計算機工程實驗教學中心建設的探索與實踐

羅代忠，王月浩，汪維華，羅萬成

（重慶文理學院 軟件工程學院，重慶 402160）

重慶文理學院計算機工程實驗教學中心組建于2006年。中心建設本著“科學規劃、資源整合、集中建設”的原則和為IT行業培養工程人才的目標，經過多年探索與實踐，在學校“五大教學改革”助推下逐步完善，學生工程實踐能力和工程創新能力顯現，課外科技成果豐碩，就業質量顯著提高，對同類高校的示范性逐漸彰顯，2012年被確立為重慶市級實驗教學示范中心。

1 實驗教學改革

1.1 實驗教學定位與規劃

重慶文理學院堅持發展應用型教育、培養應用型人才、建設應用型大學的辦學宗旨，重視學生知識、能力、素質的協調發展，強化工程應用能力和工程創新思維的培養。實驗教學是人才培養體系中不可或缺的組成部分［1－2］，是學生充分運用理論知識解決實際問題、提升工程能力和工程創新思維最直接、最有效的環節［3－4］。計算機工程實驗教學中心堅持“夯雙基，強兩項，建雙控，提兩能”的實驗教學思路。“夯雙基”即夯實基礎理論知識與基本實踐技能；“強兩項”即強化“課程項目”與“實訓項目”的實施；“建雙控”指控制工程項目內容實用性與控制項目過程規范性；“提兩能”即提升學生工程實踐能力與創新能力。

（1）實驗教學定位：以“夯雙基，強兩項，建雙控，提兩能”為指導，建立滿足計算機科學與技術、網絡工程、信息工程、信息與計算科學等專業的基礎實驗、綜合設計、工程實訓和課外科技創新活動的需求，服務全校計算機公共基礎實驗，輻射渝西地區高校，服務渝西地區信息產業的人才培養基地。

（2）中心實驗教學發展規劃：深化校企合作，堅持以工程項目為載體，以工程能力培養為主線，以課外科技創新為突破，建成支撐信息學科及計算機公共基礎實驗教學，支撐工程人才培養，特色鮮明、具有示范作用的工程實驗教學中心。

1.2 實驗教學改革思路及方案

應用型工程人才培養需構建工程性實驗教學內容［5］，運用工程性教學方式和手段［6］，建設一支工程化教師隊伍［7］。中心組織教師開展實驗教學研究，堅持夯實基礎理論知識與基本實踐技能，強化“課程項目”與“實訓項目”的實施，建立工程項目內容的實用性與項目過程的可控性體系，提升學生工程實踐能力與創新能力，探索并開展了以下三大主要實驗教學改革。

（1）項目承載、能力導向、運行可控的實驗教學模式。企業產品化項目植入專業課程體系，實施“強兩項”工程。一是課程項目，即以改造的商用項目貫穿技術課程，通過校企合作，引入企業產品化工程項目，將引入的項目按知識點分解，轉化為課程項目并貫穿于技術課程；二是實訓項目，即用遴選的商用項目作為實訓內容，在實訓室或校企合作實訓中心“實做”產品化工程項目，以此開展課程群或階段性實訓，培養學生工程實踐能力。

項目的順利實施通過“建雙控”來保證。一是控制學生技術課程項目或實訓項目的內容具有實用性，即引入企業植入的項目，需控制其符合企業實際需求，具有一定的商用價值性；二是控制項目實施過程，即學生開發設計項目時，教師對其指導和進度控制，使教師在安排、指導、監督、檢查項目進度時，能夠心中有數，有的放矢，控制自如。

（2）校企聯動、資源共享、合作共育的人才培養模式。通過引入企業資源建立校企合作工程創新實驗教學平臺——工程實訓基地和工程創新中心。工程實訓基地開展工程項目訓練，承接商業項目；工程創新中心開展科技創新活動，進行程序設計大賽或新技術創新開發，實現計算機人才培養和社會需求之間的無障礙對接。學校通過該平臺，培養具有工程實踐能力和創新能力的計算機人才；企業通過該平臺，利用學生團隊資源為企業商業工程項目服務。校企通過該平臺，企業主動全程參與育人［8］，與學校共同開發課程、共同開展工程人才培養、共同評價人才培養效果。

