以学科竞赛驱动计算机专业实验课教学的研究

毕振波 亓常松 候志凌 黄海锋

摘 要：学科竞赛是计算机实验教学的延续，在人才培养质量提高方面和计算机实验教学具有共性。计算机实验教学作为一种以实践能力培养为主的教学，应和学科竞赛关联。做好大学计算机实验教学能对学科竞赛起到促进作用，“以赛促教、以赛促学、以赛促改”为方向，重视和加强学科竞赛，驱动计算机实验教学改革不仅助于应用型人才的培养，而且也有助于创新人才的培养。

关键词：学科竞赛；计算机实验教学；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）16-0074-04

Abstract： Discipline competition is the continuation of computer experiment teaching， and it has common character in improving the quality of talent training for computer experiment teaching. As a kind of teaching with practical ability training， computer experiment teaching should be related to the competition of the Computer subject. Doing a good job in the computer experiment teaching can promote academic competition， "Promoting teaching by discipline competition， promoting learning by discipline competition and promoting teaching reform by discipline competition"， emphasizing and strengthening discipline competition. Carrying out computer experiment teaching reform， not only helps cultivate talents with application skills， but also helps train talents with innovation.

Keywords： discipline competition； computer experiment teaching； teaching reform

计算机专业培养目标之一是以培养具有系统、扎实的计算机科学与技术学科的理论基础，较强工程实践能力和创新能力的实用性计算机工程技术人才。作为实践性很强的学科，计算机实验教学对学生深入理解和掌握课堂教学内容、加强学生基本技能训练和提高其解决实际问题的能力培养方面具有重要的作用。随着大学扩招之后国家对教学质量日益重视，尤其近几年国家把加强学科竞赛工作纳入实践教学与人才培养模式改革创新的质量工程中[1-2]，学科竞赛在大学教学质量评估中的重要性越来越突出，各类高校都把学科竞赛当作重要的任务来抓，并投入了大量的人力和物力。就计算机专业来讲，当前学科竞赛和计算机实验教学是彼此独立的，学科竞赛作为实践性和综合性更强的知识活动，计算机实验教学没有和学科竞赛结合，致使多数教师依然把学科竞赛当作传统的竞赛，计算机实验教学被视作课程配套的传统实验教学，上课完成基本教学任务即可。竞赛时慌乱选题目，组织队伍，仓促上阵，竞赛效果不理想，作为重要的实践教学活动，计算机实验教学没有对学科竞赛选拔人才、选题和队伍组织起到可持续的促进作用。因此，本文针对该现状，以加强学科竞赛为手段，从其和计算机实验教学的联系着手，以提高计算机实验教学质量为目标，在探讨它们的本质和共性的基础上，研究重视和加强学科竞赛，驱动大学计算机实验教学的方法和措施，以促进计算机实验教学质量的提高。

一、计算机实验教学和学科竞赛的目标及联系

（一） 计算机实验教学的目标

大学计算机实验教学的基础目标是使学生通过实践环节深入理解和掌握课程教学内容，使学生得到基本技能训练，提高其解决实际问题的能力。按照实验项目类型，主要包括基础性实验、综合性实验和研究探索性实验[3]。基础性实验注重了解和理解；综合性实验注重应用和综合；研究探索性实验注重研究。对于大多数院校，一般以前两类实验为主；对于研究性大学，计算机实验教学还具有运用已知知识探索获取未知知識、培养学生的独立探索和科学研究能力的特征[4]。

（二） 学科竞赛的目标

学科竞赛是由赛事组织者通过划定赛事范围或方向，由参赛者拟定题目并通过审核以竞赛的方式，在规定的时间内，通过一级或多级筛选，由专门的专家组或公开方式评选出优劣等级的带有鲜明学科特征的赛事活动。其核心目标是在专业范围内运用课堂教学与课外实践的知识来提高学生的发现问题、分析问题和解决问题的能力[5-6]。

