摘要：本文從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念轉(zhuǎn)變、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及特色建設(shè)等方面，提出了創(chuàng)新型計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的思路及體會(huì)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；實(shí)踐；創(chuàng)新；改革

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5913 (2007) 22-0028-03

武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心積極改革舊有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，創(chuàng)建了主要面向本科教學(xué)、系統(tǒng)完善的、多層次多方向的、培養(yǎng)具有創(chuàng)造、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)精神和實(shí)踐能力的寬口徑、厚基礎(chǔ)、高素質(zhì)、強(qiáng)能力的復(fù)合型人才和創(chuàng)新人才的新型計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。實(shí)踐教學(xué)分為基礎(chǔ)驗(yàn)證、綜合設(shè)計(jì)、研究創(chuàng)新三個(gè)層次，通過(guò)基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)訓(xùn)練型實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)基地實(shí)戰(zhàn)型實(shí)踐、創(chuàng)新提高型實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)與畢業(yè)論文6個(gè)類型來(lái)組織實(shí)施實(shí)踐教學(xué)。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路和理念的轉(zhuǎn)變與革新

1.1由“理論教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔”轉(zhuǎn)變?yōu)椤袄碚摻虒W(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)并重，實(shí)訓(xùn)實(shí)戰(zhàn)實(shí)踐，突出創(chuàng)新”

理論課與實(shí)驗(yàn)課是教學(xué)環(huán)節(jié)里兩個(gè)既有聯(lián)系又有區(qū)別的相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不僅可以學(xué)會(huì)各種儀器設(shè)備的操作，還可以通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中各種現(xiàn)象的反復(fù)觀察和分析，培養(yǎng)動(dòng)手能力、分析能力和創(chuàng)新精神。因此要轉(zhuǎn)變?cè)瓉?lái)“理論教學(xué)為主、實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔”的偏執(zhí)教學(xué)觀念，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)放在與理論教學(xué)同等重要地位上，兩者并重，著重突出創(chuàng)新思想。

1.2提倡“學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)”

在綜合設(shè)計(jì)和研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，提倡“學(xué)生為主體、教師為指導(dǎo)”的教學(xué)理念，進(jìn)一步提高學(xué)生的主動(dòng)性和能動(dòng)性，將過(guò)去的“機(jī)械式實(shí)驗(yàn)”演變?yōu)椤翱蓴U(kuò)展模塊化的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)”，改變以往“一個(gè)題目”、“一套步驟”、“一個(gè)結(jié)果”的呆板模式，鼓勵(lì)學(xué)生自主命題，自已設(shè)計(jì)解決方案和實(shí)驗(yàn)步驟，并通過(guò)“群組式討論”分析實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)和不足，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。在時(shí)間上和空間上加大實(shí)驗(yàn)室開放力度，給學(xué)生以自主選擇、創(chuàng)造、表現(xiàn)、提高的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生自主選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)，自己提出需要解決的問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)需達(dá)到的目標(biāo)，自行設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，給學(xué)生充分施展個(gè)性的空間，增強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。通過(guò)讓學(xué)生參與各類科研課題與項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生的靈感和創(chuàng)造力，挖掘?qū)W生的科研潛力和創(chuàng)新能力。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的更新與優(yōu)化改革