（3）分類探索、分段設計、分層教學的運行模式。將實驗教學分為基礎型、綜合設計型和工程創新型3種類型，根據實驗類型特點采用不同的教學方法，分層次因材施教，實施理論與實驗融合的一體化授課，以項目貫穿課程教學及訓練，教師可及時根據學生學習情況，隨時進行教學與項目實驗的切換，強化學生工程技術能力培養。

對于基礎型實驗，要強化學生基本理論的理解、基本知識的應用和基本技能的訓練，采用“授課＋演示＋學生操練＋考核”的模式，幫助學生了解基本實驗原理，熟悉儀器設備，引導學生入門，要求學生“人人過關”；對于綜合設計型實驗，要探索開放式實驗教學模式，以目標任務為驅動，采用“項目任務＋引導設計＋答辯驗收”的方式，鼓勵提出新的實驗方案、實現方式多樣化，強化實際動手能力的培養；對于工程創新型實驗，要通過課程群或階段性項目實訓以及課外科技活動，使學生能夠參與實際工程項目訓練，培養其獨立分析和解決工程問題的能力。參照大學生ACM等競賽模式，通過真實工程項目研訓，培養學生創新意識和能力。

2 “三維立體”實驗教學體系構建

借助校企合作平臺，引入企業商用項目［9］，堅持“夯雙基，強兩項，建雙控，提兩能”的實驗教學思路，對實驗教學體系持續改革，以專業理論培養為基礎、以工程項目實施為載體、以工程能力培養為主線、以創新意識培養為突破，強化學生工程實踐能力和創新能力，創建了多層次、結構化和開放式的“三維立體”實驗教學體系（如圖1所示），取代了傳統的平面化、教條化的實驗教學體系，形成了“實踐與理論結合、工程能力顯著、創新意識突出”，涵蓋基礎型、綜合設計型、工程創新型“3個層次”的實驗內容。實現了學生4年本科實驗實訓不間斷培養，強化實驗內容和工程應用掛鉤，注重工程應用能力培養，加強與社會應用實踐密切聯系。

圖1 “三維立體”實驗教學體系

“三維立體”實驗教學體系以“兩項”載體為內容維度φ（內容）、“分層”模式為實施維度φ（實施）、“雙控”保障為監控維度ψ（監控），實現“兩能”培養目標w（能力），即：

2.1 以提升“兩能”為建設目標

針對傳統實驗單純為驗證理論知識、與工程應用嚴重脫節的問題［10］，實行了專業實驗課程的工程化，以工程項目為載體，密切聯系工程應用并圍繞工程應用進行；針對傳統實驗內容都是預設好實驗結果、學生機械化執行的狀況，對實驗內容進行開放性設置，增強設計環節，提高了學生的自主創新［11］能力。“兩能”是中心人才培養的核心，實驗教學體系緊緊圍繞此主線，進行了實驗平臺的層次劃分，實現分層培養。

2.2 以實施“分層”為培養模式

為了學生工程實踐能力培養和創新能力的拓展，即“兩能”目標，根據學生在不同學習階段的知識結構和能力培養要求，因材施教實施“分層”培養，構建了基礎實驗教學平臺、綜合設計實驗平臺和工程創新實驗平臺“三層次”培養模式。以“基礎實驗教學平臺”訓練學生的基礎理論知識，培養學生基本實踐技能，即“雙基”培養，為后面的專業學習及工程能力的培養“夯實基礎”；“綜合設計實驗平臺”在“雙基”培養的基礎上，進一步提高學生項目開發能力、綜合分析問題能力與系統設計能力；“工程創新實驗平臺”以實際商用項目開發為主要訓練方式，使學生在校期間能夠從事工程項目的開發，有效提高學生就業競爭力，拓展學生創新思維。

2.3 以引入“兩項”為實施載體

中心以校企合作的方式引入商用項目，通過知識點的分解，融入實驗體系中，形成別具特色的“課程項目庫”和“實訓項目庫”，以此為載體，進行實驗實訓教學。通過引入“兩項”工程，培養學生工程實踐能力與創新能力。“兩項”工程是“兩能”目標培養的具體實施載體。

