構建信息與計算科學專業創新型實驗教學體系

【摘 要】實驗教學是當前高校培養學生過程中的一個重要領域。為每個學生提供恰當的教學方式和教學內容是我們實現校企雙贏、提升學生能力的迫切需要。創新型實驗教學是一種新的實驗教學體系， 有助于深化教學改革、培養學習興趣、培養多元化人才、提升學生創新能力。我們對信息與計算科學專業進行了面向創新能力培養的實驗教學體系的構建探索。從教學效果和就業單位反饋的意見來看，這種培養模式取得了良好的效果。

【關鍵詞】實驗教學 創新能力 實驗教學體系

【中圖分類號】G642.1【文獻標識碼】A【文章編號】1674-4810(2009)10-0031-02

信息與計算科學專業是由信息科學、計算科學、運籌與控制科學等交叉而形成的一個新的理科專業，該專業學生通過現代計算技術處理大量的信息數據從而解決生產和工程的實際問題。信息技術在社會各個領域的廣泛應用，要求學生具有很強的實際動手能力和實踐經驗。因此，實驗教學在信息與計算科學專業的教學體系中顯得尤為重要。構建基于“理論與實踐融合、研究型人才培養、創新能力提升”的實驗教學體系，有助于改革傳統教學模式，是進一步深化信息與計算科學專業實驗教學改革的一個有益嘗試。

一、實驗教學定位

創新型實驗教學中心根據高等學校的實驗教學理念、定位和總體規劃，秉承重慶大學“研究學術、造就人才、佑啟鄉邦、振導社會”的辦學宗旨。圍繞“具有扎實的數學基礎和數學思維能力，掌握基本理論、方法和技能，受到科學研究的訓練，有較強動手能力和科學研究能力、理論與應用并重的多層次理工人才”的目標，牢固確立了實驗教學在人才培養中的重要地位;樹立了實驗教學是培養理工類人才的重要環節、實驗教學與理論教學共同居于教學中心地位的觀念;形成了“注重邏輯推理能力、實踐動手和解決問題能力訓練;強調數學理論與生產、工程相結合;突出創新能力與個性化培養”的創新型實驗教學理念。將實驗教學在理工人才培養整體過程中的功能和作用定位為“理論與實踐融合、研究型人才培養孵化、創新能力提升加速”。明確了實驗教學的如下主要作用和功能:

1.激發學生學習興趣、創新潛能，培養創新意識。

2.加深學生對數學理論和方法的理解和掌握。

3.構建數學理論與數學實驗的橋梁。

4.培養學生理論聯系實際實踐技能。

5.提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

6.為學生成長為高層次理工人才提供科學計算和實驗的訓練機會。

根據理工人才培養目標和實驗教學理念，制定了實驗教學“夯實基本技能，提升綜合能力，激發創新精神”的實驗教學改革目標，特別注重在現階段建立“情景模擬、實驗仿真”的實驗教學模式，使得學生對實驗涉及的知識有形象、直觀的理解，同時引導學生自己設計、開發各種模擬、仿真實驗，提高了學生的綜合能力。

二、實驗教學改革思路

重慶大學信息與計算科學專業是重慶市首批優勢特色專業，該專業以國家級精品課程數學實驗為支撐，以數學建模競賽為橋梁，以計算數學博士點、數學與應用數學重慶市重點學科為依托，以能力培養為核心，堅持“厚基礎、強能力、重創新”的實驗教學改革思路，全面鞏固和完善“三層次、四結合、七模塊”的實驗教學體系。堅持“以學生為主體，以問題為載體，以軟件為工具”的課程特色，讓學生充分參與、時空充分開放、培養體現個性化、手段多樣化，增加實驗內容的柔性與開放性，增大設計性、綜合性、創新性實驗內容和實驗項目，體現多學科交叉，充分發揮和挖掘國際國內數學實驗和交叉學科數學實驗對學生能力培養的各種優勢，進一步拓寬研究創新實驗的學生受益面。以教學中學生提出的問題為切入點，加強教學總結和實驗更新，把最新科技成果和應用成果不斷融入到新實驗的開設、教材的修訂和編撰、開放性實驗項目的設計之中，完善數學建模創新實踐基地，讓廣大學生的知識、能力、素質得以健康協調的發展。

