摘要：本文分析了實驗教學工作中存在的諸多問題，然后闡述了多層次、結(jié)構(gòu)化和開放式的實驗教學體系。

關(guān)鍵詞：實驗教學體系；教學改革；創(chuàng)新教育

中圖分類號：G424文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0042-03

我校在計算機實驗教學改革過程中，參照國際通用的工程與技術(shù)評估條列(Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET)列出的工科大學生必須具備的11項能力要求，把國際國內(nèi)一流大學(如斯坦福、卡耐基·梅隆、伯克利以及清華大學等)的教學理念和成功經(jīng)驗融合到實驗教學體系之中，形成了有鮮明特色的多層次、立體化的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

1實驗教學存在的問題[1][2]

1) 實驗課依附理論課

這種實驗課的實驗大多為基礎(chǔ)型和簡單應(yīng)用型實驗，為了驗證理論教學的內(nèi)容而設(shè)置，內(nèi)容相對單一且更新慢，學生僅僅為學分而學習，缺乏積極主動參與。

2) 實驗專業(yè)課程設(shè)置時間滯后

課程設(shè)置一般采用“階梯式”結(jié)構(gòu)，即基礎(chǔ)課→技術(shù)基礎(chǔ)課→專業(yè)課→專業(yè)方向課，致使學生學習專業(yè)課時間滯后。例如要學好計算機軟件，一種典型的課程設(shè)置觀點認為必須按微積分→物理學→電路理論→模擬電路→數(shù)字電路→計算機硬件的順序設(shè)置課程。這樣幾乎所有的計算機軟件課程只能安排在三年級以后學習，使高年級階段很難有足夠的時間對學生實施工程項目式的創(chuàng)新教學活動。

3) 缺乏科研與工程實踐訓練

學生一般到最后一學期才有論文導師，本科學生直接參與科研項目的機會較少，難有足夠的時間對學生實施科研與工程實踐訓練，很難使學生形成良好的知識結(jié)構(gòu)，更談不上激發(fā)學生的積極思維和創(chuàng)造力。

4) 層次性與體系性不足

實驗課程的設(shè)置缺乏層次性和體系性。實驗內(nèi)容完全一致、難度上沒有層次的實驗課對學習能力強的學生沒有激勵，潛能得不到挖掘，對較慢或散漫的學生沒有鞭策，他們的動手能力難得到提高。另外，實驗課程的設(shè)置缺乏體系，對學生綜合能力的提高缺乏系統(tǒng)訓練。

2實驗教學體系建設(shè)[3][4][5][6]

針對以上問題，我們認為實驗課程應(yīng)以創(chuàng)新意識培養(yǎng)為先導、以學生能力培養(yǎng)為主線；以加強學生工程訓練能力和設(shè)計能力培養(yǎng)為核心，以多層次、結(jié)構(gòu)化和開放式的實驗教學體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平面化、教條化的實驗教學體系。形成了“實驗與理論結(jié)合、軟硬件并重、課內(nèi)外齊抓、涵蓋基礎(chǔ)型、應(yīng)用型、綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型”的實驗內(nèi)容。規(guī)劃設(shè)計了一個涵蓋計算機科學與技術(shù)、軟件工程、信息安全、數(shù)字媒體和大型機五個方向并滿足基礎(chǔ)性、探索性和研究性實驗需求的實驗體系，實現(xiàn)了學生四年本科實驗不斷線的培養(yǎng)模式。在實驗內(nèi)容中，融入了計算機學科前沿技術(shù)以及教師的教學和科研的最新成果，注重與科研、工程、社會應(yīng)用實踐密切聯(lián)系。實驗體系結(jié)構(gòu)分為基礎(chǔ)教育實驗、學科基礎(chǔ)實驗和專業(yè)技能實驗三個層次。

(1) 基礎(chǔ)教育實驗平臺

面向低年級本科生，以本學科應(yīng)掌握的物理和數(shù)學的公共基礎(chǔ)知識、基本原理的理解、驗證和基本實驗技能的訓練為主要實驗內(nèi)容，旨在培養(yǎng)學生的科學思維和創(chuàng)新意識，使學生掌握實驗研究的基本方法，提高學生的分析能力和創(chuàng)新能力?；A(chǔ)教育實驗主要包括物理實驗、數(shù)學實驗和數(shù)學建模。

