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[摘要]针对目前计算机实验课程存在的问题,文章介绍了衡水学院在计算机实验教学中进行的大胆改革与创新,指出其改革的目的就是提高计算机专业学生的动手能力与创新能力。并且通过与当地高科技企业的联手协作,建立了完善的计算机专业实验、实践和实习教学体系,实现了培养高级应用型人才的办学目标。
[关键词]实验教学 创新学分 开放实验 校企联合 层次教学
[作者简介]刘书华(1963- ),男,河北故城人,衡水学院数学与计算机科学系,副教授,研究方向为数据库及应用;张春生(1973- ),男,河北景县人,衡水学院数学与计算机科学系,讲师,研究方向为网络及应用;孙素华(1970- ),女,河北深州人,衡水学院数学与计算机科学系,副教授,研究方向为系统开发。(河北 衡水 053000)
[課题项目]本文系河北省教育科学研究“十一五”规划课题“信息网络环境下案例式教学与学习模式研究”的研究成果之一。(课题编号:06130044)
[中图分类号]G424.0[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)15-0165-02
目前高校毕业生的就业竞争压力越来越大,用人单位对人才的要求越来越高,计算机专业大学毕业生在就业过程中暴露出动手能力差,分析问题、解决问题能力薄弱,创新意识不强等,这些问题的出现和计算机实验教学有着很大关系。
一、计算机实验教学存在的主要问题
1.实验教学内容存在不足。由于验证性较多,设计型、研究型、创新型、实际应用型较少的特点,在实验项目的体系安排上,基本上是验证理论性的体系,理论课讲到哪个章节,实验就跟到哪个章节。这对语言类的实践课较为适合,但对于如计算机网络、ARM、DSP等实验并不适应,前后实验项目之间纵向联系较少,在不同课程之间横向联系更少,不能满足实际工作需要。①
2.实验教师师资队伍建设存在严重缺陷。并不是各高校不重视实验教师队伍建设,也不是不注重实验设备的投入。目前教育部正在进行的教学评估有力地促进了实验设备的建立和完备,在数量、质量、先进性上都有了很大的提高。但在实验人员结构上,高学历、高职称的实验人员较少,实验室人员的技术水平和知识能力参差不齐,甚至有的高校计算机专业就没有配备专职实验人员。
3.实验教学定位问题。实验是理论教学的辅助,实验室工作一直围绕课程教学开展和实施,独立实验课的开设问题一直是高校研究的新课题,在实施学分制的情况下,实验课的学分是理论课的1/3～1/4。学生做实验没有动力和压力,所以没有创新型实验就不足为奇了。
4.实验设备更新换代过快,造成投入不足。实验仪器设备的技术性能是设备生产厂商的生命线,尤其是以计算机为领军的高科技产品更是如此。但是计算机及计算机专业实验设备的性能并不是与设备的价格成正比的,甚至随着时间的发展成反比,更新换代的周期越来越短,这样导致计算机实验设备经常处于落后地位,难以跟上计算机技术飞速发展的步伐。②
二、改革计算机实验教学的实践与探索
1.指导思想。衡水学院为全面提升计算机专业理论教学、实验教学的教学质量,确定了以下改革与建设的指导思想:以落实科学发展观的教育思想转变和教育观念革新为先导,以实验教学体系和实验课程内容创新为核心,以实验室管理体制和运行机制改革为基础,以提高学生实践能力和培养学生创新精神为目标,构建一套科学的实验教学体系、创新人才培养模式和教学管理机制。衡水学院重点改革、建设了实践教学五大环节:(1)实验教学,包括与理论课程配套的实验课程,以及综合性、设计性实验课程;(2)科技创新,养成一种学生积极参与各类科学研究、应用开发、学科竞赛、科技作品创作等活动的学院文化;(3)校外实习,动员学生赴各类企业或政府部门完成毕业实习;(4)社会实践,组织学生利用所学专业知识到贫困、落后地区支援信息化建设;(5)开放实验室,学生可自主进行实验。
