摘要：本文結(jié)合專業(yè)課程體系建設(shè)，探討了按系列課程建設(shè)實(shí)踐教學(xué)體系方案，介紹合肥工業(yè)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在系列課程實(shí)踐教學(xué)研究、教材建設(shè)及實(shí)驗室建設(shè)等方面的工作。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)體系；課程實(shí)驗；課程設(shè)計；實(shí)驗室建設(shè)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0073-04

1實(shí)踐教學(xué)體系研究

計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科學(xué)生的能力包括認(rèn)知能力、實(shí)踐能力以及團(tuán)隊協(xié)作等方面的能力。這些能力的培養(yǎng)不是靠某一門課或某個集中環(huán)節(jié)的實(shí)踐(實(shí)習(xí))就能完成，它需要通過各種途徑、經(jīng)過一個較長期的修養(yǎng)過程去實(shí)現(xiàn)。尤其是專業(yè)能力的培養(yǎng)，更是需要通過相應(yīng)的系列課程來完成。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的專業(yè)能力包括計算機(jī)思維能力(抽象思維和邏輯思維)，算法設(shè)計與分析能力，程序設(shè)計與軟件開發(fā)能力，計算機(jī)系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、設(shè)計與分析能力。目前在教學(xué)計劃中體現(xiàn)上述能力培養(yǎng)要求的核心系列課程有：公共基礎(chǔ)系列(德育、體育、軍事、外語等)，基礎(chǔ)理論系列(高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)、計算機(jī)理論等)，軟件技術(shù)系列、硬件技術(shù)系列，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系列。

高等學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)一般包括課程實(shí)驗、綜合性設(shè)計、課外科技活動、社會實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。因此，實(shí)踐教學(xué)基本上可以分為三個層次[2]：第一，緊扣課堂教學(xué)內(nèi)容，以掌握和鞏固課程教學(xué)內(nèi)容為主的課程實(shí)驗和綜合性設(shè)計；第二，以社會體驗和科學(xué)研究體驗為主的社會實(shí)踐和課外科技活動；第三，以綜合應(yīng)用專業(yè)知識和全面檢驗專業(yè)知識應(yīng)用能力的畢業(yè)設(shè)計。課程實(shí)踐(含課程實(shí)驗和課程設(shè)計)是大學(xué)教育中最重要也是最基礎(chǔ)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，直接影響后繼課程的學(xué)習(xí)以及其他兩個層次實(shí)踐活動開展的質(zhì)量。本文僅討論課程實(shí)踐的實(shí)驗教學(xué)體系建設(shè)與實(shí)踐過程。

1.1課程實(shí)驗

課程實(shí)驗是配合課程教學(xué)，與課堂理論教學(xué)相輔相成、以達(dá)到課程教學(xué)要求的實(shí)踐環(huán)節(jié)。課程實(shí)驗對計算機(jī)軟件和硬件的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)、測試原理和方法起到示范作用，它不僅僅是對理論的驗證，更主要的是通過課程實(shí)驗完成對學(xué)生對基本技術(shù)、基本方法的訓(xùn)練和基本能力的培養(yǎng)。課程實(shí)驗可分為以下5種類型[3]：

(1) 觀察性實(shí)驗：培養(yǎng)學(xué)生的注意力、觀察力、辨別力，同時增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

(2) 驗證性實(shí)驗：培養(yǎng)學(xué)生對其其設(shè)備的操作能力和加深對理論的理解。

(3) 設(shè)計性實(shí)驗：培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力和獨(dú)立工作的能力。

(4) 綜合性試驗：培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

(5) 研究性實(shí)驗：培養(yǎng)學(xué)生推理抽象能力和研究能力。

目前，在課程實(shí)驗中驗證性實(shí)驗占了大部分，應(yīng)逐步加大設(shè)計性和綜合性實(shí)驗比例，在有條件的課程中引入研究性實(shí)驗。

課程實(shí)驗教學(xué)與課堂理論教學(xué)是兩個互為補(bǔ)充的教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)明確課程實(shí)驗的目標(biāo)并將一門具體課程的目標(biāo)與系列課程能力培養(yǎng)的總目標(biāo)結(jié)合，建立完善的課程實(shí)驗教學(xué)體系、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和考核機(jī)制。循序漸進(jìn)地提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，從而完成課程實(shí)驗教學(xué)的總體目標(biāo)。