現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中多數(shù)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，這對(duì)提高學(xué)生的基本功非常有益，但相對(duì)于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)過(guò)多，缺乏應(yīng)用性及創(chuàng)新性。要建設(shè)一個(gè)高水平先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)不僅要適當(dāng)保留培養(yǎng)學(xué)生基本技能的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)加大力度多設(shè)計(jì)和引入一些綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)完成，以一種全新模式讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)、吸收和運(yùn)用學(xué)到的新知識(shí)，并且要不斷加大綜合性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及項(xiàng)目的比重?？蓪?shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)定為三個(gè)層次，即基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真研究在不同的層次開設(shè)不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在保證培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的“三基能力”(即基本操作、基本技能、基本素質(zhì))的同時(shí)，大力嘗試引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽動(dòng)手，充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性、主動(dòng)性和創(chuàng)新能力。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求建設(shè)一個(gè)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，一個(gè)完全開放模式的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，這種開放模式不是表面意義的無(wú)規(guī)則、無(wú)結(jié)構(gòu)的自由形式，而是構(gòu)建在開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境的同時(shí)注重各實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次的兼顧和和諧安排。例如，實(shí)驗(yàn)中心搭建網(wǎng)絡(luò)化的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，覆蓋了各個(gè)層次的開放實(shí)驗(yàn)，各年級(jí)的學(xué)生可根據(jù)自己的情況在實(shí)驗(yàn)教師的輔助下選擇難易度合適的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，組建跨年級(jí)的興趣小組及互助小組，可提供適合低年級(jí)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境，也可提供適合高年級(jí)學(xué)生的創(chuàng)新研究環(huán)境。這樣一方面降低了進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境的門檻，克服了低年級(jí)學(xué)生開展科研活動(dòng)的畏難情緒；另一方面，由于提前介入了科研課題活動(dòng)，從事創(chuàng)新鍛煉的時(shí)間就長(zhǎng)，因而更容易創(chuàng)造出高水平的科研作品，學(xué)生就會(huì)獲得成就感，進(jìn)而可以激發(fā)從事創(chuàng)新科研的興趣，并帶動(dòng)與影響一大批學(xué)生積極地投入到創(chuàng)新科研活動(dòng)中來(lái)。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的更新與優(yōu)化

針對(duì)實(shí)驗(yàn)層次的不同，采取集中與開放相結(jié)合的多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。采取“課前預(yù)習(xí)—資料收集—示范演示—實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練—技能考核”的方法，用于基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生基本操作、基本技能、基本素質(zhì)的培養(yǎng)；實(shí)施“啟發(fā)引導(dǎo)—自主選題—方案設(shè)計(jì)—實(shí)驗(yàn)探索—合作討論—撰寫報(bào)告—考核評(píng)價(jià)”的教學(xué)方法，用于綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；實(shí)施“實(shí)驗(yàn)中心平臺(tái)—教師團(tuán)隊(duì)—學(xué)生科研團(tuán)隊(duì)—興趣小組四位一體”的教學(xué)方法，用于研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的科研意識(shí)與科研能力。

實(shí)驗(yàn)學(xué)中心積極開放公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，目的在于基本技能訓(xùn)練和擴(kuò)展學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣；開放信息安全專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、嵌入式實(shí)驗(yàn)室等，學(xué)生可自主開展業(yè)余科研課題及各類參賽項(xiàng)目，以提高實(shí)驗(yàn)技能、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中心與多家科研院所及公司企業(yè)共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生能將理論課堂和實(shí)驗(yàn)室所學(xué)的知識(shí)與科學(xué)研究和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，提高自身實(shí)踐動(dòng)手能力和適應(yīng)社會(huì)需求的能力。

實(shí)驗(yàn)中心借助新技術(shù)新手段開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果及實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。例如：

(1) 實(shí)驗(yàn)室提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀幫助學(xué)生直觀深入理解網(wǎng)絡(luò)通信原理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀，以前看不見(jiàn)、摸不著的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包現(xiàn)在都栩栩如生地展示在計(jì)算機(jī)屏幕上；

(2) 構(gòu)建多媒體電子學(xué)習(xí)平臺(tái)幫助學(xué)生立體化學(xué)習(xí)，通過(guò)自主開發(fā)的“863”項(xiàng)目成果架構(gòu)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體電子學(xué)習(xí)平臺(tái)，有“網(wǎng)上課堂”、“作業(yè)評(píng)閱”、“實(shí)驗(yàn)錄像點(diǎn)播”、“在線測(cè)試”等功能模塊，極大地方便了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)；

(3) 自主開發(fā)了計(jì)算機(jī)組成原理等特色課件，通過(guò)動(dòng)畫形象生動(dòng)地描繪出二進(jìn)制數(shù)據(jù)在控制器、譯碼器、運(yùn)算器、寄存器、外存、內(nèi)存等計(jì)算機(jī)部件之間的傳送過(guò)程，實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生加深理解；

(4) 獨(dú)立設(shè)計(jì)開發(fā)的在線“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，打破時(shí)空限制，采用網(wǎng)絡(luò)自主式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖閷W(xué)生提供貫穿本科階段的全天候個(gè)性化實(shí)驗(yàn)服務(wù)；