2.加强实验师资队伍建设。(1)确定实验室建设编制。衡水学院计算机专业(承担全院公共计算机教学与实验、实践课)共有9个计算机机房610台学生计算机,网络实验室(含综合布线)、ARM10实验室、单片机、计算机组成原理、数字电路、微机原理、计算机维护维修实验室。设实验室主任、副主任各1人,管理员2人。(2)新招聘的教师在实验室工作2年。新招聘的教师全部是研究生以上学历,他们要在实验室工作2年,并且跟主讲教师听课,辅导学生理论和实验。在新进设备中购置1～2套先进的、配置齐全的实验设备供教师和实验人员做教学与科研用,让他们了解本门学科前沿,吸收和应用最新知识。(3)多方位进修学习。新设备购置时,在合同中规定厂家要提供2～4名教师的免费的、全方位的培训。另外,每年都要派出2～3批次的教师参加国内有关计算机专业学术会议,目前有8人取得了网络安全与技术、ARM、Cisco、虚拟实验、数据库等资格认证。(4)开放实验室承担社会服务和科研项目。在师资队伍建设中,开放实验室、承担社会服务和科研项目是锻炼师资的很好机会。③衡水学院凭借设备和教师资源优势,承担了社会上几乎所有的计算机考试,如全国计算机等级考试、职称计算机考试、NIT等,这些项目的经费、考试费、培训费等,部分用于实验人员和管理人员工作补贴。这样一是师资队伍得到了的锻炼,二是提高了实验人员的工作待遇,最终达到了积极工作良性循环的目的。
3.构建新的实验课程体系。根据落实科学发展观的教育思想观念和融合了演绎法教学与归纳法教学特长的新教学体系,计算机实验课程从创新型、应用型人才培养角度出发,优化重组实验课程在知识传授、能力培养和素质提高三方面的比例,形成一体化、多层次的开放式实验课程新体系,④将原有的多门实验课程整合为计算机硬件基础综合实验、计算机软件设计综合实验、网络计算综合实验、信息安全综合实验、计算机应用创新实验等5门实验课程。这里的“一体化”是指对所有实验课程统一规划、统一管理、统筹安排,实验内容体现重视基础理论和基本技能,强调课程综合和因材施教的原则。“多层次”是指每一门实验课程和整个一体化的实验教学安排中都要体现出基本训练型实验、综合设计、应用型实验和研究探索型实验3个层次。
4.改进实验教学方法和教学手段。为强化实验教学,将科学研究与应用开发全面渗入本科实验教学,着力培养学生的创新精神、实践能力、协作能力、终身学习能力以及可持续发展能力。为激励优秀学生更多地投入到实验实践活动中,该院设立“创新学分”制度,如ACM程序设计、电子设计、数学建模、网页设计等竞赛获奖者,或是正式发表学术论文者,均可凭客观指标获得创新学分;而诸如科技创新小作品、网页设计作品,则可通过专家评审和答辩程序获得创新学分。通过几年的实验教学改革,取得了很好效果。但由于学生的动手能力、领悟能力以及融会贯通能力存在差异,实验效果也往往不同。建立“开放型”实验室,供学生巩固所学知识,也就应运而生了。⑤
所谓“开放型”实验室,即除正常教学时间外,学生可以利用课余时间在实验室自由练习相关实验项目以巩固先前所学的知识。这种实验室需要专门人员的管理和指导,每次实验过程中,实验室管理人员要根据学生实验情况给出适当的辅导,并做好实验日志。学生的学习自主性也会大大提高,学生之间的差距逐渐缩小,并在一定程度上激发了学生的学习热情。⑥
三、校企联合创建实践/实习教学基地,培养学生综合实验能力