1.2課程設(shè)計

課程設(shè)計以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計與分析能力為目標(biāo)，通過團(tuán)隊式合作、研究分析、工程化設(shè)計完成較大型的系統(tǒng)或軟件的設(shè)計題目。課程設(shè)計不僅有利于學(xué)生鞏固、提高和融合所學(xué)的專業(yè)課程知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力，如綜合設(shè)計能力、實(shí)際動手能力、文獻(xiàn)檢索與分析能力、團(tuán)隊合作能力、工程化能力、研究性學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力等。

課程設(shè)計過程是在教師的指導(dǎo)下，在相對集中的時間段內(nèi)和指定的實(shí)驗室中，學(xué)生利用本課程以及以往所學(xué)的知識和技術(shù)(必要的話，還需輔以一定的課外學(xué)習(xí))，獨(dú)立解決一些復(fù)雜且具有綜合性的問題。從規(guī)模上來說，課程設(shè)計是在平時作業(yè)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展的大作業(yè)。課程設(shè)計是提高學(xué)生專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力的一種非常有效的方法，在整個實(shí)踐教學(xué)體系中占有非常重要的地位。課程設(shè)計一般作為單獨(dú)的實(shí)驗課程開設(shè)，單獨(dú)考核和計學(xué)分。

2系列課程實(shí)驗教學(xué)體系建設(shè)

目前針對實(shí)驗課程的建設(shè)大都是面向某一門課程，而對課程之間知識和能力的關(guān)聯(lián)和銜接，以及如何通過系列課程的實(shí)驗教學(xué)循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力考慮甚少。特別是在轉(zhuǎn)向完全學(xué)分制教學(xué)體系下，面對教學(xué)學(xué)時減少，課程內(nèi)容增加，實(shí)驗條件有限的矛盾，研究系列課程實(shí)驗教學(xué)體系對在不增加學(xué)時(或增加不多)的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力，充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有實(shí)驗資源的潛力有著十分重要的意義。

我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)針對學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生“工程基礎(chǔ)厚、工作作風(fēng)實(shí)、創(chuàng)業(yè)能力強(qiáng)”的目標(biāo)，結(jié)合工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，自2003年起開展了針對系列課程實(shí)驗教學(xué)體系的研究與建設(shè)，在軟件技術(shù)系列課程、硬件技術(shù)系列課程、網(wǎng)絡(luò)與信息安全系列課程等實(shí)踐教學(xué)方面取得了一定的成效。

2.1軟件技術(shù)系列課程實(shí)踐教學(xué)

軟件技術(shù)系列必修課程包括“程序設(shè)計基礎(chǔ)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“數(shù)據(jù)庫原理”、“操作系統(tǒng)”、“編譯原理”、“軟件工程”等學(xué)科核心課程，這些課程總學(xué)分?jǐn)?shù)達(dá)到24.5分，總學(xué)時392，其中課程實(shí)驗60學(xué)時，還另有8.5周的集中安排的實(shí)踐環(huán)節(jié)用于完成上述課程的課程設(shè)計，具體見表1。

課程實(shí)驗的內(nèi)容主要是針對課程中某一局部(如章、節(jié)或知識點(diǎn))，通過實(shí)驗鞏固、加深對相關(guān)知識和方法的理解，發(fā)現(xiàn)存在的錯誤認(rèn)識，以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。一個實(shí)驗往往有若干個實(shí)驗題，實(shí)驗題應(yīng)體現(xiàn)不同的實(shí)驗類型，特別是課程后期的實(shí)驗，應(yīng)側(cè)重設(shè)計型和綜合型實(shí)驗。課程設(shè)計題目應(yīng)具有一定的深度(需要學(xué)生學(xué)習(xí)教材以外的、更深入的內(nèi)容)和廣度(應(yīng)盡可能結(jié)合先修課的知識點(diǎn)，并將后繼課程部分概念和知識提前引入)。例如，程序設(shè)計基礎(chǔ)課程所采用的語言C++，在課程設(shè)計中一方面要求學(xué)生學(xué)習(xí)Visual C++運(yùn)行環(huán)境的有關(guān)內(nèi)容(如項目概念和運(yùn)用、調(diào)試工具的掌握)，另一方面要求學(xué)生根據(jù)題目的要求掌握諸如文件操作、圖形繪制、動畫效果等編程技巧。另外，在某些題目中有意識地引入鏈表、隊列、堆棧等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及像搜索、排序等算法內(nèi)容，以加深學(xué)生“程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”的概念，引發(fā)他們學(xué)習(xí)后繼課程的興趣。

