摘要:本文分析了當(dāng)前高校計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置等方面的缺陷，從硬件和軟件兩個方面探討計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放模式優(yōu)化策略，總結(jié)了本校計算機(jī)專業(yè)按照此優(yōu)化策略實(shí)施后取得的成效。

關(guān)鍵詞:計算機(jī)專業(yè);開放模式;優(yōu)化策略

隨著科技發(fā)展不斷加快，高校教育已經(jīng)進(jìn)入了一個嶄新的歷史發(fā)展階段[1]。高等教育面臨深層次、全方位的改革[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是高校進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐和開展科學(xué)研究的重要基地，是對學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育、人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要課堂。開放實(shí)驗(yàn)室是深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要途徑[3]。

1高校計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀分析

目前，高校計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍采用將主干課程中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單列實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式擺脫了實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)的附屬品地位，但是在此模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往局限于該課程的理論知識，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計難以突破理論課程的框架，不利于開展多學(xué)科交叉的科研探索型實(shí)驗(yàn)。采用這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，主要存在以下問題:(1)學(xué)生學(xué)習(xí)是“照方抓藥”;(2)“大鍋飯”式教學(xué)方式;(3)計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)大綱的制定有著普遍的局限性。

2實(shí)驗(yàn)室開放模式優(yōu)化策略

如何利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源，把對學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)落到實(shí)處，成為廣大高校實(shí)驗(yàn)教育改革工作所面臨的重要問題。針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理存在的不足，很多高校提出了開放實(shí)驗(yàn)室的管理方式[4]。

目前多數(shù)高校普遍采用的開放實(shí)驗(yàn)室模式，主要是針對實(shí)驗(yàn)室封閉性管理的弊端，開放出某間實(shí)驗(yàn)室，它的使用不受時間和課程內(nèi)容的限制，對學(xué)生全面開放。計算機(jī)專業(yè)的開放實(shí)驗(yàn)室一般都是配置幾十臺性能較好的計算機(jī)，在周一至周五的全天時間，由學(xué)生根據(jù)自己的需要隨意上機(jī)。由于計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室一般都裝有互聯(lián)網(wǎng)以方便學(xué)生上網(wǎng)查資料，在這種模式下的開放實(shí)驗(yàn)室，往往會演變成“網(wǎng)吧”。學(xué)生們總是盡情地遨游在網(wǎng)絡(luò)中，把本應(yīng)有的自由學(xué)習(xí)環(huán)境破壞掉。這樣的開放模式，失去了開放實(shí)驗(yàn)室的意義。

為了更好地利用實(shí)驗(yàn)室開放環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)新思維，探討出計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放模式優(yōu)化策略就顯得尤為重要。

2.1優(yōu)化策略原則

計算機(jī)專業(yè)分為硬件和軟件兩類課程。軟件課程的實(shí)驗(yàn)一般側(cè)重于編程語言的使用和應(yīng)用軟件的開發(fā);硬件課程的實(shí)驗(yàn)則側(cè)重于設(shè)計實(shí)用的小型電腦控制系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。針對軟、硬件實(shí)驗(yàn)課程的不同特點(diǎn)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放模式設(shè)置如下優(yōu)化策略。

(1) 全新的開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。按照計算機(jī)專業(yè)課程的特點(diǎn)，采用縱向課程聯(lián)接的方式進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置。以先修課程知識點(diǎn)作為鋪墊，本門課程知識點(diǎn)為主要任務(wù)，后續(xù)課程知識點(diǎn)為擴(kuò)展思維的原則設(shè)置開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以硬件類課程為例:“數(shù)字電路”、“計算機(jī)組成原理”、“微機(jī)接口與通訊”、“嵌入式系統(tǒng)”分別是一系列的縱向課程。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計上，將硬件模塊知識點(diǎn)貫穿在整個知識體系中，對學(xué)生們的連續(xù)性思維和學(xué)習(xí)有很大幫助。

