摘要:本文從實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境以及實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)方面闡述作者多年來在如何提高計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐能力方面的研究體會，全面分析影響學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力的因素，提出可供借鑒的方法和手段。

關(guān)鍵詞:實(shí)踐教學(xué)體系;創(chuàng)新;實(shí)驗(yàn)方法學(xué)

近幾年，隨著計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的快速普及，社會對計(jì)算機(jī)人才的需求持續(xù)增長，對計(jì)算機(jī)人才解決實(shí)際問題和創(chuàng)新能力的要求不斷提高。在“十五”和“十一五”實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目支持下，我們廣泛開展國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)教學(xué)調(diào)研分析，認(rèn)真解讀教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)分委員會最新制定的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐規(guī)范，在如何提高計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐能力方面進(jìn)行了認(rèn)真、細(xì)致、系統(tǒng)、深入的研究，從實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系的制定、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法學(xué)的靈活運(yùn)用掌握、實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境的建設(shè)以及實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)等方面研究和探討了增強(qiáng)學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力、提高社會競爭力的方法和手段。

1著眼大局，構(gòu)建完善的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系

我們長期跟蹤研究美國計(jì)算協(xié)會(ACM)和電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)聯(lián)合推出的計(jì)算機(jī)教學(xué)計(jì)劃參考方案CC2001、CC2005和CS2008，同時(shí)，深入剖析國內(nèi)外十多所一流大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程體系[1-2]，并開展實(shí)踐教學(xué)體系的研究。對比國內(nèi)外實(shí)際情況，我們分析研究國內(nèi)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)和社會環(huán)境，并借鑒國內(nèi)獲得良好成果經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。經(jīng)研究分析，我們認(rèn)為在制定計(jì)算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)將實(shí)踐教學(xué)體系貫穿

前后，在考慮各門類課程設(shè)置的同時(shí)，加大實(shí)踐教學(xué)所占比例，按照基礎(chǔ)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)、綜合課程設(shè)計(jì)和自主創(chuàng)新實(shí)踐四個(gè)層次貫穿大學(xué)四年整個(gè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)過程，并通過基礎(chǔ)驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和把握;通過課內(nèi)綜合設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)生對單一課程內(nèi)相關(guān)知識點(diǎn)的融會貫通;通過綜合課程設(shè)計(jì)增強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用相關(guān)系列課程專業(yè)知識解決實(shí)際問題的能力;通過自主創(chuàng)新性實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力[3]。這四個(gè)層次之間應(yīng)做到點(diǎn)面結(jié)合、配合緊密、循序漸進(jìn)、突出創(chuàng)新，從計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)三個(gè)方面全方位地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，并通過不斷建設(shè)和完善教學(xué)團(tuán)隊(duì)、實(shí)踐教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)環(huán)境和實(shí)踐教學(xué)管理使整個(gè)實(shí)踐教學(xué)體系得以有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

這種創(chuàng)新性的實(shí)踐教學(xué)體系科學(xué)、可行，能夠有效保證實(shí)驗(yàn)建設(shè)具有先進(jìn)的水平和顯著的效果，同時(shí)也為后續(xù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)平臺、實(shí)驗(yàn)組織管理等方面建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其中綜合課程設(shè)計(jì)和自主創(chuàng)新實(shí)踐不僅應(yīng)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上結(jié)合當(dāng)前科研方向體現(xiàn)綜合性和系統(tǒng)性，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生具有綜合運(yùn)用所學(xué)的多門課程知識解決實(shí)際問題的能力，以及系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和集成能力，而且在組織和實(shí)施上應(yīng)采用項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的方式，幫助學(xué)生樹立團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作精神，培養(yǎng)學(xué)生的組織能力、創(chuàng)新能力以及良好的科研素質(zhì)。

作者簡介:李曉勇，男，講師，博士，研究方向?yàn)樾畔踩?/p>

2教學(xué)科研相結(jié)合，不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)專業(yè)是一門年輕的學(xué)科，新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用層出不窮，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)是否合理將在很大程度上影響學(xué)生實(shí)踐能力的提高以及畢業(yè)后的社會競爭力。