（三） 两者的联系

从两者的目标看，它们在目标的层次和活动内容等方面有明显的区别。严格来讲，学科竞赛相比计算机实验教学，其知识综合运用特征更明显。但它们之间也有共性，主要包括：一是人才培养目标的一致性，都是为了培养能够运用已知的专业知识解决问题的能力；二是具有鲜明的专业特征，都面向特定类型的专业；三是以实践能力培养为主。从两者的共性，我们认为计算机实验教学和学科竞赛不能割裂开来，两者必须紧密结合起来。它们之间的联系如图1所示。

从图1看，在总体目标一致的情况下，计算机实验教学对学科竞赛具有促进作用，该作用是主要通过日常的各种实验教学逐渐实现的。例如，搞好大学计算机实验教学可以给计算机类学科竞赛输送优秀的人才和发掘优秀的题目。学科竞赛对计算机实验教学具有引领作用，学科竞赛作为一种综合性知识应用的活动，团队协作和题目攻关对计算机实验教学具有反馈和促进实验教学改革的作用。割裂大学实验教学和学科竞赛，前者会成为孤立的、简单的课堂理论知识的验证性机械式活动，后者就会成无源之泉，赛时临时抱佛脚。

二、长期以来计算机实验教学存在的弊端

据调研，当前大学计算机实验教学普遍存在问题就是割裂了计算机实验教学和学科竞赛的联系。主要包括如下几个方面：

（一）认识方面

一方面，长期以来，多数教学工作者把计算机实验教学单纯地当作理论课的一个辅助教学课，仅仅是有关理论的机器验证而已，对学科竞赛的促进作用认识不够；另一方面，学科竞赛对计算机实验教学的引领作用认识缺乏。其结果，两者长期以来被当作互为孤立的教学活动。

（二）教学实践方面

从前文看，两者的实践属性特征明显。但长期以来，计算机实验教学有关的实践教学活动中一些有意义的想法和活动没有被及时发掘和培育。计算机实验教学止于规定的教学结束，一些优秀的学生没有认真去引导和培养，好的思想和实验题目课堂结束之后就忘却获丢弃，没有做任何跟踪和培育。造成教学成果浪费，学科竞赛时匆忙征或想题目、组队、写竞赛项目书、分工、理论钻研、技术攻关和参赛。

三、新形势下以学科竞赛驱动计算机实验教学的重要性

学科竞赛作为一种综合性的知识运用活动，它是计算机实验教学的延续和发展。从学科竞赛的全过程看，它具有竞赛内容的实践性、竞赛活动的创新性、竞赛过程的时效性和竞赛作品的价值性等特征，这些特征决定了它对创新人才培养的作用及意义[3]。一是有利于培养学生的创新意识、创新思维；二是有利于培养学生创新能力和实践能力；三是有利于调动学生积极性、提高学生综合素质。作为教学成果的重要标志，近些年以学科竞赛获奖为重要指标检验教学成果和人才培养质量，被教育主管部门和大多数高校认可和采用，也得到了社会的广泛好评。随着高等教育逐渐由数量扩张向教学质量提高的转变，学科竞赛在各高校学科评估中的重要性被得到大力的提升，做好学科竞赛，不仅能够锻炼学生的知识运用能力，而且也能让教师和学生获得了成就感或荣誉感，同时对计算机实验教学更有动力和积极性。因此，重视和加强学科竞赛驱动大学计算机实验教学改革的相关研究具有重要的意义。

四、加强学科竞赛，驱动计算机实验教学改革

以学科竞赛为重要目标驱动大学计算机实验教学有利于推动创新人才培养，但关键在于能否长久持续地坚持、制定规划和调动师生的积极性。这就需要在计算机实验教学中通过多种措施、大力进行教学改革，真正将学科竞赛和日常的计算机实验教学关联，有计划培养方能使计算机实验教学成为输送合格学科竞赛人才的“加工厂”。

