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1、浅谈计算机类实验教学的改革与实践 由于各种原因，计算机类实验室建设与管理模式、实验教学体系、实验项目内容以及实验设备水平跟不上需要，同飞速发展的计算机技术差距很大，要提高计算机教学质量，培养高水平科技人才，就必须对计算机类实验教学进行多方位的改革。本文介绍了我院在这方面的改革经验。 1引言 计算机学科是一门实践性非常强的学科，实验教学对培养学生质量尤为重要。而目前我国高校计算机学科在实验 教学改革方面，虽然取得了一定成绩，但同社会的需求差距很大，没有形成一套比较完整、先进、实用可行的实验教学体系，缺乏对学生动手、创新能力和创新精神培养的实验环境，有相当多的学校仍停留在实验室隶属教研室管理的模式
2、，其实验教学内容和手段滞后计算机技术的发展，严重影响了计算机科技人才的培养。计算机学科实验教学的目的，就是提高学生的综合实践能力和创新精神，使即将毕业的大学本科生能够融合所学的计算机知识，掌握一定的计算机应用技术的技能，以适应实际工作的需要。然而，以往由于实践教学环境设备内容陈旧落后，实验方法以基本操作和验证性实验为主，缺少创新性、综合性、设计性实验，很难启发学生创造想象力。显然，这对培养学生综合素质和创新能力的提高是非常不利的。 从以前我校计算机专业毕业生反馈的信息看，用人单位普遍认为吉林大学计算机学院培养的毕业生，理论知识渊博，基础知识扎实，有后劲，但动手实践能力、分析解决问题的能力和创新
3、意识较差。鉴于此，计算机学院实验教学的改革势在必行。 2改革实验室管理体制，建立新型管理模式 我院原有的实验室隶属教研室管理，实验室与实验室之间，各自为政，互不联系，在实验室建设和实验环境改造等方面缺乏整体和全局意识，片面追求小而全，既造成人、财、物资源上的浪费，又制约了实验室的发展和创新，影响了实验室效益的整体发挥；同时，由于实验人员分散，分属于不同的实验室，从事的专业狭窄、具有一定的局限性，不利于实验人员素质的培养提高，进而制约了实验人员的专业技能的发挥。根据教育部提出的“努力提高实验教学质量，培养创新型科技人才”的指示精神，本着有利于培养现代化高素质人才、有利于计算机学科的整体发展、有利
4、于教学质量的全面提高、有利于实验室可持续发展的改革原则，在学校的大力支持下，计算机学院对实验室管理体制进行了改革，撤消了原隶属教研室领导的规模小、实验内容设备陈旧落后的小而全的实验室，成立了计算机实验教学中心。目前，吉林大学计算机学院实验中心通过改革和优化组合，建立了12个专业实验室，为学生开展研究设计型实验和创新的能力培养提供了强有力的支持和先进的实践环境。新组建的实验室分别是(1)计算机控制与应用实验室；(2)嵌入式系统实验室；(3)计算机组成原理与体系结构实验室；(4)微机原理与接口技术实验室；(5)计算机软件实验室；(6)计算机网络协议分析实验室；(7)研究生实验室；(8)计算机网络与
5、信息安全实验室；(9)计算机数字艺术创新型开放实验室；(10)嵌入式技术创新型开放实验室；(11)计算机网络技术实验室；(12)软件综合实验室。在实验室组建过程中，注重增加发挥学生主动性和创造性的实验教学环节，建立适合学生个性化发展需求的个性化实验室，如充分吸纳国内外计算机行业先进技术，搭建了特色鲜明、具有辐射作用的实验教学平台，在国内高校率先开创的网络协议分析实验室，开设了“网络协议分析与故障诊断技术”实验课程，把企业先进技术与科研项目引进实验室，校企业联合建立了“华为3Com组网技术实验室”和“中软吉大IPv6实验室”、“曼博软件工程实训基地”，使学生在真实的软件开发环境和气氛中，亲身参与
6、软件工程设计与实践，鼓励学生个性化发展，拓宽学生科研与创新能力。 改革后新建立的实验教室上了规模和水平，其中，计算机控制、嵌入式系统等8个硬件实验室可同时容纳120名同学做相同实验内容，达到人手一套设备，软件实验室可同时安排1000名(一个年级)学生上机编程操作。实验课由学院教务办统一安排，工作量饱满，除统一安排实验课占用的时间外，其余时间也面向学生和教师开放使用，为学生提供了充裕的实验时间和实验环境，提高了实验仪器设备和实验室环境的使用率。 改革后新组建的实验室，职责清晰，分工明确。实验室由专职实验技术人员组成，实验室主任由具有高级职称的实验技术人员担任，实验室人员负责仪器设备的维修维护和实
