
第一作者简介：桂小林，西安交通大学教授，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会秘书长，研究方向为智能教育及计算机类专业课程教学研究，xlgui@mail.xjtu.edu.cn。
引文格式：桂小林，何钦铭，王移芝，等. 新一代信息技术赋能的大学计算机课程体系与内容改革[J].计算机教育,2022(11):20-24.
转自：“计算机教育”微信公众号
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