（一）提高学科竞赛在计算机实验教学中重要性的认识

学科竞赛越来越被各高校重视，学科竞赛获奖多少和层次成为大学评估和教学质量水平高低的重要标志。在这样的指挥棒下，多数高校对教师职称晋升也进行了政策倾斜，学生通过学科竞赛获奖达到了实践、创新和解决问题能力的提升，在大学期间评优和以后的就业和升学深造都有加分。可见，搞好学科竞赛对学校、教师和学生都是双赢的。但如果学科竞赛依然采用过去的模式，竞赛只是个别老师的事情，或者是领导指派的任务，突击一段时间完事，则学科竞赛和计算机实验教学完全独立，学校、教师和学生的发展都是不可持续的。由于计算机实验教学对学科竞赛的促进作用，我们认为必须在老师和学生中通过宣讲或专门培训提高学科競赛在计算机实验教学中重要性认识，同时向学校建议和争取政策和经费方面的支持。尤其后者，比如加大计算机实验室基础设施投资，对软硬件升级，实验室开放；增加新的专门用于学科竞赛的训练室，对参加学科竞赛辅导的老师给予经济补贴等，从而使学校上下一心，老师的积极性调动起来了，人人都会重视学科竞赛，形成一片欣欣向荣、同心协力“抓教学”的局面。

（二）增加综合性实验和研究探索性实验的比例

除了提高学科竞赛在计算机实验教学中重要性的认识，所有计算机专业类课程的实验教学计划需要重新规划和修订，加入学科竞赛的因素，适当增加综合性实验和研究探索性实验的比例，不能仅仅停留在了解和理解的认知层次上，应在应用、综合和研究上倾斜，使得学习一门课学生不只是掌握了一些基本概念和原理类的浅层次的水平知识。在计算机实验教学中，对于创新性高、有前景的实验类项目要重点进行记录、关注和培育。老师通过适当指导，告诉大家如何查阅综合性实验和研究探索性实验涉及的资料，对相关问题应该怎样研究，该从哪方面入手，建立讨论小组，定期进展汇报，找出问题的核心和下一步的工作重心。当然这对部分学生有些难了，但可以采取自愿参加组队的原则，然后针对感兴趣的同学在选题方面可以选择学科中大家熟悉的综合性开发和实现的例子，让大家在该例子基础上逐渐扩展。比如通过应用领域扩展，教学资源管理可扩为重要海洋生物资源管理、网上书店的开发扩为在线海鲜交易系统的开发、基于图像处理技术的人脸或指纹识别研究扩为海港管理中的船舶识别等，这样可以体现应用的创新性，也可以体现专门类高校的学科特色，在普通当中找独特，为下一步的学科竞赛积累前期工作基础。真正使得计算机实验教学变为一个可持续出成果的课程，改变多数老师上课出不了成果（发表高档次论文和承担国家级项目）的尴尬。

（三）实行计算机实验层次化教学

层次化教学是进行因材施教的一种重要方法。由于不同类型实验难度不同，计算机实验教学要完成基本教学内容，其任务不完全是为了学科竞赛，因此，针对课程教学内容、教授的对象和学生的兴趣对教学实验内容设置不同的层次：

基础性实验，主要面向所有的学生，以验证性实验为主，让学生了解计算机专业当前所上课程的相关基础知识，培养学生实际操作能力。

综合性、设计性实验，针对那些完成基础型实验后并对工程性的综合设计类开发感兴趣的同学，主要加强多学科知识点的交叉融合，强化基础，拓宽学生的知识面，培养学生综合运用知识的能力。项目应当使学生根据课题基本问题的要求在教师的指导下自主完成，包括自主设计实验方案、自主获得实验数据、自主分析实验结果、自主管理实验过程、自主撰写实验报告。

研究探索型实验，主要针对那些对技术的改进和革新、大型软件的开发或二次开发，或者直接参与教师的科研项目等感兴趣的同学，这类实验需在教师的指导下独立完成，或在指导教师（实行导师制）的研究领域进行有目的、有意识的探索与研究活动。目的旨在激发学生的求知欲望和培养学生的创新能力，同时也增加了学生对科学研究的兴趣。

计算机实验教学分为三个层次，实现教学基础要求，也照顾了对综合性和探索性感兴趣、勇于挑战的同学，也适应了教育部推出的质量工程项目——“大学生创新性实验计划”[2]。针对层次化计算机实验教学，其评价应体现层次化教学各类内容的权重，以百分制为例，可以采取6：3：1或5：3：2的成绩评价办法，对于综合性和探索性实验，一般应答辩，如果项目复杂，任务量多，同学可以团队合作，但要保证每个人都的工作有区别，根据每个人承担的任务量和难易程度进行计分。

