摘要：由于各種原因，計算機類實驗室建設(shè)與管理模式、實驗教學(xué)體系、實驗項目內(nèi)容以及實驗設(shè)備水平跟不上需要，同飛速發(fā)展的計算機技術(shù)差距很大，要提高計算機教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高水平科技人才，就必須對計算機類實驗教學(xué)進(jìn)行多方位的改革。本文介紹了我院在這方面的改革經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；教學(xué)改革；實驗室建設(shè)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1引言

計算機學(xué)科是一門實踐性非常強的學(xué)科，實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)量尤為重要。而目前我國高校計算機學(xué)科在實驗

教學(xué)改革方面，雖然取得了一定成績，但同社會的需求差距很大，沒有形成一套比較完整、先進(jìn)、實用可行的實驗教學(xué)體系，缺乏對學(xué)生動手、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)的實驗環(huán)境，有相當(dāng)多的學(xué)校仍停留在實驗室隸屬教研室管理的模式，其實驗教學(xué)內(nèi)容和手段滯后計算機技術(shù)的發(fā)展，嚴(yán)重影響了計算機科技人才的培養(yǎng)。計算機學(xué)科實驗教學(xué)的目的，就是提高學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新精神，使即將畢業(yè)的大學(xué)本科生能夠融合所學(xué)的計算機知識，掌握一定的計算機應(yīng)用技術(shù)的技能，以適應(yīng)實際工作的需要。然而，以往由于實踐教學(xué)環(huán)境設(shè)備內(nèi)容陳舊落后，實驗方法以基本操作和驗證性實驗為主，缺少創(chuàng)新性、綜合性、設(shè)計性實驗，很難啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造想象力。顯然，這對培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提高是非常不利的。

從以前我校計算機專業(yè)畢業(yè)生反饋的信息看，用人單位普遍認(rèn)為吉林大學(xué)計算機學(xué)院培養(yǎng)的畢業(yè)生，理論知識淵博，基礎(chǔ)知識扎實，有后勁，但動手實踐能力、分析解決問題的能力和創(chuàng)新意識較差。鑒于此，計算機學(xué)院實驗教學(xué)的改革勢在必行。

2改革實驗室管理體制，建立新型管理模式

我院原有的實驗室隸屬教研室管理，實驗室與實驗室之間，各自為政，互不聯(lián)系，在實驗室建設(shè)和實驗環(huán)境改造等方面缺乏整體和全局意識，片面追求小而全，既造成人、財、物資源上的浪費，又制約了實驗室的發(fā)展和創(chuàng)新，影響了實驗室效益的整體發(fā)揮；同時，由于實驗人員分散，分屬于不同的實驗室，從事的專業(yè)狹窄、具有一定的局限性，不利于實驗人員素質(zhì)的培養(yǎng)提高，進(jìn)而制約了實驗人員的專業(yè)技能的發(fā)揮。根據(jù)教育部提出的“努力提高實驗教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才”的指示精神，本著有利于培養(yǎng)現(xiàn)代化高素質(zhì)人才、有利于計算機學(xué)科的整體發(fā)展、有利于教學(xué)質(zhì)量的全面提高、有利于實驗室可持續(xù)發(fā)展的改革原則，在學(xué)校的大力支持下，計算機學(xué)院對實驗室管理體制進(jìn)行了改革，撤消了原隸屬教研室領(lǐng)導(dǎo)的規(guī)模小、實驗內(nèi)容設(shè)備陳舊落后的小而全的實驗室，成立了計算機實驗教學(xué)中心。目前，吉林大學(xué)計算機學(xué)院實驗中心通過改革和優(yōu)化組合，建立了12個專業(yè)實驗室，為學(xué)生開展研究設(shè)計型實驗和創(chuàng)新的能力培養(yǎng)提供了強有力的支持和先進(jìn)的實踐環(huán)境。新組建的實驗室分別是：(1)計算機控制與應(yīng)用實驗室；(2)嵌入式系統(tǒng)實驗室；(3)計算機組成原理與體系結(jié)構(gòu)實驗室；(4)微機原理與接口技術(shù)實驗室；(5)計算機軟件實驗室；(6)計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析實驗室；(7)研究生實驗室；(8)計算機網(wǎng)絡(luò)與信息安全實驗室；(9)計算機數(shù)字藝術(shù)創(chuàng)新型開放實驗室；(10)嵌入式技術(shù)創(chuàng)新型開放實驗室；(11)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗室；(12)軟件綜合實驗室。在實驗室組建過程中，注重增加發(fā)揮學(xué)生主動性和創(chuàng)造性的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，建立適合學(xué)生個性化發(fā)展需求的個性化實驗室，如充分吸納國內(nèi)外計算機行業(yè)先進(jìn)技術(shù)，搭建了特色鮮明、具有輻射作用的實驗教學(xué)平臺，在國內(nèi)高校率先開創(chuàng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析實驗室，開設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與故障診斷技術(shù)”實驗課程，把企業(yè)先進(jìn)技術(shù)與科研項目引進(jìn)實驗室，校企業(yè)聯(lián)合建立了“華為3Com組網(wǎng)技術(shù)實驗室”和“中軟吉大IPv6實驗室”、“曼博軟件工程實訓(xùn)基地”，使學(xué)生在真實的軟件開發(fā)環(huán)境和氣氛中，親身參與軟件工程設(shè)計與實踐，鼓勵學(xué)生個性化發(fā)展，拓寬學(xué)生科研與創(chuàng)新能力。