教學(xué)應(yīng)緊跟科研發(fā)展，根據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究和應(yīng)用情況不斷理順知識體系，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容類型、實(shí)驗(yàn)深度類型和實(shí)驗(yàn)廣度類型三個(gè)角度不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生可以在學(xué)校里學(xué)習(xí)并掌握到最新的知識和工程實(shí)踐能力。例如，北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院下的信息安全實(shí)驗(yàn)室將科研和教學(xué)相結(jié)合，緊跟信息安全技術(shù)發(fā)展趨勢，將可信計(jì)算平臺的最新成果納入到信息安全的課程教學(xué)之中，并鼓勵學(xué)生自主利用相關(guān)知識開發(fā)出實(shí)際可用的“應(yīng)用安全控制”產(chǎn)品，克服了傳統(tǒng)防病毒技術(shù)中的被動性，目前該產(chǎn)品已經(jīng)用于金融時(shí)報(bào)等多家媒體單位。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題和設(shè)計(jì)上，應(yīng)以“學(xué)以致用”為目標(biāo)，盡可能與實(shí)際應(yīng)用掛鉤，提供豐富的參考題目，并積極創(chuàng)造條件，鼓勵和促進(jìn)學(xué)生開展創(chuàng)新活動。以人工智能課程實(shí)驗(yàn)為例，為使學(xué)生深入理解人工智能的基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)，提高學(xué)生利用人工智能技術(shù)分析和解決復(fù)雜問題的能力，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的從單純傳授知識轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力、獲取知識的能力和創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)的能力。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，可以智能agent為主線，將人工智能的各個(gè)論題處理成機(jī)器人(Lego Mindstorms NXT)任務(wù)，使人工智能的各個(gè)知識點(diǎn)有機(jī)整合。在實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生構(gòu)建機(jī)器人，并編程完成任務(wù)。通過構(gòu)建物理實(shí)體并編程控制它，學(xué)生有機(jī)會直接接觸人工智能中的許多中心問題，包括各種搜索與推理方法、知識表示、機(jī)器視覺、自然語言理解、機(jī)器學(xué)習(xí)，等等。更重要的是，機(jī)器人論題可以提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，激勵學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，并且?guī)椭鷮W(xué)生獲得相當(dāng)大的成就感。

3改革實(shí)踐教學(xué)方法，注重實(shí)驗(yàn)方法學(xué)

在配套的實(shí)踐教學(xué)體系支撐下，根據(jù)不斷優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)不斷研究和革新實(shí)踐教學(xué)方法，綜合運(yùn)用實(shí)物驗(yàn)證演示、虛擬實(shí)驗(yàn)先行、案例解析等多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生的實(shí)踐能力提高與個(gè)性發(fā)展;充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)在實(shí)踐教學(xué)中的作用，建立先進(jìn)的信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施條件，大力推進(jìn)基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)和自主實(shí)驗(yàn)。例如，可以在課程的入門實(shí)驗(yàn)中，由教師提供一些現(xiàn)成的模塊、框架或者代碼片段，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生集中于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抓住主要矛盾，避免一開始就陷入繁瑣的細(xì)節(jié)而挫傷學(xué)生的積極性。再例如，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一級上的實(shí)驗(yàn)，可以將跨越數(shù)月的綜合課程設(shè)計(jì)分成若干階段，要求學(xué)生以2～5人為單位組成實(shí)驗(yàn)小組，分工合作，定期匯報(bào)方案和進(jìn)展，教師分階段對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行評價(jià)，避免出現(xiàn)實(shí)踐技能判定的機(jī)械性。這一方面鍛煉了學(xué)生的自主協(xié)作研究能力;另一方面通過教師的點(diǎn)評把教師的經(jīng)驗(yàn)灌輸給了學(xué)生，可以獲得很好的教學(xué)效果。

我們在研究中發(fā)現(xiàn)，在教授學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的過程中，教師常常忽略對實(shí)驗(yàn)方法學(xué)的傳授。古語說得好，“授人以魚，不如授人以漁”。實(shí)驗(yàn)方法學(xué)的傳授，可以讓學(xué)生站在更高的角度，更全面地去分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)考核的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可以在實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)手段以及實(shí)驗(yàn)檢測方法的選取上有針對性地從實(shí)驗(yàn)方法學(xué)的角度講授方案論證、設(shè)計(jì)原則和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。例如，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多時(shí)候需要使用觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器等元器件，觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器的型號繁多，不同型號的元器件對器件功能實(shí)現(xiàn)、功耗指標(biāo)、環(huán)境要求等方面都存在不同的影響，那么，教會學(xué)生如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選取合適的實(shí)驗(yàn)器件應(yīng)該是教師重點(diǎn)關(guān)注的地方。又例如在網(wǎng)絡(luò)工程的組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)教會學(xué)生如何在HUB、二層和三層交換機(jī)、路由器、防火墻等網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備中選取最適合的設(shè)備，達(dá)到功能完善、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、安全可靠等目標(biāo)，以完成實(shí)用性地組網(wǎng)訓(xùn)練，而不僅僅是紙上談兵。將實(shí)驗(yàn)方法學(xué)的講授貫穿整個(gè)實(shí)踐教學(xué)體系，逐步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，對提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，增強(qiáng)社會競爭力將具有顯著的效果。