（四）开放计算机实验室，增加实验教学的自主性

为满足計算机实验教学培养学生的创新能力、实践能力和创业能力，适应学科竞赛需求，开放计算机实验室是十分必要的。不仅仅可以充分利用现有教学条件，最大限度地扩宽现有的实验教学方式，而且可以强化综合性知识的掌握和实践能力提高。针对不同类的学生，应包括固定的专业实验室面向计算机类专业学生开放模式、基础实验室面向全校师生开放模式和导师制带学生的实验室开放模式等三种。开放实验室应把预约方式和时间、开放类型、开放时间等进行公布，鼓励学生利用课余时间，进入实验室或参与实验室的课题研究。综合性、设计性实验和研究探索性实验，固定的教学时间在实验室通常是完不成任务的，开放实验室的环境下，在业余，教师可抽空在实验室指导学生完成实验任务或大学生创新项目类型实验任务。这样解决了传统试验教学，时间和地点固定古板、不灵活的弊端，实现了教学方式的灵活性。更重要的是容易在原有计算机实验教学基础上培育那些有价值的实验项目，通过进一步指导孕育成国家或省内大学生创新创业项目、挑战杯项目、教育部创业大赛等项目。教师指导学生中可以告诉大家与学科竞赛有关的文献如何搜集、申请书如何撰写、学术汇报、学术论文撰写、项目规划、项目实施、竞赛项目中与题目相关的硬件与软件等知识，充分提高了大家的自主性和探索性。

（五）增加计算机实验教学的单位工作量计算系数

综合性、设计性实验和研究探索性实验通常会涉及跨学科、跨领域有关的知识，复杂度及难度会超出一般的基础型实验，学生要想把实验做好，尤其那些可能会培育成学科竞赛题目的实验项目，经常需要教师在文献检索、研究方法、研究方向研究目标、疑难问题等方面进行指导和把握，这需要教师投入大量的时间。“冰冻三尺非一日之寒”，任何成功都不会是简单说说就会成功的。因此，学科竞赛驱动的计算机实验要想出成果，学生获奖，最关键的一点就是教师必须要有奉献，不怕牺牲，甘愿吃苦、和学生打成一片的奉献精神，把自己也视作学科竞赛的一员投入到培育学科竞赛项目的计算机实验项目研究中去。由于投入大，计算机实验教学的单位工作量计算需要适当提高计算系数，三大类实验应分别设置不同的系数，依据学生数或学生组数、实验项目个数给予教师计算工作量，不能简单的把计算机实验教学当作就是上机验证一下而已。只有承认教师的劳动，让其有相应汇报，才能调动教师的工作积极性。

除过上述几个方面，完善组织机构、建立激励机制、完善硬件建设、建立联动机制和注重梯队建设等也很重要。但从作者这些年一线教学和学科竞赛参与的感受，本人认为首先增加计算机实验教学的单位工作量计算系数在这些方面中或许更重要些，更容易做到。

五、结束语

综上，学科竞赛在计算机实验教学中的重要性是很明显的。计算机实验教学作为一种以实践能力培养为主的教学，应和学科竞赛关联，把参加学科竞赛作为教学的重要目标之一。重视和加强学科竞赛，引领计算机实验教学，并把学科竞赛的成功经验反馈到日常的计算机实验教学中，“以赛促教、以赛促学、以赛促改”，以学科竞赛的示范性和影响驱动计算机实验教学改革，优化人才培养方案，重构专业课程体系，更新实验教学内容，从而提高计算机实验教学水平，达到提高人才培养质量的目标。

参考文献：

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[3]陆国栋.实验教学改革的思考与实验分类研究[J].中国大学教学，2010（9）：72-74.

[4]陆国栋，李飞，赵津婷，等.探究型实验的思路、模式与路径——基于浙江大学的探索与实践[J].高等工程教育研究，2015（3）：86-93.

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