(5) 大力建設(shè)軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全等綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使用目前先進(jìn)技術(shù)，可與社會(huì)需求無(wú)縫銜接，更重要的是激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了自信心，開拓了思維能力；

(6) 聯(lián)合軟件工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家多媒體軟件工程技術(shù)研究中心等構(gòu)建大學(xué)科平臺(tái)給學(xué)生提供更多、更好創(chuàng)新科研環(huán)境和參與課題的機(jī)會(huì)，為本科生開展創(chuàng)新研究和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化提供優(yōu)良的條件；

(7) 實(shí)驗(yàn)中心和北京瑞星、珠海金山軟件等公司簽訂合作建立校外實(shí)習(xí)基地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力，達(dá)到了檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果、充分利用社會(huì)資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與社會(huì)的互動(dòng)。

4實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色建設(shè)

通過(guò)多年的實(shí)踐和改革，實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)踐教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、?chuàng)新平臺(tái)建設(shè)與利用等方面形成了自己鮮明的特色。例如：

(1) 研究出了信息安全學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)科特點(diǎn)，創(chuàng)建了國(guó)內(nèi)第一個(gè)信息安全本科專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，探索了相應(yīng)的教學(xué)方法和手段，編寫出《信息安全綜合實(shí)驗(yàn)用書》等教材，并實(shí)際完成了信息安全專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，接待了國(guó)內(nèi)多所院校的參觀與學(xué)習(xí)；

(2) 建立了在線“虛擬實(shí)驗(yàn)室”和個(gè)性化科研為代表的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，使用了新穎的群組動(dòng)態(tài)交互式等新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，充分體現(xiàn)了“因材施教”的教學(xué)指導(dǎo)思想，提供個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生高度的應(yīng)變能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力；

(3) 構(gòu)建了提高學(xué)生綜合實(shí)踐能力的創(chuàng)新平臺(tái)，學(xué)生從基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新提高實(shí)驗(yàn)到實(shí)訓(xùn)平臺(tái)訓(xùn)練、實(shí)習(xí)基地實(shí)戰(zhàn)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)與畢業(yè)論文，多層次全方位對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，全面提高學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)與社會(huì)需求無(wú)縫銜接。充分利用計(jì)算機(jī)大學(xué)科平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供源源不斷的課題和優(yōu)越的研究環(huán)境，眾多優(yōu)秀教師為學(xué)生提供指導(dǎo)，為學(xué)生搭起了一個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5教學(xué)成果

實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)改革取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生在近幾年各類競(jìng)賽中獲得豐碩成果。其中，第一屆至第五屆全國(guó)大學(xué)生數(shù)模競(jìng)賽中獲得一等獎(jiǎng)四次、二等獎(jiǎng)八次、三等獎(jiǎng)三次；ACM/ICPC國(guó)際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽共獲得銀獎(jiǎng)2項(xiàng)，銅獎(jiǎng)8項(xiàng)；計(jì)算機(jī)仿真大賽獲得三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；全國(guó)大學(xué)生電視大獎(jiǎng)賽獲得第三名；第七屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲二等獎(jiǎng)二項(xiàng)、三等獎(jiǎng)一項(xiàng)；第八屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)各一項(xiàng)；湖北省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽獲一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)；湖北省大學(xué)生優(yōu)秀科研成果獲一等獎(jiǎng)；近年來(lái)本科生獲得業(yè)余科研項(xiàng)目201項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇。

The Research for the Construction and Reformation of Innovational Computer Experiment Education System

HUANG Jianzhong，HUANG Chuanhe，CAO Jiaheng，WU Libing

(Computer School of Wuhan University，Hubei，Wuhan 430079，China)

Abstract: Researching for the transformation of experiment education idea ，the reformation of its content ，the construction of its methods， this article advances the innovational idea and experience for the construction of the experiment education system in lab.

Key words: experiment education system；practice；innovation；reformation

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作者簡(jiǎn)介

黃建忠(1975-)，男，實(shí)驗(yàn)師，博士在讀，主要從事實(shí)驗(yàn)室管理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究。

E-mail：hjz_2000@sina.com