除了上述必修課程以外，還開設(shè)了“Java程序設(shè)計”、“算法分析與設(shè)計”、“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計”等選修課程。為提高學(xué)生程序設(shè)計能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和團(tuán)隊協(xié)作精神、選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各類科技競賽，在二、三年級分別開設(shè)了“程序設(shè)計算法與藝術(shù)”、“機(jī)器人足球賽程序設(shè)計”課程。這兩門課程均采用教師課堂輔導(dǎo)和學(xué)生討論相結(jié)合，且以學(xué)生分組實(shí)踐和討論的形式進(jìn)行。課程的開設(shè)大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)了其提出問題、分析問題及解決問題能力的提高，深受學(xué)生的歡迎。

2.2硬件技術(shù)系列課程實(shí)踐教學(xué)

硬件技術(shù)系列必修課程包括“數(shù)字邏輯”、“計算機(jī)組成原理”、“匯編語言程序設(shè)計”、“微機(jī)原理與接口”等學(xué)科核心課程。這些課程總學(xué)分?jǐn)?shù)達(dá)到16分，總學(xué)時260，其中課程實(shí)驗50學(xué)時，具體教學(xué)計劃見表2。

由于各教學(xué)儀器設(shè)備廠商近年來加大了對高校實(shí)驗室的宣傳和投資力度，各高校實(shí)驗室硬件實(shí)驗儀器設(shè)備均有了較大改觀，實(shí)驗內(nèi)容也隨之更新和改進(jìn)，實(shí)驗的運(yùn)營成本隨著廠商的售后服務(wù)提高而降低。但帶來的問題是，由于受儀器設(shè)備型號以及目前高校實(shí)驗教學(xué)隊伍水技術(shù)平的限制，目前高校自主開發(fā)的硬件類實(shí)驗儀器設(shè)備較少，影響了對綜合型和設(shè)計型實(shí)驗的開設(shè)，有些課程的實(shí)驗指導(dǎo)書直接使用廠商提供的指導(dǎo)書，造成了硬件系列課程“同化”現(xiàn)象，不利于各高校專業(yè)特色教育的開展。因此，如何針對本校學(xué)生的實(shí)際、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和特色建設(shè)硬件課程的實(shí)驗教學(xué)體系是當(dāng)前硬件系列課程的實(shí)驗教學(xué)所面臨的主要問題。

分布式控制技術(shù)是我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科實(shí)力較強(qiáng)且具有一定特色學(xué)科方向，因此，我們開設(shè)了“自動控制原理”、“計算機(jī)控制”、“單片及原理及應(yīng)用”、“可編程控制”、“嵌入式系統(tǒng)”選修課程，并在課程實(shí)驗內(nèi)容以及課程設(shè)計中側(cè)重該方向培養(yǎng)。

2.2網(wǎng)絡(luò)與信息安全系列課程實(shí)踐教學(xué)

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷擴(kuò)展和深入，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息安全技術(shù)日益受到關(guān)注，相關(guān)課程也受到同學(xué)的重視，社會對該方面人才的需求也不斷擴(kuò)大。我校2002年開辦了“信息安全”專業(yè)，但在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，由于計劃學(xué)時的限制，目前只有“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”被列為必修課程，同時開設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計”、“電子商務(wù)”、“網(wǎng)絡(luò)安全”、“防火墻與入侵檢測”、“計算機(jī)病毒與反病毒”等選修課程。因此，該系列課程面臨著學(xué)生選課人多、課程內(nèi)容新且發(fā)展快、實(shí)驗學(xué)時少、實(shí)驗室條件有限等問題。

在網(wǎng)絡(luò)與信息安全系列課程實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)中，針對上述問題，我們打破了課程限制，將網(wǎng)絡(luò)原理、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、信息隱藏、密碼算法和病毒防治等內(nèi)容集成在一起，在內(nèi)容組織上循序漸進(jìn)、由淺入深，在實(shí)驗類型上適應(yīng)基礎(chǔ)與驗證性、綜合性與設(shè)計性兩種不同層次的要求，在統(tǒng)一的平臺上開展實(shí)驗教學(xué)。