(2) 學科基礎(chǔ)實驗平臺

面向高年級本科生，由本學科各個專業(yè)方向共性的、具有明顯學科特點的專業(yè)實驗內(nèi)容構(gòu)成，基本反映了本學科一個合格的本科畢業(yè)生應(yīng)具備的專業(yè)基礎(chǔ)性實踐能力和理論知識需求。學科基礎(chǔ)實驗主要包括電子基礎(chǔ)實驗(涵蓋電路分析基礎(chǔ)實驗、模擬電路基礎(chǔ)實驗、數(shù)字邏輯實驗、微機原理與接口實驗以及現(xiàn)代電子技術(shù)綜合實驗等)、離散數(shù)學實驗、程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗、計算機操作系統(tǒng)實驗、計算機組成原理實驗、數(shù)據(jù)庫原理實驗、編譯原理實驗、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實驗、軟件工程實驗等。

(3) 專業(yè)技能實驗平臺

面向高年級本科生，具有明顯的專業(yè)方向特征，滿足本學科專業(yè)課程教學的實驗需要，同時重點培養(yǎng)本學科高年級本科生的專業(yè)實踐能力、綜合能力和研究創(chuàng)新能力。包括五個研究方向：計算機科學與技術(shù)、軟件工程、信息安全、數(shù)字媒體和大型機。

◆計算機科學與技術(shù)實驗平臺：主要包括計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗、形式語言與自動機實驗、軟件開發(fā)環(huán)境實驗、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用實驗和單片機及應(yīng)用等實驗。

◆軟件工程實驗平臺：主要包括UML統(tǒng)一建模實驗、軟件測試技術(shù)實驗、軟件過程模型實驗、軟件體系架構(gòu)實驗和現(xiàn)代軟件技術(shù)綜合設(shè)計等實驗。

◆信息安全實驗平臺：主要包括計算機系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)安全實驗、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)攻擊實驗、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)防御實驗、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議實驗和PKI技術(shù)等實驗。

◆數(shù)字媒體實驗平臺：主要包括計算機圖形學實驗、計算機動畫實驗、三維渲染技術(shù)實驗、多媒體技術(shù)實驗和數(shù)字媒體綜合設(shè)計等實驗。

◆大型機實驗平臺：主要包括大型機操作系統(tǒng)概論實驗、大型機體系結(jié)構(gòu)實驗、COBOL程序設(shè)計實驗、交易中間件技術(shù)實驗和大型機系統(tǒng)綜合設(shè)計等實驗。

實驗教學分級分層、循序漸進，從基礎(chǔ)到綜合，再到設(shè)計與創(chuàng)新，要求學生完成一定的選修學分和創(chuàng)新學分。其中，基礎(chǔ)型實驗主要為應(yīng)知應(yīng)會等原理性實驗；應(yīng)用型實驗主要介紹現(xiàn)代主流操作系統(tǒng)和流行的應(yīng)用軟件，訓練學生在主流軟件平臺下的動手能力。同時，配合IBM公司大型主機操作系統(tǒng)認證培訓和考試，鼓勵學生參加專業(yè)認證培訓，并取得專業(yè)認證證書；綜合型實驗要求學生結(jié)合一門課程的多個知識點，甚至綜合多門相關(guān)課程，完成一個較為復雜的實驗任務(wù)，綜合型實驗是難度較大的實踐環(huán)節(jié)，通過案例復現(xiàn)和模塊替換實驗等，掌握技術(shù)實現(xiàn)和模塊設(shè)計的方法與技巧；設(shè)計型實驗與實際工程應(yīng)用相結(jié)合，或者完成科研項目的某個模塊，這類實驗由指導教師給定設(shè)計目標和設(shè)計思路，由學生獨立完成；創(chuàng)新型則完全為開放式教學方式，由學生獨立或者與指導教師共同擬定設(shè)計題目和設(shè)計目標，并獨立完成。創(chuàng)新型實驗還包括由學生自由組隊參加國際國內(nèi)各級計算機硬件和軟件大賽。

3實驗教學內(nèi)容改革

計算機實驗教學的內(nèi)容要體現(xiàn)厚基礎(chǔ)，寬口徑，軟硬件并重，注重綜合技能訓練，以培養(yǎng)學生的設(shè)計和創(chuàng)新能力為核心的實驗教學指導思想。在實驗教學體系改革的基礎(chǔ)上，對實驗內(nèi)容和實驗項目進行調(diào)整和更新，主要調(diào)整的重點如下。

