計算機專業的實驗教學改革研究

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摘要：針對計算機專業教學中，實驗得不到應有的重視，忽視了實踐性、創新性能力的訓練，導致學生的社會適應性差的問題，文章提出計算機專業實驗教學改革的基本思路、實驗教學體系建設的模式等方面的措施與規劃，進而對于提升專業教學質量，以實現與社會人才需求的對接，提升老師和學生的創新創業意識和能力，力求培養出學以致用和具有競爭力的專業人才。

關鍵詞：實驗教學；人才培養；課程體系；教學管理；評價機制

一、引言

目前，在全球計算機教學中，IEEE-CS/ACM制定并陸續修訂的《計算教學計劃》是最有影響力的。我國修訂的《計算機學科教學計劃1993》和《計算機科學與技術專業規范》都是以該計劃為藍圖，國內大部分高校的計算機專業亦基于此為依據來構建自己的教學體系。高等學校的實驗教學在計算機專業教學中占有比較重要的地位，目前國內不同高校的實驗教學體系也存在差異。目前主要存在以下三種模式。模式一，不單獨設立實驗課程，而是將實驗課程貫穿于理論課程中。將實驗教學作為理論教學的附屬品，它的作用在于協助理論教學完成該門課程的教學任務和目標。這一傳統的實驗教學體系在演繹法教學占統治地位的時期仍是主導模式，在培養學生實踐能力和創新精神方面存在的弊端已為許多高校所認識。模式二，為了加強實驗教學的地位，將主干課程的實驗內容單列成實驗課，目前這種模式已經被國內一些高校所采用。實驗教學與理論教學具有同等重要的地位，它不再是附屬品，同時實驗內容的設計向綜合性和創新性靠攏。但是該模式在具體實現過程中，仍存在著實驗教學局限于該課程的理論知識，實驗內容設計難以突破課程框架的問題。因此，開展多學科交叉的綜合性、創新性和探索性實驗往往難以實現。模式三，保留一部分與理論課程同步開設的基礎實驗，而其他的實驗內容經過優化、重整和豐富，開設成獨立的綜合和創新實驗課程。該實驗課程的內容更加側重于設計型、應用型和探索創新型實驗。采用這一模式的優勢在于同時結合了演繹法教學中以實驗教學輔助知識傳授，以及歸納法教學中的通過實驗教學加強學生能力培養和綜合素質的提高，更加適合培養信息技術領域的應用型和創新型人才。目前國外一些高校多采用這一模式，除了專業課程有較豐富的同步實驗內容外，還設置了若干綜合實驗課程和畢業設計課程。而國內高校采用這種模式的還為數較少。社會對剛走出大學校門的學生的認可度是衡量該學校教學效果的主要依據。社會需要的是具有分析解決問題的能力，具有創新意識的人才。因此，綜合以上三種教學模式，建立一種融合了演繹法教學與歸納法教學特長的、能與社會發展需求緊密結合的新實驗教學體系，對于全面提升計算機專業實驗教學的質量，培養具有創新思維的高素質應用型人才，具有至關重要的意義。

二、計算機專業實驗教學問題研究

在當前的計算機實驗教學中，絕大多數實驗只起到驗證理論知識的作用，教學實驗附屬于課堂教學，學生的個性發展和創新意識得不到鍛煉的機會。具體來講，計算機專業實驗教學環節存在以下幾個問題。第一，實驗教學手段和教學方法落后。課程與實驗項目的設置與當前IT領域快速更新的新知識、市場流行技術嚴重脫節，實驗設備老化，經費投入不足，實驗內容數年不變，并且大部分實驗仍屬于驗證性實驗，實驗內容依附于理論教學。第二，實驗教學體系缺陷。整個體系結構往往是封閉型的，不利于新的課程和實驗項目的更新。實驗教學培養計劃都是按照四年一個周期的固定模式展開。第三，實驗教學管理體制與實驗室的運行機制有待進一步改進。實驗室不能面向學生開放或開放程度有限，導致有興趣的學生得不到良好的實驗訓練環境。第四，評價機制單一。實驗教學往往以遠小于課堂教學比重的分值形式或傳統的考試方式進行考核。而在工程設計中非常重要的許多實驗內容，又難以用試題的方式，在較短的時間里考核學生的掌握程度，需要學生長期的動手、實踐、創新，因此，單一的評價機制，導致實驗教學得不到學生的重視，使學生的社會適應性差。因此，如何構建一套科學合理的計算機專業實驗教學體系、創新人才培養模式和教學管理機制是本文主要的研究內容。

三、實驗教學改革方案設計

針對計算機實驗教學中存在的上述四點問題，提出以下幾點改革方案。

（一）創建新的實驗課程體系

從創新型人才培養角度出發，優化重組實驗課程在知識傳授、能力培養和素質提高三方面的比例，將原有的多門實驗課程進行整合，創建計算機硬件設計綜合實驗、計算機軟件設計綜合實驗、計算機網絡綜合實驗、計算機應用綜合實驗等實驗課程。每門實驗課程都要體現基礎型實驗、綜合設計型實驗和應用探索型實驗三個層次，并且要合理組織實驗教材，每門實驗課程的內容都要包括指定實驗項目和自選實驗項目，其中自選實驗項目是結合學科發展前沿及學生學習興趣的應用探索型的實驗項目。

（二）采用項目教學法

打破以課堂教學為中心的教學模式，確定以項目組為中心的學習模式。依據教學內容設計和選取實驗項目，要考慮學生的層次特點，設計和選取難度不同的實驗項目，使項目內容能激發學生的學習興趣，調動學生解決問題的積極性，同時讓學生共同參與項目的設計，為學生提供自己動手和動腦的空間。

（三）優化管理體制和實驗室運行機制

優化實驗教學資源配置，加大資金投入，在改進實驗室硬件設備的同時，也要及時添加最新的實驗軟件，像開放式虛擬實驗教學系統、實驗仿真平臺、虛擬實驗教學管理系統、虛擬實驗測試平臺等；實驗教師要經常參加培訓和學習，提高自身的能力和素質；除上課時間外，實驗室要定期向學生開放，實現開放式的實驗教學環境。另外，實驗室要建設實驗項目庫，形成一種可積累的實驗項目管理機制。

（四）建立科學完善的評價機制

評價的主要依據不再是實驗數據的正確與否，而是要看學生是否通過實驗鍛煉了動手能力，提高了創新意識。評價機制不單以考核分數的方式，還通過像“創新成績”等形式，如參加電子設計競賽獲獎，或發表學術論文，或有科技創新小作品等均可獲得“創新成績”。

四、結束語

本文關于計算機專業實驗教學問題的研究、實驗教學改革方案設計的基本思路等方面的措施與規劃，能為各高校計算機專業的實驗教學改革與建設起到拋磚引玉的作用。我們結合了自身的教學資源進行了實驗和改革，取得了較好的效果，提高了計算機專業實驗教學的教學質量，進而提升了專業教學質量，使學生的實踐能力和應用能力顯著提高，大大激發了學生的創新精神，畢業生就業率也明顯攀升，有助于我們培養出更多的具有創新思維、能獨立分析解決實際問題的高素質應用型人才。

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作者:薛凌燕 李樹榜 單位:聊城大學計算機學院