經(jīng)過幾年的建設(shè)和實(shí)踐，我們對實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)際能力上的作用有了更深一步的認(rèn)識，對系列課程的實(shí)驗教學(xué)體系研究有了初步成果，目前軟件技術(shù)系列課程實(shí)踐教程和網(wǎng)絡(luò)與信息安全系列課程實(shí)踐教程已由合肥工業(yè)大學(xué)出版社出版，硬件技術(shù)系列課程實(shí)踐教程也已規(guī)劃編寫，前面兩本教材在學(xué)生使用過程中已取得一定成效，受到學(xué)生的歡迎。

3實(shí)驗室建設(shè)

實(shí)驗教學(xué)體系的改革和教學(xué)與實(shí)驗室建設(shè)是密不可分的，自2003年以來，結(jié)合本科教學(xué)評估的要求和實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)，學(xué)校、學(xué)院加大實(shí)驗室建設(shè)投入，加強(qiáng)實(shí)驗教師隊伍建設(shè)，提高實(shí)驗教學(xué)質(zhì)量。具體工作如下：

(1) 學(xué)院成立中心實(shí)驗室統(tǒng)一承擔(dān)和管理全院實(shí)踐教學(xué)工作，中心實(shí)驗室下根據(jù)教學(xué)實(shí)踐方向?qū)⒃瓉戆唇萄惺一蛳祫澐值男?shí)驗室合并為大實(shí)驗室，其中與計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)相關(guān)的實(shí)驗室為：計算機(jī)軟件實(shí)驗室(承擔(dān)學(xué)院各專業(yè)計算機(jī)軟件類課程的教學(xué)實(shí)踐任務(wù))，計算機(jī)應(yīng)用實(shí)驗室(承擔(dān)學(xué)院各專業(yè)計算機(jī)硬件類課程的教學(xué)實(shí)踐任務(wù))，網(wǎng)絡(luò)與信息安全實(shí)驗室(承擔(dān)學(xué)院各專業(yè)網(wǎng)絡(luò)與信息安全類課程的教學(xué)實(shí)踐任務(wù))。此外，還建立了面向?qū)W院學(xué)生(主要是本科生)的創(chuàng)新實(shí)踐實(shí)驗室。

(2) 加強(qiáng)實(shí)驗教師隊伍建設(shè)。一方面提高現(xiàn)有實(shí)驗室人員的教學(xué)實(shí)驗水平，鼓勵他們在職學(xué)習(xí)；另一方面選擇實(shí)踐能力強(qiáng)、愿意留在實(shí)驗室工作的研究生充實(shí)到實(shí)驗教學(xué)隊伍。每個大實(shí)驗室均指定了責(zé)任教授負(fù)責(zé)系列課程的實(shí)驗內(nèi)容和體系建設(shè)，而各課程組組長和每門課程主講教師也承擔(dān)相關(guān)的實(shí)驗室建設(shè)任務(wù)。

(3) 建立了實(shí)驗室開放制度，在時間和實(shí)驗內(nèi)容上對學(xué)生開放。通過網(wǎng)絡(luò)，各實(shí)驗室公布可以開放的時間，學(xué)生可以通過網(wǎng)上預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗室的實(shí)踐和實(shí)驗項目。

(4) 學(xué)校和學(xué)院拿出專項資金，鼓勵和支持教師根據(jù)專業(yè)課特色進(jìn)行自制實(shí)驗儀器設(shè)備的工作。

經(jīng)過建設(shè)，實(shí)驗室條件得到了較大改善，綜合型、設(shè)計性比例大大提高。計算機(jī)應(yīng)用實(shí)驗室獲批為安徽省“計算機(jī)基礎(chǔ)教育實(shí)驗示范中心”，網(wǎng)絡(luò)與信息安全實(shí)驗室作為學(xué)校迎接本科教學(xué)評估重點(diǎn)展示實(shí)驗室得到了評估專家的好評。

4結(jié)束語

系列課程的實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)是一個長期的過程，仍有許多規(guī)律性的問題值得研究，我們將不斷完善實(shí)踐教學(xué)體系，在實(shí)踐中探索、改革、提高，以培養(yǎng)出更多適應(yīng)社會發(fā)展的綜合型人才。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

王浩(1962-)，男，江蘇泰州人，教授，工學(xué)博士，主要從事程序設(shè)計、面向?qū)ο蠓椒?、人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)等教學(xué)與研究。

本文受安徽省教育廳高等學(xué)校省級教學(xué)研究項目(2005136、2007jyxm011)資助