学分制下计算机实验教学改革的研究

罗作民+段敬红+张二虎

[摘    要]    针对校学分制的特点，分析了其对计算机实验教学改革的要求，并分别从实验教学队伍建设与管理运行模式、实验教学体系建设和实践教学平台建设三个方面提出了一些具体的改进措施，取得了较好的实际效果。

[关键词]    学分制;实验教学;实验室管理

[中图分类号]     G642.0       [文献标志码]    A        [文章编号]    1005-4634（2014）06-0098-03

0    引言

实验教学是实践教学的重要组成部分，计算机实验教学中心（以下简称为中心）承担着西安理工大学计算机类基础课程和计算机专业的实验教学任务，具有量大面广的特点，实验教学的改革对学生计算机应用能力、实践和创新能力的培养，具有非常重要的作用。多年来经过积极进行实验教学改革，形成了“厚基础，重实践，促创新”的实验教学理念，取得了一定的成绩，但也存在一些问题。学校全面实行学分制，为实验教学的改革提出了新的任务和要求，研究和探索学分制下的计算机实验教学改革迫在眉睫[1-3]。

1    学分制的特点及对实验教学改革的要求

1.1     学分制的特点

2004年学校成为陕西省本科生实行学分制的第一所试点高校，采用完全学分制。相比学年制，学分制更多地强调以学生为本、注重学生个性发展和创新能力的培养，学制和培养计划更加灵活。它有以下特点[4]：（1）采用弹性教学计划，实行弹性学制。每学期分为理论教学和实践教学两个阶段，理论教学及考试安排在前17周，后3周为集中实践环节，便于学生自主选择课程且使实践环节得到加强。同时采用弹性学制，学生可以在3到6年内毕业。（2）培养计划更加灵活，教学内容强调层次，突出因材施教的理念。在培养计划方面，加大了选修课的比例，其中院级选修课学时占总学时的12%，校级选修课学时占总学时的8%。在基础课程中，针对不同专业及不同层次的学生开设的课程内容深浅不同，具有一定的层次性，强调因材施教。（3）强化实践环节，增加创新学分，促进学生实践动手能力及创新精神的培养。在学分制的培养方案中，将学生的实践环节由第一课堂的实验、实习、课程设计、毕业设计等，拓展到第二课堂的各类竞赛、科技活动、社会实践等中去，形成了“三层次、四模块”的实践教学体系[5]。为培养学生的创新意识，在学校2008版的教学计划中还专门增加了2个创新学分。

1.2     学分制对计算机实验教学改革的要求

学分制对计算机实验教学改革提出的要求主要体现在以下几个方面。

1）将实践教学由第一课堂进一步延伸到第二课堂，形成了第一课堂与第二课堂相结合的原则。要求在实验室建设方面，统筹兼顾课堂教学和学生课外实践活动的要求，建设开放的、先进的实验教学平台。

2）考虑专业差异、考虑学生个性差异，形成了共性培养与个性培养相结合的原则，要求在计算机实验教学的改革方面要从专业类别、学生的层次和计算机知识的结构三维角度出发，构建立体化的实验教学体系。