(2) 合理的開放式管理。計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放式管理采用定時開放和全面開放相結(jié)合的方式。軟件實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)都分別按照基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)三個階段設(shè)置實(shí)驗(yàn)機(jī)房的使用性質(zhì)。對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)機(jī)房和提高實(shí)驗(yàn)機(jī)房采用定時開放的管理，綜合實(shí)驗(yàn)機(jī)房采用全面開放的管理方式。這樣一方面保證被動學(xué)習(xí)者必修課程的順利完成，另一方面使主動學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造力和想象力得到盡情發(fā)揮。

(3) 全方位的開放服務(wù)對象。計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的開放不僅面向計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生和教師，更可面向全校各級師生。在綜合實(shí)驗(yàn)機(jī)房，可安排多學(xué)科交叉的研究探索型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，面向跨學(xué)科跨專業(yè)的科研團(tuán)隊(duì)的師生們進(jìn)行全方位的開放。本學(xué)院計算機(jī)專業(yè)的硬件課程與本校工程學(xué)院的農(nóng)業(yè)機(jī)械工程專業(yè)課程相互聯(lián)系，因此我們設(shè)計了許多探索型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如“農(nóng)業(yè)機(jī)械手臂的設(shè)計”、“傳感器在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用”等，使不同專業(yè)的學(xué)生能夠共同研究、共同學(xué)習(xí)。

(4) 開放式實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師不局限于實(shí)驗(yàn)課堂上的答疑解惑，更側(cè)重于對學(xué)生發(fā)散性思維的引導(dǎo)。以學(xué)生為中心，而不是以完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)為目的的指導(dǎo)過程才能更好地提高實(shí)驗(yàn)效果，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

(5) 科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核。實(shí)驗(yàn)考核方式針對不同課程采用不同的方式，軟件設(shè)計類課程采用撰寫設(shè)計文檔和答辯的方式;硬件課程采用考核實(shí)際動手能力，提交實(shí)驗(yàn)成果的方式進(jìn)行分類考核。

2.2開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與實(shí)施

計算機(jī)專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化策略原則實(shí)施，主要分為軟件類實(shí)驗(yàn)和硬件類實(shí)驗(yàn)建設(shè)。

(1) 軟件類實(shí)驗(yàn)建設(shè)。軟件編程課程主要有“高級語言程序設(shè)計(C語言)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“Java”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”等，這些課程屬于編程語言。在設(shè)計這類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時，采用“溫故而知新”的方式。例如“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排，一共20個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，前面的3個項(xiàng)目復(fù)習(xí)“高級語言程序設(shè)計(C語言)”，中間的內(nèi)容主要是本門課程的知識點(diǎn)，最后的3～5個項(xiàng)目是難度較大的綜合訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)形式是由老師將各類知識點(diǎn)設(shè)計到20個訓(xùn)練題中，由專門的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對學(xué)生的做題情況和答題情況進(jìn)行監(jiān)控，老師可以隨時查看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，學(xué)生也能在任意一個實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自由的開放式學(xué)習(xí)，不局限于有限的實(shí)驗(yàn)課時間。對于“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”、“軟件工程”、“軟件項(xiàng)目設(shè)計”等課程，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計上，將一個較大的應(yīng)用軟件設(shè)計項(xiàng)目拆成小的子項(xiàng)目。側(cè)重于縱向課程間知識點(diǎn)的前后聯(lián)系，當(dāng)一個個子項(xiàng)目完成后，最終的大項(xiàng)目也就完成了。這樣學(xué)生有了完整的知識體系，對今后的軟件開發(fā)也起到了很好的經(jīng)驗(yàn)作用。

(2) 硬件類實(shí)驗(yàn)建設(shè)。計算機(jī)專業(yè)硬件課程主要有“數(shù)字邏輯”、“計算機(jī)組成原理”、“微機(jī)接口原理”、“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)”等。基本每門硬件實(shí)驗(yàn)課都有自己的實(shí)驗(yàn)箱，但是硬件課程的先修課和后續(xù)課之間有著非常緊密的聯(lián)系，也非常強(qiáng)調(diào)實(shí)際動手能力。因此在硬件類課程的實(shí)驗(yàn)建設(shè)中，采用落實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，鼓勵提高實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)的原則。每門課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室完成，同時設(shè)立全天候開放的硬件開放實(shí)驗(yàn)室。這個實(shí)驗(yàn)室是由大量的硬件開發(fā)設(shè)備組成，將基本的硬件知識進(jìn)行了有效的融合和發(fā)展。鼓勵學(xué)生們設(shè)計自己的創(chuàng)意產(chǎn)品，進(jìn)一步激發(fā)他們的創(chuàng)造力。

