面向應(yīng)用型人才的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索

殷樹娟

（北京信息科技大學(xué) 理學(xué)院，北京 100192）

開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種新型實(shí)驗(yàn)類型，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以是普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延伸和拓展，也可以是學(xué)生根據(jù)平時(shí)的知識(shí)積累提出一個(gè)新想法，進(jìn)而對(duì)其驗(yàn)證。隨著國(guó)家和社會(huì)對(duì)創(chuàng)新性、應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的關(guān)注，開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在各級(jí)各類高校得到了普遍推廣。從現(xiàn)有的情況看，開放性實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)，在實(shí)施的過(guò)程中還存在一定的問(wèn)題，亟須解決［1－2］。本文以北京信息科技大學(xué)“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)為例，分析開放性實(shí)驗(yàn)在具體實(shí)施過(guò)程中還存在的問(wèn)題，并以此為依據(jù)，給出相應(yīng)的改革方案。

1 開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施主要分為立項(xiàng)、選修、組織、實(shí)施和驗(yàn)收等步驟。從目前實(shí)施情況看，立項(xiàng)工作主要是由授課教師根據(jù)相關(guān)課程的多媒體教學(xué)情況設(shè)定，這也或多或少限制了學(xué)生的創(chuàng)新性發(fā)展［1，3］?！斑x修”，即全校所有學(xué)生都可以登錄選課系統(tǒng)選擇希望參與的開放性實(shí)驗(yàn)?！敖M織”即實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)選修情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，并明確工作內(nèi)容、階段性成果及驗(yàn)收指標(biāo)。“實(shí)施”過(guò)程即學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將指導(dǎo)教師安排的任務(wù)完成，并形成一定的書面形式進(jìn)行匯報(bào)?！膀?yàn)收”即根據(jù)各開放性實(shí)驗(yàn)立項(xiàng)給定的目標(biāo)，通過(guò)實(shí)物、答辯形式結(jié)題，指導(dǎo)教師及答辯教師根據(jù)學(xué)生提交的階段性報(bào)告、成果報(bào)告、實(shí)物及答辯情況給出最終的成績(jī)。以“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)為例，授課教師根據(jù)相關(guān)課程的多媒體教學(xué)給定設(shè)計(jì)指標(biāo)及驗(yàn)收要求，全校相關(guān)專業(yè)學(xué)生都可以自由選修。指導(dǎo)教師根據(jù)選課情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，分配相關(guān)工作。學(xué)生根據(jù)工作時(shí)間安排，定期與指導(dǎo)教師交流，同時(shí)上交階段性報(bào)告。最后，根據(jù)答辯情況給出最終的選修成績(jī)。

2 開放性實(shí)驗(yàn)取得的成效

開放性實(shí)驗(yàn)形式是在各高等院校理論教學(xué)過(guò)程中為更好地增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)而產(chǎn)生的［3－5］。自開放性實(shí)驗(yàn)形式開展以來(lái)，各高等院校都取得了優(yōu)異的成果。

首先，通過(guò)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以將理論課知識(shí)轉(zhuǎn)化為和工業(yè)界更貼近的實(shí)踐知識(shí)。以“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)為例，在理論課教學(xué)中，有的學(xué)生只了解全加器電路的常見結(jié)構(gòu)類型，有的學(xué)生只熟悉Verilog代碼編寫，還有一些學(xué)生雖然2方面知識(shí)都具備，但還不能將這2個(gè)知識(shí)聯(lián)接到一起。通過(guò)開放性實(shí)驗(yàn)的分工合作，不管是哪類學(xué)生，他們?cè)趯?shí)踐的過(guò)程中，都會(huì)將理論課的知識(shí)與實(shí)際的電路設(shè)計(jì)結(jié)合到一起，加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。

其次，通過(guò)開放性實(shí)驗(yàn)，教師可以檢查教學(xué)成果，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中的偏差，提高教學(xué)效果。在“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生理論課上的知識(shí)掌握得很好，在實(shí)際應(yīng)用中卻手忙腳亂，完全不知道該怎么學(xué)以致用。這對(duì)于授課教師是一種思考，如何在授課時(shí)通過(guò)改變授課方法，更好地將理論知識(shí)結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行講解。