实验教学内容一方面须紧密配合理论教学,另一方面也须与科学研究、应用开发、产业前沿等紧密结合,这样才会使实验更富有生命力。⑦衡水学院与河北软件园IT人才实训基地、河北新龙软件实训学院、翰子昂教育(河北)实训中心、北大青鸟等多家企业建立了合作/协作关系。实习基地的建立,能够较好地满足学生专业实习的需要,为培养其综合能力创造了良好环境。
近几年,衡水学院参与了衡水市信息产业办承担的国家政府信息网络资源建设项目;与南昊集团计算机公司合作开发光标阅读机的生产研发及软件设计、网上阅卷软件的设计与测试等;与衡水新创恒网络有限公司、石家庄三佳网络公司进行了多项目的实施合作,锻炼了教师、同学,达到了应用型人才培训目标。如南昊集团生产的光标阅读机(OMR),不但需要硬件知识,还需要软件设计。它能分析每道题的答案分布,对整个班(或全校)学生进行排名,还能对每个学生的历次成绩进行分析。
四、综合实验案例库开发途径
一个综合型、应用型、研究型或探索型实验案例的设计具有两个要素:具有创新性的想法,以及具有可操作性的分解。⑧应用性和趣味性强的实验案例通常更有利于学生体会实践带来的成就感。对于实验案例库建设而言,最重要的是挖掘优秀的想法,并将实验步骤加以分解与细化,甚至在必要时开发相应的实验软装置,从而设计出一个高品质的实验案例。为解决这一问题,衡水学院近年提出并实践了以下几种有效途径:
1.将优秀学生自选课题和毕业设计转化为实验案例。优秀学生可与教师共议自选课题,自选实验课题一方面训练了优秀学生的发现问题、分析问题和解决问题的能力,另一方面也有助于从中挖掘日后的实验案例。学生的发散思维、活跃的思想是实验案例库建设集思广益的重要来源。
2.将研究开发成果改造成实验案例。实验教学内容一方面须紧密配合理论教学,另一方面也须与科学研究、应用开发、产业前沿等紧密结合。教师的科学研究与应用开发成果也是实验案例的一个重要源泉。衡水学院充分利用在研究与开发方面的优势,将信息技术前沿领域的一些研发成果经过提炼与简化后,改造为本科教学中的实验案例,保持了实验内容的应用性与先进性,让学生在完成实验后有很大的成就感。⑨
3.从IT产业界引进实验案例。为弥补教育界与IT产业的差距,在实验教学改革中为高年级本科生引入校企共建专业选修课程和实验课程。对该系列课程的定位是:课程内容是IT产业界具有前瞻性的技术;合作方是该技术领先的国内知名企业。
五、结语
衡水学院计算机专业实验教学改革与建设已经形成了一套完整的、具有鲜明专业特色的实验教学体系,并取得了较好的社会效果与社会效益。学生创新意识与创新能力在实验教学改革中取得很好的成绩。开放实验室、虚拟实验室等管理与建设、校企联合等还需要不断创新与探索,最终达到实验教学改革培养方案,完成培养目标的教学任务。
[注释]
①施开良,姚天扬,俞庆森.创新型人才培养规律和模式的探讨[J].实验室研究与探索,2004(3):3.
②刘爱华,刘柱,刘春瑞,等.强化实践环节,提高学生计算机综合能力[J].实验技术与管理,2006(1):80.
③葉宝兴,毕建杰,张锐.积极探索新模式 多形式开放实验室[J].实验室科学,2007(2):6.
④刘新平,郑秋梅,孙士明,等.计算机硬件课程群实验体系的改革与完善[J].计算机教育,2008(12):117.
⑤王惟远,王雪.实验室开放管理系统的设计与实现[J].实验室科学,2007(2):118.
⑥刘书华,安建龙.新形式下高校信息技术基础教学改革与实践[J].衡水学院学报,2007(1):122.
⑦廖庆敏,秦钢年,李勉媛.科研融入实验教学 提高学生创新能力与综合素质 [J].实验室研究与探索,2009(3):15.
⑧陈洋,闫达远,明道福.国家大学生创新性实验计划实施的实践与思考[J].北京理工大学学报,2009(2):26.
