計算機專業實踐教學體系與方法設計

摘要：本文從計算機專業實踐教學的共性出發，將實踐教學分為三個層次、六個類型，并提出了相應的教學內容、方法、手段和考核機制。

關鍵詞：計算機專業；實踐教學體系；實踐教學方法；實踐教學手段

中圖分類號：G642文獻標識碼：B

文章編號：1672-5913 (2007) 22-0087-03

1實踐教學體系設計

整個實踐驗教學體系的構建線條是：基礎知識―綜合應用知識能力―創新研究能力。依據教學規律和培養目標的要求，將實踐教學分為三個層次：

① 基礎驗證實驗：基本動手能力訓練，幫助理解、掌握基本原理，學習和掌握計算機基礎實驗操作技能、實驗方法、計算機常用軟硬件的熟練使用、編程與設計等。

② 綜合設計實驗：綜合應用知識能力訓練，綜合一門或多門課程的知識，針對特定問題進行設計，幫助提高綜合設計能力。以課程為基礎的綜合實驗和以專業為基礎的實訓及設計相結合，著力培養及提高學生綜合思維、綜合應用專業知識和專業技術的能力。

③ 研究創新實驗：創新能力訓練，利用學過的知識、積累的經驗，針對創新課題提出有創意的設計方案并加以實現，幫助提高創新能力。其形式及內容可以是多種多樣的，結合大學生業余科研項目、競賽項目、興趣小組、教師科研項目等形式開展，可根據創新程度給予創新學分。

基礎驗證實驗約占總學時的40%，綜合設計實驗約占總學時的30%，研究創新實驗約占總學時的30%。一年級以基礎驗證實驗為主，二年級以綜合設計實驗為主，三、四年級以綜合設計實驗和研究創新實驗為主。上述三個層次的實踐教學分成六個類型來組織實施：

① 基礎驗證型實驗：屬于基礎性實踐活動，主要目的是幫助學生了解基本原理。

② 課程設計型實驗：屬于提高性實踐活動，主要目的是促使學生自主應用一門或多門課程的知識，自定或選擇教師指定的題目，進行設計、實現，從而實現一個小型綜合性系統，幫助學生提高綜合利用知識、解決實際問題的能力。其中包含兩類，一類是以某門課程為主題、時間受限的實驗，一般要求在一至兩個星期內集中完成。另一類是不受時間限制、可跨越四個學年完成的實驗，這類實驗要求學生完成指定數量的自主設計和訓練。

③ 實訓平臺訓練型實驗：建設軟件工程實訓平臺、網絡工程實訓平臺等實訓平臺，采用目前最新、使用廣泛的技術，配備大量工程案例，與用人單位的需求無縫銜接。通過該平臺，學生可以綜合使用所學知識，解決實際工程問題，從而有效提高適應工作的能力，縮短與社會需求之間的距離。

④ 實習基地實戰型實踐：設立“3+1”模式，讓學生在前三年學完課程，第四年到實習基地進行為期一學年的實戰訓練。目的是使學生基本上掌握實際工作所需要的能力，一旦畢業，就能立即融入社會，適應崗位，成為受用人單位歡迎的員工。對于推免或準備考研的學生，可直接進入導師的課題組，提前承擔研發任務，提早開始研究生階段的學習和研究工作。

⑤ 創新提高型實驗：綜合應用多門課程的知識，針對某個有創意的想法，在教師指導下完成設計和實現工作。主要目的是幫助學生提高創新意識和創造能力。創新提高型實驗內容來源于教師的科研項目、學生的自主科研選題、社會實踐活動和企事業應用需求。

⑥ 畢業設計與畢業論文：這是對學生整個本科階段學習情況的綜合檢驗，是學生綜合能力的體現。

2實踐教學方法

2.1對基礎驗證型實驗，采取“課前預習-資料收集-示范演示-實驗訓練-技能考核”方法

課前預習：要求學生在實驗前進入實驗教學中心網站，進行預習。網站中放置有與實驗配套的實驗實習指導書、多媒體教學軟件、電子課件和網絡學習資源。例如儀器設備使用與操作說明、網上學習系統等。

資料收集：課前學生根據實驗大綱、實驗要求、實驗目的及實驗內容等，自行通過Internet網或電子圖書館搜索查找實驗支撐材料，掌握實驗流程與步驟。

示范演示：實驗課前10～30分鐘內，指導教師講解實驗要求，示范操作與演示，觀摩學生操作演習，教師、學生共同點評。

實驗訓練：在實驗教學過程中，指導教師指導學生實驗，解答學生實驗過程中的疑問。同時學生還可預約開放實驗室進行反復實驗。

技能考核：制定詳細的操作、技能評分點與評分標準，執行實驗課程的量化考核。

2.2對綜合設計型實驗，采用“啟發引導-自主選題-方案設計-實驗探索-合作討論-撰寫報告-考核評價”方法

啟發引導：闡述綜合設計實驗的意義，使學生認識到進行科學研究、科學思維以及發揚科學精神的重要性。綜合設計實驗在實驗課程開課之初就已經明確告知學生實驗要求和實驗安排，實驗準備步驟。