改革后新建立的實驗教室上了規(guī)模和水平，其中，計算機控制、嵌入式系統(tǒng)等8個硬件實驗室可同時容納120名同學(xué)做相同實驗內(nèi)容，達(dá)到人手一套設(shè)備，軟件實驗室可同時安排1000名(一個年級)學(xué)生上機編程操作。實驗課由學(xué)院教務(wù)辦統(tǒng)一安排，工作量飽滿，除統(tǒng)一安排實驗課占用的時間外，其余時間也面向?qū)W生和教師開放使用，為學(xué)生提供了充裕的實驗時間和實驗環(huán)境，提高了實驗儀器設(shè)備和實驗室環(huán)境的使用率。

改革后新組建的實驗室，職責(zé)清晰，分工明確。實驗室由專職實驗技術(shù)人員組成，實驗室主任由具有高級職稱的實驗技術(shù)人員擔(dān)任，實驗室人員負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的維修維護(hù)和實驗室的建設(shè)與日常管理工作。同時，通過競聘考核新建了與實驗課對應(yīng)的實驗教學(xué)梯隊，梯隊負(fù)責(zé)人均有教授或博導(dǎo)擔(dān)任，指導(dǎo)教師由結(jié)構(gòu)合理的5~8名專、兼教師組成，主要承擔(dān)實驗課教學(xué)工作。建立了梯隊教師競爭上崗、跟蹤考評的機制。使實驗教師隊伍的改革和實驗室建設(shè)上了一個新的臺階。

吉林大學(xué)計算機學(xué)科實驗教學(xué)中心從實驗室規(guī)模和種類，實驗課程和實驗項目數(shù)，實驗學(xué)時數(shù)，實驗教學(xué)環(huán)境，儀器設(shè)備先進(jìn)性，投資經(jīng)費，已成為全國高校之最。

3加強實驗室建設(shè)，構(gòu)建良好育人環(huán)境

實驗室是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識的重要場所，為了培養(yǎng)高水平科技人才，我院投資千余萬元，按學(xué)科發(fā)展建設(shè)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的規(guī)劃，對計算機學(xué)科實踐教學(xué)平臺進(jìn)行改造和建設(shè)。

