“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系研究

侯澤民++何建倉(cāng)

摘 要：本文研究了“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，把計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系分成三個(gè)模塊來(lái)研究：課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。在每一個(gè)模塊中結(jié)合高校在實(shí)踐教學(xué)中的探索，構(gòu)建了“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的實(shí)踐教學(xué)體系。最后，結(jié)合實(shí)例，講述了在“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下，計(jì)算機(jī)實(shí)踐課程的教學(xué)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：虛擬導(dǎo)師環(huán)境；創(chuàng)新能力；計(jì)算機(jī)實(shí)踐體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言（Introduction）

21世紀(jì)是現(xiàn)代化、信息化的社會(huì)，競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，但究其根源，本質(zhì)上上還是“人才”的競(jìng)爭(zhēng)！那么，我們?cè)撊绾闻囵B(yǎng)社會(huì)所需的真正人才呢？這些都需要教育來(lái)完成！中國(guó)傳統(tǒng)教育是一種灌輸式的應(yīng)試教育，從某種程度上扼殺了學(xué)生的個(gè)性，限制了人的想象力、創(chuàng)造力以及開(kāi)放性思維。所以，這種傳統(tǒng)教育模式束縛了學(xué)生的創(chuàng)新性、積極性和主動(dòng)性！基于此，我國(guó)提出了現(xiàn)代化素質(zhì)教育。素質(zhì)教育重視人的思想道德素質(zhì)、能力培養(yǎng)、個(gè)性發(fā)展、身體健康和心理健康教育[1]。著力促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。只有高度重視和發(fā)展素質(zhì)教育，大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，才能搶占發(fā)展主動(dòng)權(quán)和制高點(diǎn)，才能在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

隨著現(xiàn)代化素質(zhì)教育的開(kāi)展與深化，大學(xué)生的應(yīng)用能力與實(shí)踐動(dòng)手能力逐漸提高。但計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力與就業(yè)市場(chǎng)的期望差距明顯，迫切需要有積極的措施來(lái)縮小這些差距。因此，本文旨在建立一種“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系。在實(shí)踐教學(xué)中，讓學(xué)生不再依賴(lài)教師的隨堂指導(dǎo)，但同時(shí)仿佛就有個(gè)無(wú)形的導(dǎo)師在隨時(shí)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，以期達(dá)到提高學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力[2]。

2 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)中存在的問(wèn)題

（In the construction of the traditional practical

teaching system of computer in question）

計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)中對(duì)大學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究，很多教師已做了不少工作，但多是零散的不系統(tǒng)的理論和見(jiàn)解。傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)中仍存在不少問(wèn)題：

（1）教學(xué)手段單一，不能很好地利用現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，并將其引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中；授課方式以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)地按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要求和操作步驟進(jìn)行；缺乏互動(dòng)式教學(xué)方法，師生之間沒(méi)有廣泛的交流。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多附屬于理論教學(xué)，很少形成獨(dú)立的體系；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容往往滯后于最近的科研進(jìn)展；驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多，綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性、應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)偏少，已不能適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。學(xué)生重視程度不夠；有些單獨(dú)設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課比如課程設(shè)計(jì)、集中實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)的學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)缺乏合理的科學(xué)依據(jù)。

（3）某些實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器使用效率低，一些專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室或者創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室空閑率較高，沒(méi)有充分發(fā)揮出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力主戰(zhàn)場(chǎng)的作用。

在目前的實(shí)踐教學(xué)體系中，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)沒(méi)有真正充分發(fā)揮其與理論教學(xué)之間的紐帶作用。而且沒(méi)有發(fā)揮出實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生職業(yè)技能和實(shí)踐創(chuàng)新能力的提高作用。究其原因主要有如下因素：

（1）實(shí)踐內(nèi)容與企業(yè)崗位需求之間的矛盾。計(jì)算機(jī)知識(shí)更新?lián)Q代越來(lái)越快。為了把計(jì)算機(jī)前沿知識(shí)和技術(shù)及時(shí)加入到教學(xué)中，對(duì)強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力的計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，實(shí)踐環(huán)節(jié)的任務(wù)越來(lái)越重。對(duì)課程的實(shí)踐內(nèi)容整合、解決實(shí)踐內(nèi)容與企業(yè)工作崗位所需知識(shí)之間的矛盾成為我們首要解決的問(wèn)題。