自主選題：綜合設計實驗內容包括綜合設計實驗的意義和要求；選題范圍、教學安排和教學指導(實驗選題參考、綜合設計實驗教學舉例和推薦參考資料等)。此外，教師還會提供合適的綜合設計實驗題目供學生選擇；也可以由學生完全自主選擇題目。

方案設計：學生提前將綜合設計實驗的題目、實驗設計方案和所需要的儀器設備及實驗耗材等提交給指導教師。經共同討論修改合格后，方可進入下一步工作。

實驗探索：學生按照經過討論修改的方案在實驗室進行實驗，教師根據學生實驗進展情況及時給予指導。由于具有很強的研究性，可能需要較長的時間才能完成，實驗中心對學生開放實驗室，為實驗的順利進行提供有力保障。

合作討論：綜合設計實驗結束后以班級或小組為單位進行交流與總結，共同提高。

撰寫報告：實驗結束后按規定的格式書寫實驗報告。

考核評價：制定綜合設計實驗成績評定標準細則，包括查閱資料、方案設計、實驗方法、實驗操作、實驗結果、協作精神、實驗安排、創新內容、演示效果和實驗報告等部分。

2.3對創新研究型實驗，采用“實驗中心-教師團隊-學生科研團隊-興趣小組四位一體”方法

學生自主選題，團隊設計方案，教師提供指導，教學科研相互促進，有利于提高實驗教學水平和實驗效果。

3實踐教學手段

3.1利用新技術開創實驗教學新手段、增強實驗效果

鼓勵教師利用新技術積極開創實驗教學新手段、新方法，增強實驗教學效果，提高實驗教學質量。例如：

① 利用網絡協議分析儀幫助學生深入理解網絡通信原理

通過網絡協議分析儀，以前晦明不清、看不見、摸不著的網絡數據包現在都栩栩如生地展示在計算機屏幕上，非常形象生動且易于理解。

② 構建多媒體電子學習平臺幫助學生立體化學習

構建計算機實驗教學多媒體電子學習平臺，包括自主學習、網上課堂、作業評閱、實驗報告、實驗錄像點播、在線測試、學習園地等功能模塊，方便學生的自我學習。通過多媒體電子學習平臺，學生可自主查閱資料、預習實驗內容、分析與評估實驗結果、撰寫實驗報告和課程論文等。

③ 開發特色課件實現模擬實驗

利用計算機新技術開發特色課件，通過動畫形象生動地描繪出實驗對象的工作原理、工作過程，實現模擬實驗，幫助學生加深理解。

④ 設計在線“虛擬實驗室”輔助學生自主實驗開發在線“虛擬實驗室”，打破時空限制，采用網絡自主式實驗模式為學生提供貫穿本科階段的全天候服務。學生可隨時隨地進入“虛擬實驗室”選擇某一項目進行實驗，系統會對其實驗結果自動評價。學生在四年時間內只有達到一定標準后，才能獲得相應必修學分。網絡自主式實驗模式提供的個性化服務充分體現了“因材施教”的教學指導思想。

3.2建設實訓平臺提升學生實踐能力

為了更好地提升學生實際動手能力，構建軟件工程、網絡工程等綜合實訓平臺。這些平臺使用目前先進技術，可與社會需求無縫銜接。這些平臺的使用可有效地增強學生綜合運用知識、解決實際問題的能力，可直接適應社會的需求。更重要的是激發了學生的學習興趣，增強了自信心，開拓了思維能力。

3.3通過模塊填充式實驗避免簡單重復

在部分基礎驗證類實驗中，由教師提供次要的模塊，學生完成其中涉及教學內容的關鍵模塊，避免學生簡單重復次要模塊，節省實驗時間，提高實驗的效率。但在綜合設計類和研究創新類實驗中，還是由學生或小組獨立完成整體框架的設計和所有模塊的實現。

3.4建立校外實習基地培養學生實戰能力

校外豐富的科研資源是本科教學培養中難得的條件。每年將部分學生送往校外實習基地進行為期2~6個月的實戰。通過這種措施，既解決了企業的問題，又培養了學生的實踐動手能力和創新能力。

3.5訂單式培養提高學生提前適應社會的能力

根據用人單位的要求，為其制定訂單式培養計劃，對學生按訂單培養，學生在第四學年到用人單位上崗實習，完成畢業設計或畢業論文。這樣既提高了學生的能力，又解決了學生的就業問題，同時解決了用人單位的人才需求問題，一舉三得。

4實踐教學考核

實踐教學作為本科教學的重要組成部分，建立相應的質量保障體系非常重要。其內容包括實驗教學過程、實驗教學設備、實驗教學內容、實驗教學方法、實驗教學教師、實驗教學考核等諸方面的質量保障措施。

對實驗成績采用平時單元成績累積計分和期末考核相結合的實驗成績評定辦法。平時成績評分的特點是：平時成績評分細則公開；每個實驗成績公開；學生參與評分。這體現了“以學生為本”的教學原則，不僅做到公平公開公正，更重要的是通過成績評定，使學生知己知彼，調動學習的主觀能動性，促進互相交流，達到提高實驗教學質量的目的。

作者簡介

黃傳河，博士，教授，博士生導師，武漢大學計算機學院副院長兼計算機實驗教學中心主任。

黃建中，碩士，工程師，武漢大學計算機實驗教學中心副主任。

吳黎兵，博士，副教授。