目前，實驗中心加強了網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，建立了網(wǎng)站，建立了“實驗教學(xué)管理信息系統(tǒng)”和“實驗中心資源庫”，實驗中心實現(xiàn)信息化管理，采用了網(wǎng)絡(luò)化多媒體課件等實驗教學(xué)手段，開通了網(wǎng)上選課，使學(xué)生自主選擇自己感興趣的實驗項目內(nèi)容，可事先預(yù)習(xí)實驗要求，實現(xiàn)了實驗教學(xué)計劃和實驗項目和實驗課成績網(wǎng)上查詢等管理信息平臺。實驗中心管理人員可以通過“中心資源庫”對實驗室設(shè)備資料、實驗耗材，人員資料、規(guī)章制度等進(jìn)行統(tǒng)一管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對實驗資源的實時調(diào)配和跟蹤。

計算機大樓通過獨立光纖接入學(xué)校網(wǎng)絡(luò)，實驗中心單獨規(guī)劃了50平方米實驗用房，購置了服務(wù)器、交換機、2TB磁盤陣列，主體建立了千兆以太網(wǎng)的主體局域網(wǎng)，采用直連、物理地址綁定等方式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。在計算機樓內(nèi)，設(shè)立了包括實驗室在內(nèi)的92個點，安裝了網(wǎng)絡(luò)攝像機監(jiān)控系統(tǒng)，實施24小時實時監(jiān)控，教學(xué)及管理人員可以隨時查看各實驗室教學(xué)情況和查詢以往的視頻錄像。各實驗房間均配有高檔投影儀、微機、專門化的實驗儀器，為學(xué)生基本技能和創(chuàng)新能力訓(xùn)練提供了保障。

實驗中心采用先進(jìn)的人像識別技術(shù)與非接觸式ID卡方式進(jìn)行現(xiàn)代化教學(xué)與管理，可全程跟蹤實驗室及實驗設(shè)備使用情況。可自動管理課程信息，自動分配機器，記錄學(xué)生機器使用的詳細(xì)數(shù)據(jù)和實驗項目成績，教師可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)、檢查、監(jiān)視學(xué)生操作信息和實驗過程跟蹤，避免學(xué)生做與實驗無關(guān)的操作和逃課、代替上課現(xiàn)象。教務(wù)辦和指導(dǎo)教師通過網(wǎng)絡(luò)直接掌握學(xué)生實驗信息，體現(xiàn)了多樣化的實驗教學(xué)環(huán)境與人文精神并舉的實驗教學(xué)模式。

實驗中心建立了信息綜合管理系統(tǒng)，安裝門禁管理系統(tǒng)，采用先進(jìn)的人像識別等現(xiàn)代化管理手段，實現(xiàn)了實驗室的智能化管理。對實驗室的人員資料、固定資產(chǎn)、消耗、儀器附件、科研項目、獲獎情況等信息進(jìn)行記錄、統(tǒng)計、分析和存檔。實驗中心建立和完善了各項規(guī)章制度，做到有章可循，按章辦事，目前，實驗中心實現(xiàn)了實驗室的智能化、制度化管理。

4構(gòu)建新的實驗教學(xué)體系，致力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

實驗課是學(xué)生理解理論、探索未知、創(chuàng)造新知的必不可少的重要課程和手段。學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，關(guān)鍵是在于將學(xué)科知識運用于實踐，并在實踐中拓展知識。我們根據(jù)計算機基礎(chǔ)教育的培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建與理論教學(xué)相輔相成的實驗教學(xué)內(nèi)容和體系，對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了整體優(yōu)化。包括刪除了一些教學(xué)內(nèi)容陳舊、與培養(yǎng)目標(biāo)不協(xié)調(diào)的內(nèi)容，合并了內(nèi)容重復(fù)的實驗項目，增設(shè)了有利創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實驗課和實驗項目，從而使重構(gòu)的實驗教學(xué)內(nèi)容具有較明顯的遞進(jìn)關(guān)系，能體現(xiàn)時代特征和創(chuàng)新精神。