7、验室的建设与日常管理工作。同时，通过竞聘考核新建了与实验课对应的实验教学梯队，梯队负责人均有教授或博导担任，指导教师由结构合理的58名专、兼教师组成，主要承担实验课教学工作。建立了梯队教师竞争上岗、跟踪考评的机制。使实验教师队伍的改革和实验室建设上了一个新的台阶。 吉林大学计算机学科实验教学中心从实验室规模和种类，实验课程和实验项目数，实验学时数，实验教学环境，仪器设备先进性，投资经费，已成为全国高校之最。 3加强实验室建设，构建良好育人环境 实验室是培养学生动手能力和创新意识的重要场所，为了培养高水平科技人才，我院投资千余万元，按学科发展建设和培养创新人才的规划，对计算机学科实践教学平台进行
8、改造和建设。 目前，实验中心加强了网络化建设，建立了网站，建立了“实验教学管理信息系统”和“实验中心资源库”，实验中心实现信息化管理，采用了网络化多媒体课件等实验教学手段，开通了网上选课，使学生自主选择自己感兴趣的实验项目内容，可事先预习实验要求，实现了实验教学计划和实验项目和实验课成绩网上查询等管理信息平台。实验中心管理人员可以通过“中心资源库”对实验室设备资料、实验耗材，人员资料、规章制度等进行统一管理，能够实现对实验资源的实时调配和跟踪。 计算机大楼通过独立光纤接入学校网络，实验中心单独规划了50平方米实验用房，购置了服务器、交换机、2TB磁盘阵列，主体建立了千兆以太网的主体局域网，采用
9、直连、物理地址绑定等方式，实现远程监控等功能。在计算机楼内，设立了包括实验室在内的92个点，安装了网络摄像机监控系统，实施24小时实时监控，教学及管理人员可以随时查看各实验室教学情况和查询以往的视频录像。各实验房间均配有高档投影仪、微机、专门化的实验仪器，为学生基本技能和创新能力训练提供了保障。 实验中心采用先进的人像识别技术与非接触式ID卡方式进行现代化教学与管理，可全程跟踪实验室及实验设备使用情况。可自动管理课程信息，自动分配机器，记录学生机器使用的详细数据和实验项目成绩，教师可以远程指导、检查、监视学生操作信息和实验过程跟踪，避免学生做与实验无关的操作和逃课、代替上课现象。教务办和指导教
10、师通过网络直接掌握学生实验信息，体现了多样化的实验教学环境与人文精神并举的实验教学模式。 实验中心建立了信息综合管理系统，安装门禁管理系统，采用先进的人像识别等现代化管理手段，实现了实验室的智能化管理。对实验室的人员资料、固定资产、消耗、仪器附件、科研项目、获奖情况等信息进行记录、统计、分析和存档。实验中心建立和完善了各项规章制度，做到有章可循，按章办事，目前，实验中心实现了实验室的智能化、制度化管理。 4构建新的实验教学体系，致力培养学生创新能力 实验课是学生理解理论、探索未知、创造新知的必不可少的重要课程和手段。学生创新能力的培养，关键是在于将学科知识运用于实践，并在实践中拓展知识。我们根
11、据计算机基础教育的培养目标，构建与理论教学相辅相成的实验教学内容和体系，对实验教学内容进行了整体优化。包括删除了一些教学内容陈旧、与培养目标不协调的内容，合并了内容重复的实验项目，增设了有利创新能力培养的实验课和实验项目，从而使重构的实验教学内容具有较明显的递进关系，能体现时代特征和创新精神。 实验中心树立以学生为本，以培养学生能力为宗旨；通过实验教学使学生达到拓展知识领域，训练操作技能，鼓励个性发展，培养创新精神，锻炼意志作风，养成职业习惯。实验中心建立了实验教学与理论教学之间相对独立、有机结合，实验课与理论课融汇贯通的新型实验教学体实验教学体系，对于超过32 学时的实验课独立设课、独立代码
12、、单独计学分。完善了分层次实验教学模式，按基础实验、综合实验和创新型实验分层次进行实验教学改革，同时，注意各层次实验之间的衔接与覆盖面，并且在设计实验项目时，适当增加综合型、设计型实验项目的比例，加强培养学生综合能力和创新能力。 开发了网络实验教学管理系统，提供网络实验教学资源(电子教案、多媒体网络课件、视频录像、实验数据等)，用于辅助实验教学。学生根据实验项目要求，课前预习，查阅文献，熟悉基本技术(仪器设备基本操作)，设计方案，搭建实验环境，编程、调试与实现。 实验技术方面，我们在实验项目的选择和实验方案设计上，注重将当前最新技术融入实验环节，每年实验项目更新率超过10%；注重加强基本技术训