(1) 將開設(shè)的所有實驗分為三大類：課程實驗、專項實驗、創(chuàng)新實驗。除創(chuàng)新實驗外，每一類實驗又設(shè)計了從基礎(chǔ)型到綜合型再到創(chuàng)新型的不同層次的實驗項目。將課程實驗教學與理論課程教學有機結(jié)合，幫助學生掌握課程教學中需要實驗驗證和應(yīng)用實踐的知識點，對輔助和強化課程教學起到了不可替代的效果。所有包含實驗學時的理論課程均有相應(yīng)的課程實驗，如計算機操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。專項實驗以學科建設(shè)和專項實驗室建設(shè)為平臺，將實際的工程項目、科研項目和科研成果中的關(guān)鍵技術(shù)抽取出來作為實驗項目，以達到培養(yǎng)學生科研、工程和應(yīng)用實踐能力的目的。如網(wǎng)絡(luò)工程系列實驗、網(wǎng)絡(luò)安全綜合實驗、安全實驗室專項建設(shè)等。創(chuàng)新實驗以培養(yǎng)學生探索精神、科學思維、實踐能力、創(chuàng)新能力為核心，推進學生自主學習、合作學習、研究性學習。創(chuàng)新實驗主要包括大型課程設(shè)計、各級各類競賽項目以及由學生自擬的科研項目組成。

(2) 在確保基礎(chǔ)型、應(yīng)用型實驗教學質(zhì)量的同

時，增加綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗的比例。除創(chuàng)新型實驗外，每個實驗項目都要求有詳細的實驗大綱和實驗指導書，大部分實驗項目還要求提供標準實驗報告、成果考核與驗收形式等。創(chuàng)新實驗則完全實行開放式管理(實驗項目開放、設(shè)備和環(huán)境開放，時間開放等)， 既可以由學生自發(fā)組隊，自主完成，也可以為學生指定指導老師，由學生和老師共同擬定題目，學生獨立完成。創(chuàng)新實驗的完成質(zhì)量可以通過鼓勵學生參加各級各類比賽或者要求提交實驗報告和實驗成果兩種形式得以保障。

(3) 壓縮陳舊的、重復的驗證性實驗，增加反映學科發(fā)展方向的新實驗和一些融研究、創(chuàng)新、實踐于一體的實驗項目。大部分實驗課程都設(shè)有必修實驗項目和選修實驗項目，學生可以根據(jù)自己的興趣和愛好自主選擇。

我校計算機實驗目前共開設(shè)本科實驗課程共60余門(含創(chuàng)新實驗類)，實驗項目共計290余項。按照“基礎(chǔ)型、應(yīng)用型、綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型”的層次化實驗教學體系設(shè)置，各層次實驗項目統(tǒng)計如表1所示，各種類型實驗項目所占比例如圖1所示，其中綜合型、設(shè)計型和創(chuàng)新型實驗占所有實驗項目的81％。

4結(jié)束語

實驗教學是高等學校創(chuàng)新教育的一個重要環(huán)節(jié)，按照創(chuàng)新人才體系的標準，構(gòu)筑新型的實驗教學體系，對實驗教學綜合考慮、合理安排，形成適應(yīng)學科特點及自身系統(tǒng)性和科學性的、完整的體系，全面培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，使學生具有創(chuàng)新精神和實踐能力，達到培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才的目的[7]。

參考文獻

[1] 孫莉，朱國進. 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實踐[J]. 計算機教育，2006，(12).

[2] 蔣定福. 高校實驗教學存在的問題及其對策[J]. 中國教育技術(shù)裝備，2006，(11).

[3] 傅彥. 計算機專業(yè)主干課程建設(shè)與教學改革[J]. 電子科技大學學報(社科版)，2002，(4).

[4] 傅彥. 21世紀計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)[J]. 高等教育研究電子學會教育分會年會論文集[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2002.

[5] 傅彥. 計算機學科發(fā)展與課程體系[J]. 計算機科學，2003，(10).

[6] 劉乃琦，吳躍. 做教育的基石信息化的翅膀—計算機專業(yè)教學體系的建立[J]. 電子高教研究，1996.

[7] 張玉平，秦惠潔，黃振寶. 高校實驗教學改革初探[J]. 鑄造設(shè)備研究，2004，(4).

作者簡介

侯孟書，博士，副教授，電子科技大學計算機實驗教學中心常務(wù)副主任，工程系主任。研究方向包括分布式存儲、P2P計算等。

傅彥，教授/博導，電子科技大學計算機科學與工程學院副院長，計算機實驗教學中心主任。研究方向包括數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

聯(lián)系方式：侯孟書，四川成都電子科技大學計算機學院，610054

phone：13981900119

028-83201656(O)

E-mail：mshou@uestc.edu.cn