學分制下計算機實驗教學改革的研究

羅作民+段敬紅+張二虎

[摘 ? ?要] ? ?針對校學分制的特點，分析了其對計算機實驗教學改革的要求，并分別從實驗教學隊伍建設(shè)與管理運行模式、實驗教學體系建設(shè)和實踐教學平臺建設(shè)三個方面提出了一些具體的改進措施，取得了較好的實際效果。

[關(guān)鍵詞] ? ?學分制;實驗教學;實驗室管理

[中圖分類號] ? ? G642.0 ? ? ? [文獻標志碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1005-4634（2014）06-0098-03

0 ? ?引言

實驗教學是實踐教學的重要組成部分，計算機實驗教學中心（以下簡稱為中心）承擔著西安理工大學計算機類基礎(chǔ)課程和計算機專業(yè)的實驗教學任務(wù)，具有量大面廣的特點，實驗教學的改革對學生計算機應(yīng)用能力、實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具有非常重要的作用。多年來經(jīng)過積極進行實驗教學改革，形成了“厚基礎(chǔ)，重實踐，促創(chuàng)新”的實驗教學理念，取得了一定的成績，但也存在一些問題。學校全面實行學分制，為實驗教學的改革提出了新的任務(wù)和要求，研究和探索學分制下的計算機實驗教學改革迫在眉睫[1-3]。

1 ? ?學分制的特點及對實驗教學改革的要求

1.1 ? ? 學分制的特點

2004年學校成為陜西省本科生實行學分制的第一所試點高校，采用完全學分制。相比學年制，學分制更多地強調(diào)以學生為本、注重學生個性發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學制和培養(yǎng)計劃更加靈活。它有以下特點[4]：（1）采用彈性教學計劃，實行彈性學制。每學期分為理論教學和實踐教學兩個階段，理論教學及考試安排在前17周，后3周為集中實踐環(huán)節(jié)，便于學生自主選擇課程且使實踐環(huán)節(jié)得到加強。同時采用彈性學制，學生可以在3到6年內(nèi)畢業(yè)。（2）培養(yǎng)計劃更加靈活，教學內(nèi)容強調(diào)層次，突出因材施教的理念。在培養(yǎng)計劃方面，加大了選修課的比例，其中院級選修課學時占總學時的12%，校級選修課學時占總學時的8%。在基礎(chǔ)課程中，針對不同專業(yè)及不同層次的學生開設(shè)的課程內(nèi)容深淺不同，具有一定的層次性，強調(diào)因材施教。（3）強化實踐環(huán)節(jié)，增加創(chuàng)新學分，促進學生實踐動手能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。在學分制的培養(yǎng)方案中，將學生的實踐環(huán)節(jié)由第一課堂的實驗、實習、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等，拓展到第二課堂的各類競賽、科技活動、社會實踐等中去，形成了“三層次、四模塊”的實踐教學體系[5]。為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，在學校2008版的教學計劃中還專門增加了2個創(chuàng)新學分。

1.2 ? ? 學分制對計算機實驗教學改革的要求

學分制對計算機實驗教學改革提出的要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）將實踐教學由第一課堂進一步延伸到第二課堂，形成了第一課堂與第二課堂相結(jié)合的原則。要求在實驗室建設(shè)方面，統(tǒng)籌兼顧課堂教學和學生課外實踐活動的要求，建設(shè)開放的、先進的實驗教學平臺。

2）考慮專業(yè)差異、考慮學生個性差異，形成了共性培養(yǎng)與個性培養(yǎng)相結(jié)合的原則，要求在計算機實驗教學的改革方面要從專業(yè)類別、學生的層次和計算機知識的結(jié)構(gòu)三維角度出發(fā)，構(gòu)建立體化的實驗教學體系。

3）學分制下更強調(diào)學生能力及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，需要采用知識傳授與實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合原則。對實驗教師、實驗教學方法及實驗教學手段提出了更高的要求。

2 ? ?學分制下實驗教學改革的具體舉措

根據(jù)完全學分制的要求，中心從實驗隊伍建設(shè)、實驗室管理和運行模式、實驗教學體系建設(shè)、實驗教學平臺建設(shè)、實驗教學方法和手段等方面進行了相關(guān)的改革，措施如下。

2.1 ? ?加大實驗教學隊伍建設(shè)，改革管理運行模式

學分制下更加強調(diào)對學生進行個性化和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不但對實驗教師的能力和水平提出了更高的要求，而且要求采取更加靈活、開放的實驗室運行管理模式。