實驗中心樹立以學(xué)生為本，以培養(yǎng)學(xué)生能力為宗旨；通過實驗教學(xué)使學(xué)生達(dá)到：拓展知識領(lǐng)域，訓(xùn)練操作技能，鼓勵個性發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，鍛煉意志作風(fēng)，養(yǎng)成職業(yè)習(xí)慣。實驗中心建立了實驗教學(xué)與理論教學(xué)之間相對獨立、有機結(jié)合，實驗課與理論課融匯貫通的新型實驗教學(xué)體實驗教學(xué)體系，對于超過32 學(xué)時的實驗課獨立設(shè)課、獨立代碼、單獨計學(xué)分。完善了分層次實驗教學(xué)模式，按基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新型實驗分層次進(jìn)行實驗教學(xué)改革，同時，注意各層次實驗之間的銜接與覆蓋面，并且在設(shè)計實驗項目時，適當(dāng)增加綜合型、設(shè)計型實驗項目的比例，加強培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力。

開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)管理系統(tǒng)，提供網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)資源(電子教案、多媒體網(wǎng)絡(luò)課件、視頻錄像、實驗數(shù)據(jù)等)，用于輔助實驗教學(xué)。學(xué)生根據(jù)實驗項目要求，課前預(yù)習(xí)，查閱文獻(xiàn)，熟悉基本技術(shù)(儀器設(shè)備基本操作)，設(shè)計方案，搭建實驗環(huán)境，編程、調(diào)試與實現(xiàn)。

實驗技術(shù)方面，我們在實驗項目的選擇和實驗方案設(shè)計上，注重將當(dāng)前最新技術(shù)融入實驗環(huán)節(jié)，每年實驗項目更新率超過10%；注重加強基本技術(shù)訓(xùn)練，按實驗內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系設(shè)置綜合設(shè)計型性實驗；注重各門實驗課內(nèi)容的合理銜接，增強學(xué)生對計算機學(xué)科各門課程內(nèi)在聯(lián)系的認(rèn)識；注重科研成果在實驗教學(xué)中的應(yīng)用，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生運用基本技術(shù)和方法，分析綜合解決實際問題的能力。

建立多元實驗成績考核方式，學(xué)生實驗成績采取五級記分制，分別為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。學(xué)生實驗成績主要由平時實驗成績考核和期末考核二部分構(gòu)成。平時成績考核主要包括預(yù)習(xí)、基本操作、實驗結(jié)果、實驗習(xí)慣、實驗報告、自主實驗?zāi)芰?、?chuàng)新能力等。期末考核采取筆試、實驗操作考試或二者結(jié)合的方式。實驗中心制定了“實驗課評分細(xì)則”，實驗課總成績=平時成績 70% + 期末考試成績 20% + 創(chuàng)新實驗 10%。平時成績考核辦法如下：