三、實驗教學體系

專業以“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”為指導思想，以培養社會所需的應用型、研究型、創新型人才為目標，按照重實踐、模塊化、柔性化和系統化的特點全面建設了“三層次、四結合、七模塊”的現代實驗教學體系，以實驗教學示范中心建設、精品課程建設、數學建模競賽課外科技活動的組織以及教改項目的實施為重點，以開設演示實驗、基礎性實驗，開設來自于社會各個不同應用領域的具有多學科交叉特色的綜合性、設計性實驗，開設具有探索意義和啟迪智慧的研究性、創新性實驗來激發學生的學習興趣、開發學習潛能，培養學生分析問題和解決問題的能力，實現循序漸進的分層次教學，促進學生知識、能力、素質全面協調發展。

“三層次”:即根據學生的知識積累過程和知識水平，實驗教學按“基礎型實驗、提高型實驗和研究創新型實驗”三個層次循序漸進地展開，“三層次”體現了“因材施教，由簡單到復雜，由驗證到設計，由基礎到綜合、到研究、到創新”的培養過程。

“四結合”:即根據培養目標和現代教育需要，中心開設的實驗項目，堅持了“與理論教學、創新能力培養、社會需求和科學研究”相結合。在實驗教學內容上、模式上，與競賽及社會需求相適應，注重終身學習必備的基礎知識和技能培養;在實驗教學進程上，與理論課和學生積累的知識對應、同步;在教師配備上，與理論課以及與從事數學建模競賽指導和相關科研的教師互用;在實驗設備使用上，打通了科研與教學的壁壘，實現了資源共享;結合數學建模競賽課外科技活動拓展實驗的時間和空間，彌補了課內實驗的不足，擴展了學生知識面，開闊了學生視野，激發了實驗興趣，開發了創新潛能，培養了綜合素質。

“七模塊”:按照兩個面向實驗課程的知識結構和能力培養層次，創新型實驗由“大學數學實驗、現代專題、數學建模競賽、計算機軟件技術、計算數學實驗、信息處理實驗、科技創新”七個模塊組成。

四、實驗教學質量保證體系

我們通過注重豐富教學資源的同時完善實驗考核制度，成立教學指導小組和教學督導小組，完善了實驗教學的指導、運行、監督和提高機制，建立了貫穿實驗教學全過程的閉環質量保證體系，確保了實驗教學質量的穩步提高。具體實行辦法如下:

課前:教學指導小組制定實驗教學大綱和教學計劃。指導小組由學科的專家和經驗豐富的教師以及長期在實驗室工作的技術人員組成，他們通過國內外調研和多年積累的教學經驗，集體制定實驗教學大綱和教學計劃，使實驗教學具有科學性、前瞻性、先進性和實用性。

課中:教師在課堂上講解、提問、答疑，實驗時巡視、指導學生具體操作，考查學生實驗的方法、步驟是否得當，實驗結果的正確性等，這一過程加強了師生互動和了解。

教學督導組按照《重慶大學實驗教學規范》對實驗教學進行督查和指導，督查內容包括:實驗開設內容是否完成教學大綱中所規定的教學內容和要求;實驗課講稿的編寫對學生實驗的指導意義;實驗課中學生自主設計、自助實驗、合作完成實驗的比重;實驗中學生創新意識的應用和實踐能力等。及時解決實驗教學中出現的問題。

課后:學生完成實驗報告，通過中心網站與教師交流，反饋教學信息，學有余力的學生還可以參加課外創新實驗，進一步提高實驗素質和創新能力。

期末:組織實驗操作考試或試卷筆試。通過操作考試的實施，促進了學生重視平時實驗操作。通過筆試，對學生全面掌握實驗知識進行了檢驗，達到了操作考試難以達到的效果。期末考試，促使了學生對實驗知識的全面總結和系統掌握。

反饋和提高:教學指導小組、督導小組和實驗指導老師定期進行討論、研究反饋意見，開展教研活動，及時解決教學問題。期末著手修訂教學大綱和教學計劃，指導以后實驗教學的改進和質量的提高。最終形成了貫穿實驗教學全過程的閉環質量保證體系，確保了學生通過數學實驗能夠真正提高實驗素質、提高科學素養、提高創新能力。

近年來的實踐表明，通過建立健全閉環的質量保證體系，教學效果明顯改善，學生成績分布更趨合理，教師責任心明顯增強，實驗教學質量穩步提高，用人單位反映良好。

五、結束語

信息與計算科學專業的創新型實驗教學是對傳統實驗教學在內容、手段、方法、過程等方面提出了全方位的改革。它不僅包括創新型實驗教學體系的建立，實驗教學質量保證體系的建立，而且還包括部分和整體的實驗的設計、評價、修改等后續任務，是一項系統而復雜的工程。

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