（2）課程實(shí)驗(yàn)基本都是獨(dú)立授課，缺乏相應(yīng)的整合、交互與融合。主講教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)很少涉及該門(mén)課程之外知識(shí)的講解，但是很多課程之間是互有聯(lián)系的。通過(guò)調(diào)整、整合課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以讓學(xué)生更連貫性的學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，也可以讓學(xué)生感受到專(zhuān)業(yè)知識(shí)是自成體系的。學(xué)生只要階段性的學(xué)好各課程知識(shí)并很好的把各課程知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)、交互、融合到一起的話(huà)，可以解決現(xiàn)實(shí)中的很多實(shí)際問(wèn)題。

（3）綜合型與創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)沒(méi)有得到應(yīng)有的重視。

實(shí)踐環(huán)節(jié)是理論教學(xué)過(guò)程的延伸和拓展。傳統(tǒng)的實(shí)踐課程內(nèi)容一般是從驗(yàn)證型的基礎(chǔ)實(shí)踐開(kāi)始，逐步提升到設(shè)計(jì)型的綜合應(yīng)用。但由于各種因素的限制，后期開(kāi)展的綜合性實(shí)驗(yàn)不能得到重視，更是缺乏創(chuàng)新性。學(xué)生很難得到能力方面大的提高，更缺乏社會(huì)職業(yè)需求的實(shí)戰(zhàn)能力。

3 創(chuàng)設(shè)“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”的必要性（The necessity

of creating"Virtual Tutor Environment"）

本文以一線(xiàn)教師的實(shí)踐教學(xué)為依據(jù)，構(gòu)建“虛擬導(dǎo)師”環(huán)境，形成計(jì)算機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)體系，探索出符合實(shí)際情況和學(xué)生特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系。即通過(guò)創(chuàng)設(shè)“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”來(lái)構(gòu)建計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系，增強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生整體素質(zhì)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）改變單一的實(shí)踐教學(xué)方法。

（2）通過(guò)創(chuàng)設(shè)虛擬導(dǎo)師環(huán)境，努力實(shí)現(xiàn)更高層面上的面對(duì)面實(shí)踐教學(xué)。

（3）綜合能力演練。通過(guò)示范的形式，解決教學(xué)問(wèn)題，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)而鞏固所學(xué)知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力，分析與解決問(wèn)題能力，體會(huì)科學(xué)方法的作用，認(rèn)識(shí)科學(xué)的價(jià)值。

（4）實(shí)踐課程考核實(shí)現(xiàn)電子文檔支持下的面向?qū)W習(xí)過(guò)程的全面評(píng)價(jià)。

（5）使實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以脫離空間、時(shí)間的限制，將虛擬教育與現(xiàn)實(shí)教育相結(jié)合。通過(guò)一種創(chuàng)新的思路，構(gòu)建一種全新的實(shí)踐教學(xué)體系，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

4 “虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系

（The computer practice teaching system under

the "Virtual Tutor Environment"）

本文把計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)體系分為三大模塊：課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。然后在每一模塊中研究“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的教學(xué)，即創(chuàng)設(shè)“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”，讓實(shí)踐教學(xué)可以脫離空間、時(shí)間的限制，將虛擬教育與現(xiàn)實(shí)教育相結(jié)合。endprint

4.1 課程實(shí)驗(yàn)

我國(guó)應(yīng)用型本科院校以培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才為目標(biāo)。在此類(lèi)院校的實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)所占比重較大。以計(jì)算機(jī)教學(xué)為例，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)課程開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課，而原有的機(jī)房實(shí)驗(yàn)設(shè)備已越來(lái)越難以滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。那么，在確保教學(xué)質(zhì)量的情況下，如何利用現(xiàn)有的機(jī)房設(shè)備資源，完成越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程，已成為當(dāng)前的一個(gè)教學(xué)難題[3]。

實(shí)驗(yàn)課程可以分為：基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)和綜合實(shí)驗(yàn)、自主式和開(kāi)發(fā)式實(shí)驗(yàn)。根據(jù)不同的層次模式，我們都可以利用計(jì)算機(jī)屏幕錄制軟件來(lái)構(gòu)建“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)可以錄制整個(gè)操作的過(guò)程，專(zhuān)業(yè)和綜合實(shí)驗(yàn)可以錄制核心的構(gòu)思和部分功能模塊的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，自主式和開(kāi)發(fā)式實(shí)驗(yàn)可以錄制大型項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)過(guò)程以供參考。

4.2 課程實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)教學(xué)是啟發(fā)學(xué)生思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培養(yǎng)學(xué)生觀察、實(shí)踐、動(dòng)手、操作能力的重要手段，是獲取專(zhuān)業(yè)知識(shí)、創(chuàng)新思維、熟練技術(shù)的過(guò)程。教師應(yīng)在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，充分發(fā)揮作用。探索多樣的、有效的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式，優(yōu)化、創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量[4]。