A：實驗項目內(nèi)容提前或按時獨立完成，對實驗項目原理有深入理解，正確回答各種問題或有創(chuàng)新思想。

B：實驗項目內(nèi)容基本按時完成，能夠說明實驗過程(源程序)，能夠正確獨立操作和解讀程序，回答問題基本正確。

C：實驗項目內(nèi)容按時(或稍晚)完成，能夠大體說明實驗或編程過程，操作或編程方法基本正確，回答問題不夠全面正確。

D：實驗項目完成時間滯后，操作或編程不能獨立完成，對實驗程序解釋不清。

在實驗教學(xué)方法方面，通過建立符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)方法，使學(xué)生由淺入深、由簡單到綜合，逐步理解和掌握科學(xué)研究的方法，有利于調(diào)動學(xué)生實驗的積極性、主動性，有助于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。采用“開放、多練”的教學(xué)方法，要求學(xué)生獨立完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生獨立的思考問題和解決問題的能力，為將來獨立開展研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。例如。在“計算機控制實驗課”實驗題目的選材設(shè)計方面，我們力求覆蓋目前計算機應(yīng)用技術(shù)方面較為普遍的方法，注重當(dāng)前計算機應(yīng)用與控制過程中的實際情況，并考慮到將來的發(fā)展方向，采用微型機與單片機并舉，匯編語言與高級語言共同使用的方式。使實驗題目與內(nèi)容具有計算機學(xué)科前瞻性、實用性、工程應(yīng)用性和可持續(xù)提高、發(fā)展的特點，力爭滿足學(xué)科發(fā)展和市場經(jīng)濟的需要。我們選擇了單片機和微機均能控制的題目，即一個實驗題目均可采用兩種不同的實驗手段。這樣，不僅節(jié)約了資金和設(shè)備，而且又開闊了學(xué)生的思路，加強了學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與綜合實踐能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。達(dá)到調(diào)動了學(xué)生上實驗課的積極性、提高了學(xué)生科學(xué)實驗的興趣和探索分析問題、解決問題的綜合能力，增強了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

5自制先進(jìn)實驗裝置，促進(jìn)實驗教學(xué)質(zhì)量提高

實驗設(shè)備和手段是進(jìn)行實驗教學(xué)的必備條件，但是，設(shè)備和手段往往又有一定的滯后性，不能及時滿足實驗教學(xué)需要，而實驗教學(xué)的任務(wù)和人才培養(yǎng)目標(biāo)又要求必須改進(jìn)實驗手段。在這種情況下，我們要求從事實驗工作的人員積極想辦法研制新裝備和改造舊設(shè)備以滿足實驗教學(xué)的需要。

最近幾年來，為了提高實驗教學(xué)質(zhì)量，改革實驗內(nèi)容，實驗教學(xué)人員選擇具有代表性、先進(jìn)性、實用性較強的科研成果，應(yīng)用于實驗教學(xué)之中?？蒲谐晒c實驗教學(xué)相結(jié)合，研發(fā)先進(jìn)的實驗裝置，進(jìn)一步開設(shè)具有計算機學(xué)科特點的實驗項目和內(nèi)容，使學(xué)生有機會早日接觸到最新科研成果，強化培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力。例如，自行研發(fā)了獨具特色的“計算機應(yīng)用系列實驗教學(xué)儀器”，該成果通過了省級鑒定，鑒定專家一致認(rèn)為該項成果實用、先進(jìn)可靠、具有計算機學(xué)科特點，達(dá)到了國內(nèi)同類院校先進(jìn)水平，并建議推廣使用。其中“功率因數(shù)自動補償”和“交流調(diào)功/閉環(huán)溫控”兩個實驗儀器填補了國內(nèi)實驗裝置的空白。自行研制的“計算機應(yīng)用系列實驗教學(xué)儀器”有“直流電機脈寬測/控速、交流調(diào)功／溫度控制、重量測量與精度分析、功率因數(shù)自動補償、步進(jìn)電機控制、LED漢字顯示屏”等六項實驗裝置。

目前，“計算機應(yīng)用系列實驗教學(xué)儀器”，通過五屆5000多名學(xué)生使用，師生一致反映計算機控制實驗選題合理，可用性、可動手性好，使學(xué)生把幾年來所學(xué)的理論知識與實際應(yīng)用很好結(jié)合起來，有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實現(xiàn)的能力，受到廣大學(xué)生歡迎，實驗教學(xué)質(zhì)量顯著提高。

6結(jié)束語

經(jīng)過幾年的不懈努力，吉大計算機學(xué)科在人才培養(yǎng)、實驗教學(xué)改革等方面取得了很大成績，形成了較強的優(yōu)勢和明顯的特色。實驗中心實驗實現(xiàn)統(tǒng)一安排實驗教學(xué)內(nèi)容，統(tǒng)一管理和調(diào)配全院實驗教學(xué)儀器設(shè)備，提高設(shè)備的使用效率，實現(xiàn)資源共享。計算機學(xué)科畢業(yè)生因其基礎(chǔ)扎實，專業(yè)、外語和實踐能力強，綜合素質(zhì)高深受用人單位歡迎。

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