項目制開放性實驗室在計算機教學(xué)中的應(yīng)用

張立敏

［摘要］計算機實驗教學(xué)多以驗證性實驗為主，不利于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。項目制實驗教學(xué)方法可以通過設(shè)計案例式實驗項目、擴展創(chuàng)新課題渠道、建立動態(tài)管理機制和評價體系等方法引入。將之應(yīng)用于開放性實驗室的建設(shè)當中，可以提高學(xué)生綜合素質(zhì)、提升實驗教學(xué)效果并節(jié)約實驗室建設(shè)成本和管理成本。

［關(guān)鍵詞］項目制開放性實驗室案例式實驗動態(tài)管理評價機制

［中圖分類號］G482；G642.423［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2013）08-00９１-03

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展以及社會競爭的日趨激烈，創(chuàng)新型人才的社會需求越來越大，高校需要培養(yǎng)具有較強的動手能力和科研創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才，實驗教學(xué)作為理論教學(xué)的繼續(xù)和延伸，在培養(yǎng)具有高素質(zhì)的創(chuàng)新型科研人才的過程中占有不可取代的地位。開放性實驗室是高等學(xué)校實踐教學(xué)改革的重要內(nèi)容，不僅可以完成學(xué)生個性化、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而且可以提高實驗室以及儀器設(shè)備的利用率和使用價值，建設(shè)開放性實驗室是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種切實可行的方案。教育部在2001年以1號文件頒發(fā)了關(guān)于加強本科教學(xué)工作的若干意見中正式提出要在高校中建設(shè)開放性實驗室，并在本科教育評估體系中將開放性實驗室作為一個評估指標。

在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中，知識和技能是學(xué)習(xí)者在一定情境下利用必要的學(xué)習(xí)資料通過意義建構(gòu)方式來獲得。項目驅(qū)動教學(xué)法讓課程在“項目”驅(qū)動下展開教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進，在完成項目的過程中學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)能力，適用于學(xué)習(xí)各類實踐性和操作性較強的知識和技能，可以幫助學(xué)習(xí)者明確學(xué)習(xí)目標。近幾年課程體系改革使得計算機專業(yè)課程更加具有應(yīng)用性和實踐性的特點，特別是在實驗教學(xué)中傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能適應(yīng)當前社會對人才的需求，通過引入“項目制”教學(xué)與管理模式改善實驗教學(xué)方法，對于提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力意義重大。當前，實驗教學(xué)已成為大學(xué)生科技創(chuàng)新成效的重要影響因素，通過建立和完善基于項目制的開放性實驗室將不僅能有效地提升計算機課程的教學(xué)效果，同時為學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

一、計算機專業(yè)實驗教學(xué)現(xiàn)狀

計算機專業(yè)課程工程實踐性很強，如軟件工程、程序設(shè)計、嵌入式等課程，實驗教學(xué)在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中地位突出，理論教學(xué)中諸多無法理解和講授的部分在實驗環(huán)節(jié)卻能迎刃而解。然而，目前國內(nèi)高校的計算機實驗教學(xué)受限于理論教學(xué)進度和實驗課時不足，多以驗證性實驗為主，學(xué)生按照預(yù)先設(shè)計的實驗步驟進行，缺乏實驗過程的創(chuàng)新性發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)，只能被動接受實驗過程和實驗結(jié)果，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。雖然針對某些實踐性很強的課程開設(shè)了專門的實踐環(huán)節(jié)，如軟件工程課程設(shè)計、計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計等，但由于實踐課程開設(shè)數(shù)量有限無法滿足整個學(xué)科的教學(xué)要求。

目前許多工科院校，特別是師范類院校的工科專業(yè)，教學(xué)經(jīng)費不足，實驗設(shè)備陳舊，師資力量薄弱，實驗教學(xué)中教師跟著書本走，學(xué)生跟著教師走。在計算機教學(xué)過程中，由于教材中往往安排了演示實驗和學(xué)生實驗，為了方便實驗教學(xué)，任課教師按照教材內(nèi)容設(shè)計實驗內(nèi)容和實驗方法，甚至包括實驗步驟都一一列舉，學(xué)生只是按照實驗步驟機械重復(fù)，實驗設(shè)計安排的著力點放在驗證結(jié)論上，而不是在探索研究結(jié)論的過程中。這樣的驗證式實驗思考性不強，在教學(xué)組織上對學(xué)生進行的只能是接受型學(xué)習(xí)，而不是發(fā)現(xiàn)型學(xué)習(xí)，非常不利于學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。更有甚者，對于一些實驗內(nèi)容斷章取義，只做簡單的部分，或者只做示范，讓學(xué)生看錄像，或者幾人一組做一個實驗，這樣的實驗教學(xué)對學(xué)生能力的鍛煉是無從談起的。