3）学分制下更强调学生能力及创新意识的培养，需要采用知识传授与实践创新能力培养相结合原则。对实验教师、实验教学方法及实验教学手段提出了更高的要求。

2    学分制下实验教学改革的具体举措

根据完全学分制的要求，中心从实验队伍建设、实验室管理和运行模式、实验教学体系建设、实验教学平台建设、实验教学方法和手段等方面进行了相关的改革，措施如下。

2.1    加大实验教学队伍建设，改革管理运行模式

学分制下更加强调对学生进行个性化和创新能力的培养，不但对实验教师的能力和水平提出了更高的要求，而且要求采取更加灵活、开放的实验室运行管理模式。

在实验教师队伍建设方面，采取培养与引进相结合的原则，提高实验教师的业务素质。主要举措有：（1）定期召开实验教学研讨会，请有经验的实验教师进行实验内容及实验教学方法的讲解，以达到教师间的沟通与教学工作的配合，起到了相互促进的作用;（2）积极寻求外派培训机会，掌握先进的实验教学理念和先进的实验仪器设备，使实验教师的业务水平能有一个快速的提升。近年来，中心先后派遣教师参加了高校电子类实验教学骨干研修班，邀请校外专家及公司在校内组织了“陕西省嵌入式系统教学高层研讨会及教师培训”、“FPGA技术培训”等各种短期培训班，开拓了教师的视野，激发了他们从事实验教学的积极性;（3）积极鼓励实验教师承担教学建设项目和实验教学改革项目，开发新的实验项目，提高设计性、综合性实验的比例，拓展创新实验平台和创新性实验项目。中心先后有多位教师承担了学院教学建设项目，主持了多项校级教学研究项目及实验技术开发基金项目，有力促进了实验教学的改革;（4）中心在学校的指导下对实验教师队伍管理进行了改革，将实验技术人员按岗位分为实验管理和实验教学两类，使从事实验管理的人员能够更好地对仪器设备进行快速维护并满足实验室不间断开放运行管理的需要，使从事实验教学的实验技术人员可以专注于实验教学、实践创新等方面的工作。

在实验室管理运行方面，实行中心主任负责制，中心统一安排实验教学和配置实验教学资源。实验中心的机房和设备面向全校开放，同时开放实验室，由专人进行负责，这样保证了教师和学生可以随时进入实验室，提高了实验设备的利用率。同时完善了实验室运行管理方面的相关文件，做到有章可循。

2.2     积极探索实验教学新模式，构建“三维一中           心”的实验教学体系

经过多年探索，已形成了“三层次、四模块”的实验教学体系。三个层次为基础与认知、专业基础与技能、综合训练与创新。四个模块是：实验教学（第一模块）;各种形式的实习、工程训练、课程设计、毕业设计（第二模块）;科技活动、学生科研、开放实验（第三模块）;社会实践、公益劳动（第四模块）[5，6]。按照该体系要求，中心在计算机实验教学中提出了“理论教学和实验教学并重，理论课精讲实验课多练，课内实验注重基础、课程设计体现综合、课外实践突出创新”的新模式。

针对学分制下以学生为本、注重学生个性发展和创新能力培养的要求，中心在积极探索的过程中中，提出了“三维一中心”的实验教学体系建立方法。即强调以学生为中心，充分发挥学生的主观能动性，突出实践与创新，从专业类别、学生的层次和计算机知识的结构三维角度出发，构建立体化的实验教学体系。

第一维是针对专业差异分类考虑。根据学校各专业学院的特点，将计算机实验教学划分为以下几个大类：人文与艺术类、经济管理类、水利水电类及其它理工科类，分别设计了不同课程模块类的实验。如在计算机程序设计语言课方面，经济管理类开设的是VB语言程序设计，水利水电类开设的是Fortran语言程序设计，其它理工科类开设的是C语言程序设计等。第二维是要考虑不同学生的层次及能力要求，在课程实验中，设计不同层次的实验，包括基础性实验、综合设计性实验和开放创新性实验。第三维是按照计算机应用的知识结构，将其分成四个层次，设计了不同的课程模块，实现知识的逐步深入和能力的逐步提高。第一个层次是计算机应用基础，面向全校学生;第二个层次是计算机程序设计基础和计算机软件技术基础，面向全校非人文与艺术类的学生;第三个层次是面向不同专业学生需求所设定的计算机应用知识和能力的扩展模块，包括硬件技术领域、网络技术与应用领域、数据库技术与应用领域、多媒体技术领域等。如在硬件技术领域开设有面向非电类专业的少学时的和面向电类专业多学时的微机原理及应用课程、汇编语言程序设计课程、嵌入式系统等课程;第四个层次是面向计算机专业学生的高端实验系统，如大型软件工程实验、虚拟现实技术、嵌入式系统开发、基于FPGA的计算机系统结构设计等。