⑨陈鸣,胡谷雨,周雷,等.计算机网络课程教学的思考与创新[J].高等教育研究学报,2008(2):66.
[关键词]实验教学 创新学分 开放实验 校企联合 层次教学
[作者简介]刘书华(1963- ),男,河北故城人,衡水学院数学与计算机科学系,副教授,研究方向为数据库及应用;张春生(1973- ),男,河北景县人,衡水学院数学与计算机科学系,讲师,研究方向为网络及应用;孙素华(1970- ),女,河北深州人,衡水学院数学与计算机科学系,副教授,研究方向为系统开发。(河北 衡水 053000)
[課题项目]本文系河北省教育科学研究“十一五”规划课题“信息网络环境下案例式教学与学习模式研究”的研究成果之一。(课题编号:06130044)
[中图分类号]G424.0[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)15-0165-02
目前高校毕业生的就业竞争压力越来越大,用人单位对人才的要求越来越高,计算机专业大学毕业生在就业过程中暴露出动手能力差,分析问题、解决问题能力薄弱,创新意识不强等,这些问题的出现和计算机实验教学有着很大关系。
一、计算机实验教学存在的主要问题
1.实验教学内容存在不足。由于验证性较多,设计型、研究型、创新型、实际应用型较少的特点,在实验项目的体系安排上,基本上是验证理论性的体系,理论课讲到哪个章节,实验就跟到哪个章节。这对语言类的实践课较为适合,但对于如计算机网络、ARM、DSP等实验并不适应,前后实验项目之间纵向联系较少,在不同课程之间横向联系更少,不能满足实际工作需要。①
2.实验教师师资队伍建设存在严重缺陷。并不是各高校不重视实验教师队伍建设,也不是不注重实验设备的投入。目前教育部正在进行的教学评估有力地促进了实验设备的建立和完备,在数量、质量、先进性上都有了很大的提高。但在实验人员结构上,高学历、高职称的实验人员较少,实验室人员的技术水平和知识能力参差不齐,甚至有的高校计算机专业就没有配备专职实验人员。
3.实验教学定位问题。实验是理论教学的辅助,实验室工作一直围绕课程教学开展和实施,独立实验课的开设问题一直是高校研究的新课题,在实施学分制的情况下,实验课的学分是理论课的1/3～1/4。学生做实验没有动力和压力,所以没有创新型实验就不足为奇了。
4.实验设备更新换代过快,造成投入不足。实验仪器设备的技术性能是设备生产厂商的生命线,尤其是以计算机为领军的高科技产品更是如此。但是计算机及计算机专业实验设备的性能并不是与设备的价格成正比的,甚至随着时间的发展成反比,更新换代的周期越来越短,这样导致计算机实验设备经常处于落后地位,难以跟上计算机技术飞速发展的步伐。②
二、改革计算机实验教学的实践与探索
1.指导思想。衡水学院为全面提升计算机专业理论教学、实验教学的教学质量,确定了以下改革与建设的指导思想:以落实科学发展观的教育思想转变和教育观念革新为先导,以实验教学体系和实验课程内容创新为核心,以实验室管理体制和运行机制改革为基础,以提高学生实践能力和培养学生创新精神为目标,构建一套科学的实验教学体系、创新人才培养模式和教学管理机制。衡水学院重点改革、建设了实践教学五大环节:(1)实验教学,包括与理论课程配套的实验课程,以及综合性、设计性实验课程;(2)科技创新,养成一种学生积极参与各类科学研究、应用开发、学科竞赛、科技作品创作等活动的学院文化;(3)校外实习,动员学生赴各类企业或政府部门完成毕业实习;(4)社会实践,组织学生利用所学专业知识到贫困、落后地区支援信息化建设;(5)开放实验室,学生可自主进行实验。