最后，開放性實(shí)驗(yàn)提高了學(xué)生動(dòng)手能力，拓展了工業(yè)界所需的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，極大地提高了學(xué)生就業(yè)率及就業(yè)質(zhì)量。在日益激烈的本科生就業(yè)環(huán)境下，提高學(xué)生就業(yè)率，尤其是就業(yè)質(zhì)量，是各高等院?？滩蝗菥彽呢?zé)任。通過(guò)“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生了解到更多工業(yè)界的知識(shí)，掌握了常見EDA工具使用，豐富了實(shí)際電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力是非常有利的。從現(xiàn)在的情況看，各用人單位對(duì)于參加過(guò)開放性實(shí)驗(yàn)或有其他類似實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生會(huì)優(yōu)先考慮錄用。

3 開放性實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施雖然取得了一定的成效，但也暴露了一些問(wèn)題。

首先，實(shí)驗(yàn)的組織形式太過(guò)自由，學(xué)生的管理存在一定困難［5－6］。從“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)的情況看，由于實(shí)驗(yàn)是通過(guò)學(xué)生課余時(shí)間自發(fā)、自愿組織的，而每個(gè)學(xué)生除了選修開放性實(shí)驗(yàn)外，還需要進(jìn)行正常的學(xué)習(xí)。一個(gè)組里每個(gè)學(xué)生的上課時(shí)間各不相同，制定一個(gè)多數(shù)人都能參加的實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較難，所以實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)難以保證。指導(dǎo)教師對(duì)于實(shí)踐的考勤也比較困難。“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)中，在比較好的情況下每次實(shí)驗(yàn)時(shí)大約1／5的學(xué)生缺勤。

其次，由于開放性實(shí)驗(yàn)是面向全校學(xué)生選修，指導(dǎo)教師沒有選擇學(xué)生的權(quán)利［7－9］。很多邊緣專業(yè)的學(xué)生為了提升自己而選修相關(guān)實(shí)驗(yàn)，但在具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于差距較大，結(jié)果常常不很理想。在“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)中，雖然指導(dǎo)教師在分組的時(shí)候可以考慮相關(guān)因素，但在選修學(xué)生較多的情況下顯得比較混亂。為了完成最終答辯，在階段性報(bào)告及結(jié)題報(bào)告中存在一定的抄襲現(xiàn)象，有大約1／4的學(xué)生是勉強(qiáng)通過(guò)答辯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不是很理想。

最后，實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)形式相對(duì)局限，學(xué)生創(chuàng)新性難以發(fā)揮。從現(xiàn)有的開放性實(shí)驗(yàn)實(shí)施情況看，多數(shù)還是處于指導(dǎo)教師出題、學(xué)生選題的方式，而真正能體現(xiàn)學(xué)生需求的開放性實(shí)驗(yàn)形式，實(shí)際上應(yīng)該是學(xué)生根據(jù)平時(shí)理論知識(shí)的積累提出一個(gè)新的想法，通過(guò)開放性實(shí)驗(yàn)方式對(duì)其立項(xiàng)，進(jìn)而對(duì)其驗(yàn)證。學(xué)生在提出新的想法的過(guò)程中才能有創(chuàng)新，在驗(yàn)證實(shí)施的過(guò)程中才能有應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

4 開放性實(shí)驗(yàn)的改革及探索

針對(duì)上面提出的開放性實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題，本文提出了幾點(diǎn)改革措施。

首先，開放性實(shí)驗(yàn)的管理制度需進(jìn)一步加強(qiáng)，即對(duì)于選修該實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)及學(xué)生該具備的前提條件需要有一定的限定［8，10－11］。以“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生在選修該實(shí)驗(yàn)時(shí)需具備“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”相關(guān)基礎(chǔ)，或理論課成績(jī)?cè)凇傲肌奔耙陨?。人?shù)控制在每組3人，共5組左右。每組人數(shù)的下降提高了學(xué)生的工作量，同時(shí)便于管理，保證了學(xué)生的實(shí)際工作時(shí)間。