13、练，按实验内容的内在联系设置综合设计型性实验；注重各门实验课内容的合理衔接，增强学生对计算机学科各门课程内在联系的认识；注重科研成果在实验教学中的应用，启迪学生的科学思维和创新意识，培养学生运用基本技术和方法，分析综合解决实际问题的能力。 建立多元实验成绩考核方式，学生实验成绩采取五级记分制，分别为优秀、良好、中等、及格和不及格。学生实验成绩主要由平时实验成绩考核和期末考核二部分构成。平时成绩考核主要包括预习、基本操作、实验结果、实验习惯、实验报告、自主实验能力、创新能力等。期末考核采取笔试、实验操作考试或二者结合的方式。实验中心制定了“实验课评分细则”，实验课总成绩=平时成绩 70% + 期
14、末考试成绩 20% + 创新实验 10%。平时成绩考核办法如下 A实验项目内容提前或按时独立完成，对实验项目原理有深入理解，正确回答各种问题或有创新思想。 B实验项目内容基本按时完成，能够说明实验过程(源程序)，能够正确独立操作和解读程序，回答问题基本正确。 C实验项目内容按时(或稍晚)完成，能够大体说明实验或编程过程，操作或编程方法基本正确，回答问题不够全面正确。 D实验项目完成时间滞后，操作或编程不能独立完成，对实验程序解释不清。 在实验教学方法方面，通过建立符合学生认知规律的教学方法，使学生由浅入深、由简单到综合，逐步理解和掌握科学研究的方法，有利于调动学生实验的积极性、主动性，有助于学
15、生自主学习、合作学习和研究性学习，有利于学生实践能力和创新能力的培养。采用“开放、多练”的教学方法，要求学生独立完成实验，培养学生独立的思考问题和解决问题的能力，为将来独立开展研究工作打下坚实的基础。例如。在“计算机控制实验课”实验题目的选材设计方面，我们力求覆盖目前计算机应用技术方面较为普遍的方法，注重当前计算机应用与控制过程中的实际情况，并考虑到将来的发展方向，采用微型机与单片机并举，汇编语言与高级语言共同使用的方式。使实验题目与内容具有计算机学科前瞻性、实用性、工程应用性和可持续提高、发展的特点，力争满足学科发展和市场经济的需要。我们选择了单片机和微机均能控制的题目，即一个实验题目均可采
16、用两种不同的实验手段。这样，不仅节约了资金和设备，而且又开阔了学生的思路，加强了学生创新设计与综合实践能力的训练和培养。达到调动了学生上实验课的积极性、提高了学生科学实验的兴趣和探索分析问题、解决问题的综合能力，增强了学生的创新能力。 5自制先进实验装置，促进实验教学质量提高 实验设备和手段是进行实验教学的必备条件，但是，设备和手段往往又有一定的滞后性，不能及时满足实验教学需要，而实验教学的任务和人才培养目标又要求必须改进实验手段。在这种情况下，我们要求从事实验工作的人员积极想办法研制新装备和改造旧设备以满足实验教学的需要。 最近几年来，为了提高实验教学质量，改革实验内容，实验教学人员选择具有
17、代表性、先进性、实用性较强的科研成果，应用于实验教学之中。科研成果与实验教学相结合，研发先进的实验装置，进一步开设具有计算机学科特点的实验项目和内容，使学生有机会早日接触到最新科研成果，强化培养学生动手能力和创新能力。例如，自行研发了独具特色的“计算机应用系列实验教学仪器”，该成果通过了省级鉴定，鉴定专家一致认为该项成果实用、先进可靠、具有计算机学科特点，达到了国内同类院校先进水平，并建议推广使用。其中“功率因数自动补偿”和“交流调功/闭环温控”两个实验仪器填补了国内实验装置的空白。自行研制的“计算机应用系列实验教学仪器”有“直流电机脉宽测/控速、交流调功温度控制、重量测量与精度分析、功率因数
18、自动补偿、步进电机控制、LED汉字显示屏”等六项实验装置。 目前，“计算机应用系列实验教学仪器”，通过五届5000多名学生使用，师生一致反映计算机控制实验选题合理，可用性、可动手性好，使学生把几年来所学的理论知识与实际应用很好结合起来，有助于培养学生创新能力和工程实现的能力，受到广大学生欢迎，实验教学质量显著提高。 6结束语 经过几年的不懈努力，吉大计算机学科在人才培养、实验教学改革等方面取得了很大成绩，形成了较强的优势和明显的特色。实验中心实验实现统一安排实验教学内容，统一管理和调配全院实验教学仪器设备，提高设备的使用效率，实现资源共享。计算机学科毕业生因其基础扎实，专业、外语和实践能力强，综合素质高深受用人单位欢迎。