在實驗教師隊伍建設(shè)方面，采取培養(yǎng)與引進相結(jié)合的原則，提高實驗教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)。主要舉措有：（1）定期召開實驗教學研討會，請有經(jīng)驗的實驗教師進行實驗內(nèi)容及實驗教學方法的講解，以達到教師間的溝通與教學工作的配合，起到了相互促進的作用;（2）積極尋求外派培訓(xùn)機會，掌握先進的實驗教學理念和先進的實驗儀器設(shè)備，使實驗教師的業(yè)務(wù)水平能有一個快速的提升。近年來，中心先后派遣教師參加了高校電子類實驗教學骨干研修班，邀請校外專家及公司在校內(nèi)組織了“陜西省嵌入式系統(tǒng)教學高層研討會及教師培訓(xùn)”、“FPGA技術(shù)培訓(xùn)”等各種短期培訓(xùn)班，開拓了教師的視野，激發(fā)了他們從事實驗教學的積極性;（3）積極鼓勵實驗教師承擔教學建設(shè)項目和實驗教學改革項目，開發(fā)新的實驗項目，提高設(shè)計性、綜合性實驗的比例，拓展創(chuàng)新實驗平臺和創(chuàng)新性實驗項目。中心先后有多位教師承擔了學院教學建設(shè)項目，主持了多項校級教學研究項目及實驗技術(shù)開發(fā)基金項目，有力促進了實驗教學的改革;（4）中心在學校的指導(dǎo)下對實驗教師隊伍管理進行了改革，將實驗技術(shù)人員按崗位分為實驗管理和實驗教學兩類，使從事實驗管理的人員能夠更好地對儀器設(shè)備進行快速維護并滿足實驗室不間斷開放運行管理的需要，使從事實驗教學的實驗技術(shù)人員可以專注于實驗教學、實踐創(chuàng)新等方面的工作。

在實驗室管理運行方面，實行中心主任負責制，中心統(tǒng)一安排實驗教學和配置實驗教學資源。實驗中心的機房和設(shè)備面向全校開放，同時開放實驗室，由專人進行負責，這樣保證了教師和學生可以隨時進入實驗室，提高了實驗設(shè)備的利用率。同時完善了實驗室運行管理方面的相關(guān)文件，做到有章可循。

2.2 ? ? 積極探索實驗教學新模式，構(gòu)建“三維一中 ? ? ? ? ? 心”的實驗教學體系

經(jīng)過多年探索，已形成了“三層次、四模塊”的實驗教學體系。三個層次為基礎(chǔ)與認知、專業(yè)基礎(chǔ)與技能、綜合訓(xùn)練與創(chuàng)新。四個模塊是：實驗教學（第一模塊）;各種形式的實習、工程訓(xùn)練、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計（第二模塊）;科技活動、學生科研、開放實驗（第三模塊）;社會實踐、公益勞動（第四模塊）[5，6]。按照該體系要求，中心在計算機實驗教學中提出了“理論教學和實驗教學并重，理論課精講實驗課多練，課內(nèi)實驗注重基礎(chǔ)、課程設(shè)計體現(xiàn)綜合、課外實踐突出創(chuàng)新”的新模式。

針對學分制下以學生為本、注重學生個性發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求，中心在積極探索的過程中中，提出了“三維一中心”的實驗教學體系建立方法。即強調(diào)以學生為中心，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，突出實踐與創(chuàng)新，從專業(yè)類別、學生的層次和計算機知識的結(jié)構(gòu)三維角度出發(fā)，構(gòu)建立體化的實驗教學體系。

第一維是針對專業(yè)差異分類考慮。根據(jù)學校各專業(yè)學院的特點，將計算機實驗教學劃分為以下幾個大類：人文與藝術(shù)類、經(jīng)濟管理類、水利水電類及其它理工科類，分別設(shè)計了不同課程模塊類的實驗。如在計算機程序設(shè)計語言課方面，經(jīng)濟管理類開設(shè)的是VB語言程序設(shè)計，水利水電類開設(shè)的是Fortran語言程序設(shè)計，其它理工科類開設(shè)的是C語言程序設(shè)計等。第二維是要考慮不同學生的層次及能力要求，在課程實驗中，設(shè)計不同層次的實驗，包括基礎(chǔ)性實驗、綜合設(shè)計性實驗和開放創(chuàng)新性實驗。第三維是按照計算機應(yīng)用的知識結(jié)構(gòu)，將其分成四個層次，設(shè)計了不同的課程模塊，實現(xiàn)知識的逐步深入和能力的逐步提高。第一個層次是計算機應(yīng)用基礎(chǔ)，面向全校學生;第二個層次是計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)和計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)，面向全校非人文與藝術(shù)類的學生;第三個層次是面向不同專業(yè)學生需求所設(shè)定的計算機應(yīng)用知識和能力的擴展模塊，包括硬件技術(shù)領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域、數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域、多媒體技術(shù)領(lǐng)域等。如在硬件技術(shù)領(lǐng)域開設(shè)有面向非電類專業(yè)的少學時的和面向電類專業(yè)多學時的微機原理及應(yīng)用課程、匯編語言程序設(shè)計課程、嵌入式系統(tǒng)等課程;第四個層次是面向計算機專業(yè)學生的高端實驗系統(tǒng)，如大型軟件工程實驗、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、基于FPGA的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計等。

