高校計算機專業實驗室開放模式優化研究

摘要:本文分析了當前高校計算機專業實驗室在教學環節、實驗課程設置等方面的缺陷，從硬件和軟件兩個方面探討計算機專業實驗室的開放模式優化策略，總結了本校計算機專業按照此優化策略實施后取得的成效。

關鍵詞:計算機專業;開放模式;優化策略

隨著科技發展不斷加快，高校教育已經進入了一個嶄新的歷史發展階段[1]。高等教育面臨深層次、全方位的改革[2]。實驗教學是高校培養創新人才的重要教學環節，是高校進行教學實踐和開展科學研究的重要基地，是對學生實施素質教育、人才培養和科技創新的重要課堂。開放實驗室是深化實驗教學改革的重要途徑[3]。

1高校計算機專業實驗室現狀分析

目前，高校計算機專業實驗教學普遍采用將主干課程中的實驗內容單列實驗課的教學模式。這種實驗教學模式擺脫了實驗教學從屬于理論教學的附屬品地位，但是在此模式下的實驗教學往往局限于該課程的理論知識，實驗內容設計難以突破理論課程的框架，不利于開展多學科交叉的科研探索型實驗。采用這種傳統的實驗教學模式，主要存在以下問題:(1)學生學習是“照方抓藥”;(2)“大鍋飯”式教學方式;(3)計算機專業實驗大綱的制定有著普遍的局限性。

2實驗室開放模式優化策略

如何利用現有的實驗資源，把對學生的實踐動手能力和創新思維能力培養落到實處，成為廣大高校實驗教育改革工作所面臨的重要問題。針對實驗教學和實驗室管理存在的不足，很多高校提出了開放實驗室的管理方式[4]。

目前多數高校普遍采用的開放實驗室模式，主要是針對實驗室封閉性管理的弊端，開放出某間實驗室，它的使用不受時間和課程內容的限制，對學生全面開放。計算機專業的開放實驗室一般都是配置幾十臺性能較好的計算機，在周一至周五的全天時間，由學生根據自己的需要隨意上機。由于計算機專業實驗室一般都裝有互聯網以方便學生上網查資料，在這種模式下的開放實驗室，往往會演變成“網吧”。學生們總是盡情地遨游在網絡中，把本應有的自由學習環境破壞掉。這樣的開放模式，失去了開放實驗室的意義。

為了更好地利用實驗室開放環境，提高實驗室的使用效率，充分調動學生的積極性和創新思維，探討出計算機專業實驗室的開放模式優化策略就顯得尤為重要。

2.1優化策略原則

計算機專業分為硬件和軟件兩類課程。軟件課程的實驗一般側重于編程語言的使用和應用軟件的開發;硬件課程的實驗則側重于設計實用的小型電腦控制系統及嵌入式系統的開發。針對軟、硬件實驗課程的不同特點，專業實驗室的開放模式設置如下優化策略。

(1) 全新的開放式實驗內容。按照計算機專業課程的特點，采用縱向課程聯接的方式進行開放式實驗內容設置。以先修課程知識點作為鋪墊，本門課程知識點為主要任務，后續課程知識點為擴展思維的原則設置開放式實驗內容。以硬件類課程為例:“數字電路”、“計算機組成原理”、“微機接口與通訊”、“嵌入式系統”分別是一系列的縱向課程。在實驗內容的設計上，將硬件模塊知識點貫穿在整個知識體系中，對學生們的連續性思維和學習有很大幫助。

(2) 合理的開放式管理。計算機專業實驗室的開放式管理采用定時開放和全面開放相結合的方式。軟件實驗和硬件實驗都分別按照基礎實驗、提高實驗、綜合實驗三個階段設置實驗機房的使用性質。對基礎實驗機房和提高實驗機房采用定時開放的管理，綜合實驗機房采用全面開放的管理方式。這樣一方面保證被動學習者必修課程的順利完成，另一方面使主動學習者的創造力和想象力得到盡情發揮。

(3) 全方位的開放服務對象。計算機專業實驗室的開放不僅面向計算機專業的學生和教師，更可面向全校各級師生。在綜合實驗機房，可安排多學科交叉的研究探索型實驗項目，面向跨學科跨專業的科研團隊的師生們進行全方位的開放。本學院計算機專業的硬件課程與本校工程學院的農業機械工程專業課程相互聯系，因此我們設計了許多探索型實驗項目，如“農業機械手臂的設計”、“傳感器在農業方面的應用”等，使不同專業的學生能夠共同研究、共同學習。

(4) 開放式實驗指導。實驗指導老師不局限于實驗課堂上的答疑解惑，更側重于對學生發散性思維的引導。以學生為中心，而不是以完成實驗任務為目的的指導過程才能更好地提高實驗效果，啟發學生的創造性思維。

(5) 科學的實驗考核。實驗考核方式針對不同課程采用不同的方式，軟件設計類課程采用撰寫設計文檔和答辯的方式;硬件課程采用考核實際動手能力，提交實驗成果的方式進行分類考核。