4與時(shí)俱進(jìn)，搭建配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境

俗話說“工欲善其事，必先利其器”。有了完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還需要有配套的實(shí)驗(yàn)軟硬件環(huán)境的支撐。計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶來的是計(jì)算機(jī)各種軟硬件設(shè)備的快速更新?lián)Q代。

在建設(shè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境時(shí)，應(yīng)著力避免一窩蜂上的錯(cuò)誤模式，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)人數(shù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地等方面全面論證，認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行規(guī)劃，避免重復(fù)建設(shè)，有計(jì)劃、有步驟地實(shí)施實(shí)驗(yàn)硬環(huán)境建設(shè)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟環(huán)境建設(shè)上，一方面應(yīng)該充分貫徹教學(xué)科研相互促進(jìn)的宗旨，有選擇地將一些科研成果，服務(wù)于課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)積極推進(jìn)基于因特網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)，更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí);另一方面應(yīng)該充分開發(fā)調(diào)動教師的創(chuàng)造性和積極性，自主編寫配套的實(shí)驗(yàn)教材、自主研制配套的軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺。

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件平臺建設(shè)上取得了較大成果。多年來，在堅(jiān)持“突出素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)”、“穩(wěn)定性和先進(jìn)性相結(jié)合”和“自編與選用相結(jié)合”的方針基礎(chǔ)上，不斷吸取國內(nèi)外著名大學(xué)教材建設(shè)的先進(jìn)成果，面向本專業(yè)課程體系改革和建設(shè)需要，自編實(shí)驗(yàn)教材和講義十余部，例如《收音機(jī)安裝指南》、《操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》、《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》、《程序設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》、《軟件工程實(shí)踐教程》、《網(wǎng)絡(luò)工程課程設(shè)計(jì)》和《網(wǎng)絡(luò)攻防課程設(shè)計(jì)》等，并有多部高水平實(shí)驗(yàn)教材已經(jīng)正式出版。在硬件實(shí)驗(yàn)平臺方面，采用引進(jìn)與自主開發(fā)方式不斷升級實(shí)驗(yàn)平臺，已成功開發(fā)“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)平臺”、“單片機(jī)實(shí)驗(yàn)套件”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)-NetDemo”等，并在全國得到推廣和應(yīng)用。

5整合教學(xué)資源，統(tǒng)籌建設(shè)實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)

一支教學(xué)實(shí)踐能力強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)在培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力過程中將起到主要的支柱作用。針對實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)從課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)踐環(huán)境維護(hù)管理、創(chuàng)新實(shí)踐指導(dǎo)等方面全力打造實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍，通過設(shè)立基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一部署和協(xié)調(diào)實(shí)踐教學(xué)，基于科學(xué)合理的分工，使教師職責(zé)明確、充分協(xié)作，確保實(shí)踐教學(xué)有序進(jìn)行。

課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)由課程主講教員、專職實(shí)驗(yàn)教員和實(shí)驗(yàn)助理組成，可要求教授直接指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)課程實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、組織和實(shí)施，要能夠系統(tǒng)地把握課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求，實(shí)施各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案與評估。實(shí)踐環(huán)境的維護(hù)管理應(yīng)由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，主要負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的建設(shè)、升級改造、運(yùn)行管理、日常維護(hù)以及實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量調(diào)查、跟蹤、統(tǒng)計(jì)與分析等事務(wù)。創(chuàng)新實(shí)踐指導(dǎo)應(yīng)由具有豐富實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師承擔(dān)，主要負(fù)責(zé)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動策劃，創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目指南發(fā)布，創(chuàng)新實(shí)踐活動的組織、實(shí)施與管理，各種學(xué)科競賽的指導(dǎo)與管理等工作。

6結(jié)束語

綜上所述，除了通過從上述講到的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟硬件環(huán)境以及實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)等方面大力培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)意識、創(chuàng)造性思維外，還應(yīng)與國內(nèi)外同行進(jìn)行廣泛的交流，借鑒各國計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)及實(shí)驗(yàn)室管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理手段和機(jī)制的建設(shè)，努力構(gòu)建一個(gè)管理手段先進(jìn)、環(huán)境舒適和諧、開放靈活多變的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，更好地為培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力、滿足新時(shí)代人才需求提供保障。

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(編輯:郭小明)