2.3 ? ? 更新實驗教學方法和手段，構(gòu)建滿足創(chuàng)新實 ? ? ? ? ? 踐要求的實驗教學平臺

學分制下要求實驗教學采用先進的網(wǎng)絡(luò)化教學手段、教學理念和方法培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，這就要求有一個先進的實驗教學創(chuàng)新平臺。

在實驗教學方法和手段方面，中心采取了如下措施：（1）將傳統(tǒng)教學與多媒體教學手段相結(jié)合，使教學更為生動形象;（2）在實驗考核方式方面，開發(fā)了《計算機應(yīng)用基礎(chǔ)》網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)，實現(xiàn)了在線培訓(xùn)、在線測試及在線考試，該系統(tǒng)可自動出卷、自動評閱，具有可靠穩(wěn)定、公正有效的特點，極大地方便了學生的學習，取得很好的效果。另外，在多門程序設(shè)計類課程中建立了試題、試卷庫，保證了試題的質(zhì)量和考試的公正性;（3）在計算機實驗教學方法方面，針對程序設(shè)計和軟件開發(fā)方面類的課程，中心特別注重學生能力的培養(yǎng)，將程序調(diào)試能力的培養(yǎng)及程序設(shè)計素養(yǎng)的提升貫穿到整個實驗教學環(huán)節(jié)當中，改變了傳統(tǒng)教學中師生互動方式，使學生具有了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力;同時，采用項目教學法，圍繞一定的工程項目進行軟硬件系統(tǒng)開發(fā)，有力促進了學生綜合實踐能力;（4）為滿足學分制下學生自主學習的要求，建起了數(shù)字化實驗教學平臺，為全校學生提供豐富的實驗教學資源，包括實驗課程介紹、課程大綱、電子教案、資料下載等。建有計算機基礎(chǔ)精品課程，提供教學大綱、實驗指導(dǎo)、經(jīng)典例題、參考資料等網(wǎng)絡(luò)資源供學生自主學習;（5）針對創(chuàng)新實踐的要求，不斷開發(fā)新的實驗內(nèi)容，編寫高質(zhì)量的實驗指導(dǎo)書，目前中心已公開出版了系列實驗教材7部，編寫了滿足創(chuàng)新實驗要求的實驗講義，如《基于DSP的圖像處理實驗軟件開發(fā)》、《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實驗及課程設(shè)計指導(dǎo)》等。

在實踐教學平臺建設(shè)方面，對原有的一些實驗室進行了改造，增加了新的實驗室及實驗儀器設(shè)備。具體有：為滿足語言類課程的實驗，更新了500余臺計算機，目前有600余臺計算機作為校級公共基礎(chǔ)教學用機;建立并完善了計算機拆裝實驗室，使學生可以完成一臺計算機的硬件組裝和系統(tǒng)軟件安裝;更新完善了計算機實驗裝置，將原來16位機的微機原理及接口技術(shù)實驗改為32位機，以滿足實驗教學、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等需要，進一步提高了計算機專業(yè)學生的硬件實驗的動手能力及實驗水平;建立了嵌入式系統(tǒng)實驗室、網(wǎng)絡(luò)工程及軟件工程實驗室、多媒體與虛擬實驗室、FPGA實驗室等;設(shè)有大學生計算機軟件開發(fā)基地和FPGA創(chuàng)新實驗室，大大豐富了學生對高端實驗平臺的需求。

3 ? ?結(jié)束語

通過對學分制特點的研究，結(jié)合學校實際情況，對計算機實驗教學改革進行了研究與實踐，構(gòu)建了新的實驗教學體系和平臺，進一步完善了實驗教學手段和方法。通過開放和利用中心的實驗設(shè)備，學生們在國家、省、市組織的各類科技競賽中成績斐然，如獲得了全國Intel杯大賽二等獎、全國“紅旗杯”大學生開源軟件技能大賽團隊一等獎和個人金獎等。由于良好的工作表現(xiàn)，中心于2008年被評為學校實驗教學示范中心。

參考文獻

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