2.2開放實驗室的建設與實施

計算機專業開放實驗室的建設，根據實驗室的優化策略原則實施，主要分為軟件類實驗和硬件類實驗建設。

(1) 軟件類實驗建設。軟件編程課程主要有“高級語言程序設計(C語言)”、“數據結構”、“Java”、“面向對象程序設計”等，這些課程屬于編程語言。在設計這類課程的實驗內容時，采用“溫故而知新”的方式。例如“數據結構”實驗內容的安排，一共20個實驗項目，前面的3個項目復習“高級語言程序設計(C語言)”，中間的內容主要是本門課程的知識點，最后的3～5個項目是難度較大的綜合訓練。實驗形式是由老師將各類知識點設計到20個訓練題中，由專門的服務器和網絡系統對學生的做題情況和答題情況進行監控，老師可以隨時查看學生的實驗進度，學生也能在任意一個實驗室進行自由的開放式學習，不局限于有限的實驗課時間。對于“數據庫應用”、“軟件工程”、“軟件項目設計”等課程，在實驗內容的設計上，將一個較大的應用軟件設計項目拆成小的子項目。側重于縱向課程間知識點的前后聯系，當一個個子項目完成后，最終的大項目也就完成了。這樣學生有了完整的知識體系，對今后的軟件開發也起到了很好的經驗作用。

(2) 硬件類實驗建設。計算機專業硬件課程主要有“數字邏輯”、“計算機組成原理”、“微機接口原理”、“嵌入式系統開發”等。基本每門硬件實驗課都有自己的實驗箱，但是硬件課程的先修課和后續課之間有著非常緊密的聯系，也非常強調實際動手能力。因此在硬件類課程的實驗建設中，采用落實基礎實驗，鼓勵提高實驗和綜合實驗的原則。每門課程的實驗內容都在基礎實驗室完成，同時設立全天候開放的硬件開放實驗室。這個實驗室是由大量的硬件開發設備組成，將基本的硬件知識進行了有效的融合和發展。鼓勵學生們設計自己的創意產品，進一步激發他們的創造力。

3開放實驗室優化策略的成效

本院計算機系按照開放實驗室的優化策略，對計算機專業實驗室進行了全面的規劃和全新的管理，在校學生獲益良多，取得了較好的成效。

在軟件實驗室建設方面，我們除了“傳統”的軟件實驗室外，還設有全開放式軟件實驗室。在以往的實驗教學中，由于老師對同學的訓練要求都只是停留在課程知識點上，同學們往往在“傳統”軟件實驗室完成課程的基礎內容后，就完成“任務”了。這樣的學習方式，掌握的永遠只是獨立的知識點。現在在開放式的實驗教學下，同學們不僅能將本課程的知識點貫穿起來，而且能將同體系不同課程聯系起來，主動思考，形成自己的知識體系。在全開放式軟件實驗室，他們隨時都有興趣去思考一些問題，并想辦法解決。進入高年級后，他們會主動找老師參與一些軟件開發的項目，進一步提高自己的能力。一些高年級同學積極參加老師的科研項目，在老師的指導下開發了“軟件課程實驗選題系統”。投入使用后，師弟師妹們受益匪淺，也進一步激發了他們的學習熱情。這種課程交叉和互聯的實驗教學模式幫助學生融合了知識，明確了發展方向，取得了很好的效果。

硬件課程開放式實驗方面的建設主要是針對“傳統”實驗開發了網上虛擬實驗環境以及成立了嵌入式開發的開放式實驗室。“傳統”硬件實驗只有在有實驗箱的實驗室才能完成，我們開發了網上虛擬實驗環境，讓學生在課余或其他任何時間登陸系統就可以利用虛擬實驗環境完成實驗任務。針對一些對硬件學習興趣濃厚的同學，我們組織老師進行專門的硬件知識培訓，提高他們對硬件系統開發的認識。這些同學積極參加我們的嵌入式開放實驗室，學習更多更深入的知識，在硬件系統開發方面取得了較好的成績。目前我們的本科生已經通過嵌入式開放實驗室，自己研究設計出了“ARM系統嵌入式開發實驗箱”，并已經投入給低年級同學使用。這套系統從系統設計、焊接電路到操作系統都是由同學自己完成，使用后受到廣大師生的肯定和好評。

4結語

高校開放式實驗教學模式已經逐漸成為了實驗教學的主流發展趨勢，我們探索出的這種開放模式的優化策略已經在改進傳統教學方式、提高學生實踐動手能力、激發學生創造性思維方面取得了較好的成績。只要我們進一步加以總結和改進，不斷完善，就一定能將開放式實驗教學推向一個新的發展高峰。

參考文獻:

[1] 陳偉文. 開放實驗室 培養學生創新能力[J]. 實驗室研究與探索，2007，26(5):130-132.

[2] 王瑛. 開放實驗室高效運行方法的研究[J]. 實驗室研究與探索，2007，26(7):128-131.

[3] 李俊杰. 開放實驗室的建設與研究[J]. 襄樊職業技術學院學報，2007，6(1):47-49.

[4] 葉寶興，畢建杰，張銳. 積極探索新模式 多形式開放實驗室[J]. 實驗室科學，2007，2(4):6-9.

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)