近年來，實驗教學(xué)受到越來越多的重視，實驗教學(xué)設(shè)備和教學(xué)環(huán)境有了較大的改善，實驗內(nèi)容也在不斷更新，實驗教學(xué)質(zhì)量有了明顯的提高。但是，目前實驗室建設(shè)大多采用封閉式管理，留給學(xué)生進行自主工程實踐學(xué)習(xí)的時間和內(nèi)容還是非常有限，不利于學(xué)生主動性和創(chuàng)造性的發(fā)揮，實驗教學(xué)資源也沒有得到充分利用。結(jié)合計算機學(xué)科的教學(xué)特點，建設(shè)基于項目制的開放性實驗室可以為學(xué)生提供足夠的自主實踐學(xué)習(xí)時間和良好的實踐環(huán)境，高校計算機專業(yè)有計劃、分階段、分層次地實現(xiàn)開放性實驗室必然成為實驗教學(xué)改革的方向。

二、目前開放性實驗室的建設(shè)與管理模式的不足

開放性實驗室作為計算機實驗教學(xué)的重要組成部分服務(wù)于學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，一直以來由于資源配置和內(nèi)涵不足等各種問題流于形式，出現(xiàn)了學(xué)生因缺乏引導(dǎo)而導(dǎo)致實驗?zāi)康牟幻鞔_，研究深度不夠，以及實驗室建設(shè)力度不夠、管理困難等問題。

（一）封閉式管理導(dǎo)致創(chuàng)新建設(shè)力度不夠

實驗室開放需要大量軟硬件和耗材的支持，高校實驗室資源往往具有明確的針對性，而開放性實驗室要求配備的資源不針對具體課程，實驗資源的配置難度較大，另一方面，實驗過程中消耗的大量一次性耗材也需要較大的經(jīng)費投入并同樣存在管理困難的問題。近年來，許多高校購置了大量的儀器設(shè)備并擴建了實驗中心, 加強了高素質(zhì)實驗教學(xué)隊伍建設(shè)和采用了現(xiàn)代教學(xué)手段，但實驗室管理仍處于封閉式教學(xué), 不能充分發(fā)揮學(xué)生對實驗的積極性和主動性, 不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)造精神, 不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

目前，很多高校在試點建設(shè)開放性實驗室，其做法往往是改變實驗室的開放時間，從原有的固定時間變?yōu)橄鄬`活的自由時間，學(xué)生可以申請課后進入實驗室進行自主學(xué)習(xí)，卻沒有增加任何實驗設(shè)備，也沒有創(chuàng)新實驗室管理方法。受條件所限，學(xué)生進入開放性實驗室只是重復(fù)課堂實驗，進一步熟悉和強化課堂教學(xué)效果，雖有小部分的設(shè)計性實驗項目，對學(xué)生能力的培養(yǎng)亦有所幫助，但與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相距甚遠，實驗室管理仍處于封閉式管理階段。

（二）實驗?zāi)康姆椒ú幻髟斐晒芾砝щy

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師作為施教者進行知識傳播，學(xué)生只是被動地接受知識的灌輸，雖然發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，學(xué)生的主體認知作用卻沒有得到充分體現(xiàn)，學(xué)生始終處于被動接受狀態(tài)，缺少主動思考和學(xué)習(xí)。當前大多高校的開放性實驗室雖然放寬了學(xué)生實驗時間，但由于學(xué)生對自主實驗的目的和方法都不夠明確，理論深度不夠，實驗過程停留于淺層次的驗證性實驗，實驗過程缺乏設(shè)計，實驗理論缺乏研究，實驗活動缺乏引導(dǎo)，實驗效果有待提高。

開放性實驗室的特點是“開放”，隨著實驗室的開放產(chǎn)生了一系列管理方面的問題。實驗?zāi)康牟幻鲗?dǎo)致開放性實驗室的學(xué)生來去相對無序，實驗室的維護與財產(chǎn)管理難度大增，實驗員的工作時間與工作強度也隨之增加。如何讓學(xué)生出入開放性實驗室由無序變有序，如何充分提高實驗室的利用率和教學(xué)效果，如何盡可能地減輕實驗員的工作強度，是當前許多高校開放性實驗室管理模式需要改善的地方。

三、基于“項目制”的開放性實驗室的教學(xué)與管理模式

項目制教學(xué)是德國職業(yè)教育在21 世紀開始大力推行的一種“行為引導(dǎo)式”的教學(xué)形式。這種以“項目”為主體，以職業(yè)行業(yè)為引導(dǎo)的教學(xué)方式，是一種通過組織學(xué)生真實地參加項目設(shè)計、履行和管理，完全在項目實施過程中完成教學(xué)任務(wù)的過程。它是一種以現(xiàn)代企業(yè)的職業(yè)行為為目標，強調(diào)對學(xué)生綜合能力作全面培養(yǎng)的一種教學(xué)方式。

在開放性實驗室中采用項目制教學(xué)與管理模式，即在實驗教學(xué)中以項目小組形式組織實驗團隊，每個實驗活動都圍繞一個創(chuàng)新性案例式實驗項目開展。項目制的引入一方面對學(xué)生有很好的引導(dǎo)作用，學(xué)生有了明確的研究目的，避免其在實踐活動中的盲目性。同時，開放性實驗室采用“項目制”管理模式，還能避免學(xué)生無序出入實驗室給管理帶來困難，使開放性實驗室由“無序”變“有序”，極大地方便了教師對學(xué)生實踐活動進行指導(dǎo)和監(jiān)督。