3開放實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化策略的成效

本院計算機(jī)系按照開放實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化策略，對計算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了全面的規(guī)劃和全新的管理，在校學(xué)生獲益良多，取得了較好的成效。

在軟件實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，我們除了“傳統(tǒng)”的軟件實(shí)驗(yàn)室外，還設(shè)有全開放式軟件實(shí)驗(yàn)室。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于老師對同學(xué)的訓(xùn)練要求都只是停留在課程知識點(diǎn)上，同學(xué)們往往在“傳統(tǒng)”軟件實(shí)驗(yàn)室完成課程的基礎(chǔ)內(nèi)容后，就完成“任務(wù)”了。這樣的學(xué)習(xí)方式，掌握的永遠(yuǎn)只是獨(dú)立的知識點(diǎn)?，F(xiàn)在在開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)下，同學(xué)們不僅能將本課程的知識點(diǎn)貫穿起來，而且能將同體系不同課程聯(lián)系起來，主動思考，形成自己的知識體系。在全開放式軟件實(shí)驗(yàn)室，他們隨時都有興趣去思考一些問題，并想辦法解決。進(jìn)入高年級后，他們會主動找老師參與一些軟件開發(fā)的項(xiàng)目，進(jìn)一步提高自己的能力。一些高年級同學(xué)積極參加老師的科研項(xiàng)目，在老師的指導(dǎo)下開發(fā)了“軟件課程實(shí)驗(yàn)選題系統(tǒng)”。投入使用后，師弟師妹們受益匪淺，也進(jìn)一步激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情。這種課程交叉和互聯(lián)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式幫助學(xué)生融合了知識，明確了發(fā)展方向，取得了很好的效果。

硬件課程開放式實(shí)驗(yàn)方面的建設(shè)主要是針對“傳統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)開發(fā)了網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及成立了嵌入式開發(fā)的開放式實(shí)驗(yàn)室。“傳統(tǒng)”硬件實(shí)驗(yàn)只有在有實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)驗(yàn)室才能完成，我們開發(fā)了網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生在課余或其他任何時間登陸系統(tǒng)就可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。針對一些對硬件學(xué)習(xí)興趣濃厚的同學(xué)，我們組織老師進(jìn)行專門的硬件知識培訓(xùn)，提高他們對硬件系統(tǒng)開發(fā)的認(rèn)識。這些同學(xué)積極參加我們的嵌入式開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)更多更深入的知識，在硬件系統(tǒng)開發(fā)方面取得了較好的成績。目前我們的本科生已經(jīng)通過嵌入式開放實(shí)驗(yàn)室，自己研究設(shè)計出了“ARM系統(tǒng)嵌入式開發(fā)實(shí)驗(yàn)箱”，并已經(jīng)投入給低年級同學(xué)使用。這套系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計、焊接電路到操作系統(tǒng)都是由同學(xué)自己完成，使用后受到廣大師生的肯定和好評。

4結(jié)語

高校開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)逐漸成為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主流發(fā)展趨勢，我們探索出的這種開放模式的優(yōu)化策略已經(jīng)在改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方式、提高學(xué)生實(shí)踐動手能力、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維方面取得了較好的成績。只要我們進(jìn)一步加以總結(jié)和改進(jìn)，不斷完善，就一定能將開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)推向一個新的發(fā)展高峰。

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Research on Laboratory Opening Mode Optimization in University Computer Science

CHANG Wei， XU Dong-feng

(College of Informatics， South China Agriculture University， Guangzhou 510642， China)

Abstract: This paper analyzes the teaching part of the experimental curriculum and other deficiencies in university computer science.Discussion optimization strategy of the opening mode in hardware and software. Summary the results achieved according this strategy in our university.

Key words: computer science; opening mode; optimization strategy

(編輯:姚彥如)