其次，開放性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容應(yīng)多樣化，形式更趨于開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性和自主性?，F(xiàn)在的開放性實(shí)驗(yàn)大都是在指導(dǎo)教師的安排下學(xué)生機(jī)械地完成一定的工作，雖然可以學(xué)到一定的知識(shí)并提高動(dòng)手操作的能力，但從加深理論知識(shí)的理解、學(xué)以致用的方向看，學(xué)生僅限于會(huì)完成教師的安排，沒有任何創(chuàng)新性和自主性，而具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才是現(xiàn)在高等教育的目標(biāo)之一，也是開放性實(shí)驗(yàn)開展的最初始目標(biāo)。

第三，開放性實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)收及評(píng)定應(yīng)多樣化。針對(duì)不同的學(xué)科，各種實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)各不相同，而現(xiàn)有的開放性實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)收太拘泥于成果展示，目標(biāo)性太強(qiáng)［11－12］。開放性實(shí)驗(yàn)的初衷應(yīng)該是對(duì)學(xué)生的能力的培養(yǎng)而不是最終的成果，雖然成果是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)總結(jié)，但并不應(yīng)該是唯一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。在“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)中，最終的目標(biāo)是一個(gè)芯片的FPGA的實(shí)現(xiàn)及通過(guò)輸入相應(yīng)信號(hào)，給出正確的輸出信號(hào)。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有些學(xué)生其實(shí)沒有必要做FPGA的驗(yàn)證，而是可以更深入地進(jìn)行電路級(jí)設(shè)計(jì)，更深層次地了解具體電路設(shè)計(jì)的過(guò)程，這有利于后續(xù)理論課知識(shí)的學(xué)習(xí)。但由于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)由于時(shí)間上難以保證，大多數(shù)情況下都是按照事先制定的目標(biāo)進(jìn)行，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，難以做到因人施教。

最后，開放性實(shí)驗(yàn)應(yīng)更多地服務(wù)于學(xué)生的就業(yè)和擇業(yè)。開放性實(shí)驗(yàn)的初衷就是能夠增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。但從現(xiàn)有的開放性實(shí)驗(yàn)實(shí)施情況看，由于學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊，題目大都是教師選定，以及教師對(duì)于學(xué)生沒有任何選擇權(quán)，導(dǎo)致最終的實(shí)驗(yàn)更多的是重復(fù)性勞動(dòng)。每年的題目幾乎不變，而實(shí)際上工業(yè)界需求的產(chǎn)品日新月異，人們對(duì)于產(chǎn)品的性能追求也在不斷變化。以加法器為例，可能一段時(shí)間內(nèi)人們追求高速度，另一段時(shí)間內(nèi)人們研究更多的是高精度，再過(guò)一段時(shí)間人們開始追求低功耗等，如果開放性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容數(shù)年不變，跟不上工業(yè)界的發(fā)展，即使學(xué)生在課本上學(xué)到的知識(shí)能應(yīng)用到實(shí)際中，但在實(shí)際工作中還需要比較長(zhǎng)的一段時(shí)間去學(xué)習(xí)更多、更新的知識(shí)，這不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以“高速全加器電路設(shè)計(jì)”開放性實(shí)驗(yàn)為例簡(jiǎn)單介紹了開放性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程，同時(shí)指出，當(dāng)前面對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，開放性實(shí)驗(yàn)在實(shí)施過(guò)程中還存在的問(wèn)題。在分析現(xiàn)階段存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，給出了面對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的開放性實(shí)驗(yàn)今后的幾點(diǎn)改革措施。在國(guó)家大力支持高等院校培養(yǎng)在校大學(xué)生動(dòng)手能力的形勢(shì)下，通過(guò)高校師生的共同努力，一定能給開放性實(shí)驗(yàn)提供更加廣闊的發(fā)展空間，開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式也會(huì)越來(lái)越多樣化、多層次化。

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