2.加强实验师资队伍建设。(1)确定实验室建设编制。衡水学院计算机专业(承担全院公共计算机教学与实验、实践课)共有9个计算机机房610台学生计算机,网络实验室(含综合布线)、ARM10实验室、单片机、计算机组成原理、数字电路、微机原理、计算机维护维修实验室。设实验室主任、副主任各1人,管理员2人。(2)新招聘的教师在实验室工作2年。新招聘的教师全部是研究生以上学历,他们要在实验室工作2年,并且跟主讲教师听课,辅导学生理论和实验。在新进设备中购置1～2套先进的、配置齐全的实验设备供教师和实验人员做教学与科研用,让他们了解本门学科前沿,吸收和应用最新知识。(3)多方位进修学习。新设备购置时,在合同中规定厂家要提供2～4名教师的免费的、全方位的培训。另外,每年都要派出2～3批次的教师参加国内有关计算机专业学术会议,目前有8人取得了网络安全与技术、ARM、Cisco、虚拟实验、数据库等资格认证。(4)开放实验室承担社会服务和科研项目。在师资队伍建设中,开放实验室、承担社会服务和科研项目是锻炼师资的很好机会。③衡水学院凭借设备和教师资源优势,承担了社会上几乎所有的计算机考试,如全国计算机等级考试、职称计算机考试、NIT等,这些项目的经费、考试费、培训费等,部分用于实验人员和管理人员工作补贴。这样一是师资队伍得到了的锻炼,二是提高了实验人员的工作待遇,最终达到了积极工作良性循环的目的。
3.构建新的实验课程体系。根据落实科学发展观的教育思想观念和融合了演绎法教学与归纳法教学特长的新教学体系,计算机实验课程从创新型、应用型人才培养角度出发,优化重组实验课程在知识传授、能力培养和素质提高三方面的比例,形成一体化、多层次的开放式实验课程新体系,④将原有的多门实验课程整合为计算机硬件基础综合实验、计算机软件设计综合实验、网络计算综合实验、信息安全综合实验、计算机应用创新实验等5门实验课程。这里的“一体化”是指对所有实验课程统一规划、统一管理、统筹安排,实验内容体现重视基础理论和基本技能,强调课程综合和因材施教的原则。“多层次”是指每一门实验课程和整个一体化的实验教学安排中都要体现出基本训练型实验、综合设计、应用型实验和研究探索型实验3个层次。
4.改进实验教学方法和教学手段。为强化实验教学,将科学研究与应用开发全面渗入本科实验教学,着力培养学生的创新精神、实践能力、协作能力、终身学习能力以及可持续发展能力。为激励优秀学生更多地投入到实验实践活动中,该院设立“创新学分”制度,如ACM程序设计、电子设计、数学建模、网页设计等竞赛获奖者,或是正式发表学术论文者,均可凭客观指标获得创新学分;而诸如科技创新小作品、网页设计作品,则可通过专家评审和答辩程序获得创新学分。通过几年的实验教学改革,取得了很好效果。但由于学生的动手能力、领悟能力以及融会贯通能力存在差异,实验效果也往往不同。建立“开放型”实验室,供学生巩固所学知识,也就应运而生了。⑤
所谓“开放型”实验室,即除正常教学时间外,学生可以利用课余时间在实验室自由练习相关实验项目以巩固先前所学的知识。这种实验室需要专门人员的管理和指导,每次实验过程中,实验室管理人员要根据学生实验情况给出适当的辅导,并做好实验日志。学生的学习自主性也会大大提高,学生之间的差距逐渐缩小,并在一定程度上激发了学生的学习热情。⑥
三、校企联合创建实践/实习教学基地,培养学生综合实验能力
实验教学内容一方面须紧密配合理论教学,另一方面也须与科学研究、应用开发、产业前沿等紧密结合,这样才会使实验更富有生命力。⑦衡水学院与河北软件园IT人才实训基地、河北新龙软件实训学院、翰子昂教育(河北)实训中心、北大青鸟等多家企业建立了合作/协作关系。实习基地的建立,能够较好地满足学生专业实习的需要,为培养其综合能力创造了良好环境。