下面，以《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》實(shí)訓(xùn)課程為例，來(lái)講述“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的實(shí)訓(xùn)課程學(xué)習(xí)過(guò)程。

《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》主要涉及計(jì)算機(jī)硬件的選擇、安裝與調(diào)試、軟件系統(tǒng)的安裝與維護(hù)、常用維護(hù)工具軟件的使用等。在現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境中，由于經(jīng)費(fèi)有限，實(shí)驗(yàn)室的硬件跟不上，儀器設(shè)備陳舊老化且數(shù)量不足，不能滿(mǎn)足教學(xué)的需要，往往是教師示范多，學(xué)生動(dòng)手少的教學(xué)方式，保證不了學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)。

而“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”，可以很好的解決以上問(wèn)題，通過(guò)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)于教師課堂教學(xué)有利，也有利于學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，熟悉更多的硬件，很快掌握技能，同時(shí)可以節(jié)約大量經(jīng)費(fèi)。

實(shí)訓(xùn)課上，主要采用3DMAX、sketchup、VRML、Java等技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)。模擬計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程中的計(jì)算機(jī)硬件部分的安裝調(diào)試，如CPU、主板、內(nèi)存、風(fēng)扇、硬盤(pán)安裝調(diào)試實(shí)訓(xùn)；計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝與測(cè)試、應(yīng)用軟件的安裝等實(shí)訓(xùn)。動(dòng)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)交互過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，達(dá)到虛擬實(shí)驗(yàn)的沉浸感、真實(shí)感和交互性。

在虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中，學(xué)生可以靈活地、開(kāi)放地、不受課本約束地、自主地進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，同時(shí)，教師也可以多元化地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)考核。通過(guò)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，節(jié)省了實(shí)訓(xùn)資源，縮短了實(shí)訓(xùn)時(shí)間，避免了真實(shí)操作中的各種危險(xiǎn)；而且取得的實(shí)訓(xùn)效果真實(shí)、直觀。

4.3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指以創(chuàng)新人格的培養(yǎng)為核心，以創(chuàng)新思維的激發(fā)為實(shí)施手段，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生和諧發(fā)展為主要特征的素質(zhì)教育[5]。所以，在創(chuàng)新教學(xué)中，教師并不是教學(xué)生如何創(chuàng)新，而是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神及創(chuàng)新能力，激起學(xué)生的創(chuàng)新欲望。在創(chuàng)新教學(xué)中，“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”也起到至關(guān)重要的作用。

以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為例，來(lái)講述如何在“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)。如一學(xué)生突然觸發(fā)靈感，認(rèn)為機(jī)房里的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較繁瑣，可以進(jìn)行優(yōu)化。但因?yàn)樵搶W(xué)生的想法并未得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)，所以也不可能把機(jī)房?jī)?nèi)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)按照他的想法進(jìn)行修改。而且因?yàn)樵O(shè)備、環(huán)境、人力、物力等原因，也無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以上困難可以通過(guò)思科路由器交換機(jī)模擬軟件（Cisco Packet Tracer），創(chuàng)設(shè)“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”來(lái)解決。

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個(gè)輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)生設(shè)計(jì)、配置、排除網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。學(xué)生可在軟件的圖形用戶(hù)界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，軟件中?shí)現(xiàn)的IOS子集允許學(xué)生配置設(shè)備；并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過(guò)程，觀察網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。

“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”在學(xué)生的創(chuàng)新教學(xué)中起到至關(guān)重要的作用。首先節(jié)省設(shè)備資源，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間；其次，在虛擬環(huán)境中，即使最終實(shí)驗(yàn)失敗，也不會(huì)損壞任何實(shí)驗(yàn)設(shè)備，造成任何經(jīng)濟(jì)損失；最后，在虛擬環(huán)境，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果真實(shí)、直觀、有效。

5 結(jié)論（Conclusion）

“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”的創(chuàng)設(shè)，給高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了翻天覆地的變化，它不僅能夠模擬真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使教師和學(xué)生在虛擬環(huán)境下很好地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，還為高校計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)提供了一個(gè)有效手段，使實(shí)驗(yàn)效果完全符合教學(xué)要求。“虛擬導(dǎo)師環(huán)境”下的計(jì)算機(jī)實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了學(xué)生的整體素質(zhì)。

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作者簡(jiǎn)介：

侯澤民（1983-），男，碩士，助教.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖

掘，互聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù).

何建倉(cāng)（1984-），男，碩士，助教.研究領(lǐng)域：粗糙集與粒計(jì)算.endprint