2.3     更新实验教学方法和手段，构建满足创新实           践要求的实验教学平台

学分制下要求实验教学采用先进的网络化教学手段、教学理念和方法培养学生的实践创新能力，这就要求有一个先进的实验教学创新平台。

在实验教学方法和手段方面，中心采取了如下措施：（1）将传统教学与多媒体教学手段相结合，使教学更为生动形象;（2）在实验考核方式方面，开发了《计算机应用基础》网络考试系统，实现了在线培训、在线测试及在线考试，该系统可自动出卷、自动评阅，具有可靠稳定、公正有效的特点，极大地方便了学生的学习，取得很好的效果。另外，在多门程序设计类课程中建立了试题、试卷库，保证了试题的质量和考试的公正性;（3）在计算机实验教学方法方面，针对程序设计和软件开发方面类的课程，中心特别注重学生能力的培养，将程序调试能力的培养及程序设计素养的提升贯穿到整个实验教学环节当中，改变了传统教学中师生互动方式，使学生具有了发现问题、解决问题的能力;同时，采用项目教学法，围绕一定的工程项目进行软硬件系统开发，有力促进了学生综合实践能力;（4）为满足学分制下学生自主学习的要求，建起了数字化实验教学平台，为全校学生提供丰富的实验教学资源，包括实验课程介绍、课程大纲、电子教案、资料下载等。建有计算机基础精品课程，提供教学大纲、实验指导、经典例题、参考资料等网络资源供学生自主学习;（5）针对创新实践的要求，不断开发新的实验内容，编写高质量的实验指导书，目前中心已公开出版了系列实验教材7部，编写了满足创新实验要求的实验讲义，如《基于DSP的图像处理实验软件开发》、《嵌入式系统开发实验及课程设计指导》等。

在实践教学平台建设方面，对原有的一些实验室进行了改造，增加了新的实验室及实验仪器设备。具体有：为满足语言类课程的实验，更新了500余台计算机，目前有600余台计算机作为校级公共基础教学用机;建立并完善了计算机拆装实验室，使学生可以完成一台计算机的硬件组装和系统软件安装;更新完善了计算机实验装置，将原来16位机的微机原理及接口技术实验改为32位机，以满足实验教学、课程设计、毕业设计等需要，进一步提高了计算机专业学生的硬件实验的动手能力及实验水平;建立了嵌入式系统实验室、网络工程及软件工程实验室、多媒体与虚拟实验室、FPGA实验室等;设有大学生计算机软件开发基地和FPGA创新实验室，大大丰富了学生对高端实验平台的需求。

3    结束语

通过对学分制特点的研究，结合学校实际情况，对计算机实验教学改革进行了研究与实践，构建了新的实验教学体系和平台，进一步完善了实验教学手段和方法。通过开放和利用中心的实验设备，学生们在国家、省、市组织的各类科技竞赛中成绩斐然，如获得了全国Intel杯大赛二等奖、全国“红旗杯”大学生开源软件技能大赛团队一等奖和个人金奖等。由于良好的工作表现，中心于2008年被评为学校实验教学示范中心。

参考文献

[1]段敬红，姚全珠，张毅坤，等.学分制下计算机基础类课程实验教学体系的研究与探索[C]//第20届全国计算机新科技与计算机教育学术会议论文集（上）：第17卷.成都：西南交通大学出版社，2010：70-73.

[2]於晓明，沈安东.计算机实验教学的探索与实践[J]. 实验室研究与探索，2010，29（4）：83-85.

[3]农正，黄银娟，蓝奇.计算机基础课程实验教学示范中心建设与实践[J].实验室研究与探索，2010，29（1）：95-97.

[4]马静.完全学分制下创新性培养计划的制订与实践[J].技术与创新管理，2008，29（3）：276-279.

[5]胡明星，范海燕.以科学发展观构建高校实践教学可持续创新体系[J].实验技术与管理，2007，24（9）：17-21.

[6]胡明星，何望云.构建开放、共享、体现学校鲜明办学特色的实验室创新体制[J].实验技术与管理，2007，24（7）：26-28.