近几年,衡水学院参与了衡水市信息产业办承担的国家政府信息网络资源建设项目;与南昊集团计算机公司合作开发光标阅读机的生产研发及软件设计、网上阅卷软件的设计与测试等;与衡水新创恒网络有限公司、石家庄三佳网络公司进行了多项目的实施合作,锻炼了教师、同学,达到了应用型人才培训目标。如南昊集团生产的光标阅读机(OMR),不但需要硬件知识,还需要软件设计。它能分析每道题的答案分布,对整个班(或全校)学生进行排名,还能对每个学生的历次成绩进行分析。
四、综合实验案例库开发途径
一个综合型、应用型、研究型或探索型实验案例的设计具有两个要素:具有创新性的想法,以及具有可操作性的分解。⑧应用性和趣味性强的实验案例通常更有利于学生体会实践带来的成就感。对于实验案例库建设而言,最重要的是挖掘优秀的想法,并将实验步骤加以分解与细化,甚至在必要时开发相应的实验软装置,从而设计出一个高品质的实验案例。为解决这一问题,衡水学院近年提出并实践了以下几种有效途径:
1.将优秀学生自选课题和毕业设计转化为实验案例。优秀学生可与教师共议自选课题,自选实验课题一方面训练了优秀学生的发现问题、分析问题和解决问题的能力,另一方面也有助于从中挖掘日后的实验案例。学生的发散思维、活跃的思想是实验案例库建设集思广益的重要来源。
2.将研究开发成果改造成实验案例。实验教学内容一方面须紧密配合理论教学,另一方面也须与科学研究、应用开发、产业前沿等紧密结合。教师的科学研究与应用开发成果也是实验案例的一个重要源泉。衡水学院充分利用在研究与开发方面的优势,将信息技术前沿领域的一些研发成果经过提炼与简化后,改造为本科教学中的实验案例,保持了实验内容的应用性与先进性,让学生在完成实验后有很大的成就感。⑨
3.从IT产业界引进实验案例。为弥补教育界与IT产业的差距,在实验教学改革中为高年级本科生引入校企共建专业选修课程和实验课程。对该系列课程的定位是:课程内容是IT产业界具有前瞻性的技术;合作方是该技术领先的国内知名企业。
五、结语
衡水学院计算机专业实验教学改革与建设已经形成了一套完整的、具有鲜明专业特色的实验教学体系,并取得了较好的社会效果与社会效益。学生创新意识与创新能力在实验教学改革中取得很好的成绩。开放实验室、虚拟实验室等管理与建设、校企联合等还需要不断创新与探索,最终达到实验教学改革培养方案,完成培养目标的教学任务。
[注释]
①施开良,姚天扬,俞庆森.创新型人才培养规律和模式的探讨[J].实验室研究与探索,2004(3):3.
②刘爱华,刘柱,刘春瑞,等.强化实践环节,提高学生计算机综合能力[J].实验技术与管理,2006(1):80.
③葉宝兴,毕建杰,张锐.积极探索新模式 多形式开放实验室[J].实验室科学,2007(2):6.
④刘新平,郑秋梅,孙士明,等.计算机硬件课程群实验体系的改革与完善[J].计算机教育,2008(12):117.
⑤王惟远,王雪.实验室开放管理系统的设计与实现[J].实验室科学,2007(2):118.
⑥刘书华,安建龙.新形式下高校信息技术基础教学改革与实践[J].衡水学院学报,2007(1):122.
⑦廖庆敏,秦钢年,李勉媛.科研融入实验教学 提高学生创新能力与综合素质 [J].实验室研究与探索,2009(3):15.
⑧陈洋,闫达远,明道福.国家大学生创新性实验计划实施的实践与思考[J].北京理工大学学报,2009(2):26.
⑨陈鸣,胡谷雨,周雷,等.计算机网络课程教学的思考与创新[J].高等教育研究学报,2008(2):66.