（一）設(shè)計更多的創(chuàng)新性案例式實驗項目

在目前的實驗教學(xué)中，多以驗證性實驗和綜合性實驗為主，計算機專業(yè)的任課教師需要進一步優(yōu)化實驗課程教學(xué)方案，增加設(shè)計性實驗和研究創(chuàng)新性實驗，在有限的實驗學(xué)時內(nèi)，結(jié)合計算機專業(yè)的課程特點，加強設(shè)計性、創(chuàng)新性、案例式實驗項目比重，適當精簡驗證性實驗以滿足本專業(yè)的教學(xué)要求。

計算機專業(yè)課程工科性較強，需要學(xué)生具備較高的動手能力和實踐能力，例如程序設(shè)計這門課程，如果僅是課堂講授無異于事倍功半，整個課程的內(nèi)容設(shè)置往往需要大量的實踐過程，在過程中學(xué)習(xí)和體會則可以事半功倍。在實驗教學(xué)過程中如果單純地增加實驗教學(xué)時間，實驗內(nèi)容仍停留在大量的驗證性實驗中，根本無法滿足學(xué)生能力鍛煉的要求，只有設(shè)計更多的創(chuàng)新性案例式實驗項目，讓學(xué)生以項目小組的形式參與到開放性實驗室的創(chuàng)新活動當中，對于學(xué)生能力的提高幫助巨大。

（二）建立良好規(guī)范的動態(tài)管理機制和評價體系

開放性實驗室需要建立進出有序、優(yōu)勝劣汰的動態(tài)管理機制，建立基于評價體系的開放性實驗室準入與退出機制，以保證實驗室的研究活力和科研競爭力。動態(tài)管理機制的核心良好規(guī)范的創(chuàng)新激勵機制的形成，其基礎(chǔ)是完善的評價體系的建立，通過評價實施開放性實驗室的準入和退出機制，從而有效地促進激勵機制的良性循環(huán)。

創(chuàng)新性案例式實驗項目的評價體系中，考核評價不僅僅是對結(jié)果的定性，還包括過程的評價，創(chuàng)新性項目并不一定都能取得成果，其過程同樣重要。在整個評價體系中，評價要滲透于實驗室管理和科研活動的每個環(huán)節(jié)，以軟件工程項目為例，包括立項開題、可行性分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編碼實現(xiàn)、系統(tǒng)測試、項目總結(jié)等各個環(huán)節(jié)，另一方面，對實驗過程的考核涉及工作方式、工作態(tài)度、團隊協(xié)調(diào)能力、論文撰寫能力等多個方面。對于每個進入實驗室的項目小組都要進行評價，分別由指導(dǎo)老師、實驗室管理人員、項目評審團進行評價，結(jié)合項目小組間的互評綜合得出最終評分，并以此作為留駐實驗室的依據(jù)。

（三）積極申報各級創(chuàng)新課題拓寬實驗項目渠道

學(xué)生進入開放性實驗室必須以團隊形式并依托明確的創(chuàng)新性研究項目，項目來源可以為任課教師組織并指導(dǎo)的創(chuàng)新性案例式實驗項目，也可以為學(xué)生團隊申報的各級各類創(chuàng)新性課題項目?！绊椖恐啤睂嶒灲虒W(xué)模式的成功關(guān)鍵在于項目的獲取和監(jiān)督，學(xué)生團隊可以通過申報各級“大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目”、加入教師科研項目以及參加各類競賽項目來獲取實驗項目，并以此獲得一定的經(jīng)費支持。另一方面，在項目申報成功并立項后，結(jié)題壓力隨之而來，相比較自行組織的實驗項目而言將取得更好的實驗效果。

開放性實驗室的入駐首先由學(xué)生項目團隊提出申請，提交項目立項及可行性分析報告，經(jīng)指導(dǎo)教師論證簽字同意后將申請表及相關(guān)材料提交開放性實驗室。實驗室定期統(tǒng)一審查并報送主管部門審批，待審批完成后落實實驗經(jīng)費并給出具體的指導(dǎo)意見，再由實驗室安排具體位置和項目實驗時間。實驗項目完成后，項目小組向?qū)嶒炇姨峤粚嶒瀳蟾?、研究論文等實驗結(jié)果，實驗主管部門和指導(dǎo)教師對學(xué)生實驗項目進行結(jié)果評定，并以此作為下次入駐的依據(jù)。這種依據(jù)創(chuàng)新課題開展的實驗項目將有效地改善開放性實驗室的管理難度，大幅提升實驗質(zhì)量并節(jié)約實驗成本。

四、總結(jié)與展望

目前高校紛紛建立開放性實驗室，旨在增加在校學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，探索并總結(jié)出了一系列的建設(shè)經(jīng)驗和管理方法，取得了一定的成效。針對計算機專業(yè)的課程特點，建立并完善基于“項目制”的開放性實驗室，不僅可以提高學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新能力，也能提升實驗教學(xué)效果，節(jié)約實驗室建設(shè)成本和管理成本。

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［責(zé)任編輯：碧瑤］