2.4 以建立“雙控”為運行保障

實驗教學體系能否健康運行，必須有相應的保障措施，以保證系統得到嚴格執行，在執行過程中實驗教師能夠掌控項目實施進度和效果；對引入課程的商用項目價值性和有用性進行控制，對項目實施過程規范性和有效性進行控制，通過“雙控”來保證引入項目在人才培養中能起到實質性作用，以順利實現“兩能”目標。

3 實驗教學方法與手段改革

3.1 實驗技術與方法

在實驗實訓項目選擇、實驗方案設計上，以工程性為主線，按照“三維立體”實驗教學體系要求，設計了既能滿足本科生培養要求，又突出工程實踐能力和創新能力的實驗實訓項目。在實驗內容上，基礎型、綜合設計型和工程創新型實驗相輔相成；在實驗次序上，由簡單到復雜，由基礎型實驗到設計型實驗，最后進行工程型實驗、創新型實驗，由淺入深，循序漸進；在實驗環境和實驗所用工具方面，結合不同的實驗課程和實驗項目類型，選擇具有代表性的實驗環境、軟件工具和開發技術，既能體現技術的基礎性，又能體現技術的先進性，使學生逐步學會和掌握計算機的綜合應用與開發，提高學生的計算機工程應用能力，培養學生的合作研究與創新意識。

3.2 實驗手段

（1）中心注重教學手段和方法的改革，充分利用實驗教學軟件和多媒體設備實施理論與實驗一體化教學。學生可通過實驗教學軟件隨時提問，教師可監控學生屏幕并解答問題，該模式增加了實驗教學過程的互動性，使教學效果事半功倍。

（2）引入校企合作資源，承接商業項目，培養具有工程實踐能力的計算機人才；通過項目實踐活動，以學生創新團隊為載體，拓展優秀學生創新思維，培養計算機創新性人才。

（3）課程網站提供了豐富的教學資源，包括實驗課程、實驗教學視頻、實驗過程、實驗步驟、實驗方法等，多元化的教學模式對課程教學改革起到了較好的促進作用。

3.3 實驗考核

在實踐教學的過程中，采取多元化考核方法，使考核更加人性化，側重于考核學生的實驗過程，更注重對學生實際動手能力的考核。在考核方法的執行過程中，根據課程教學層次及其特點，采取不同的考核方法，主要分為過程考核和項目考核兩種形式。

（1）過程考核：對學生的實驗過程進行考核，主要考核學生平時實驗的效果，所占總成績的比例視各類型實驗的實際情況確定。過程考核細分為實驗準備、實驗過程和實驗結果3個部分，各個部分都占有適當的成績份額。實驗準備成績根據檢查學生實驗準備情況進行評定，實驗過程成績根據學生實驗操作過程的規范性進行評定，實驗結果成績根據學生實驗完成質量及實驗報告、完成的程序或作品進行評定。

（2）項目考核：各實驗課程根據實驗的不同特點，采用靈活多樣的考核方式。綜合性較強的實驗項目或者工程實訓要求必須進行項目答辯，演示項目實現效果，完成情況較好的項目進行示范性展示。通過課程答辯，充分訓練學生的工程能力，鍛煉學生的表達能力與自我展示能力。實驗成績納入課程總成績中，所占比例由課程性質決定。

4 實驗教學隊伍建設

學校高度重視實驗教學隊伍建設工作，鼓勵高水平教師投入到實驗教學工作和參與制定中心實驗隊伍建設規劃，并出臺了一系列工程化隊伍培養的傾斜性政策和相應的激勵措施，提高了實驗教師隊伍水平，形成了工程化實驗教學隊伍，滿足了工程化人才培養的需要。

（1）工程化隊伍建設有制度保障。為有效提升實驗教學質量，提升隊伍工程實踐能力，建設高水平工程化師資隊伍，中心制定了工程化教師隊伍建設規劃，通過國內外進修、企業頂崗、中心孵化三大途徑培養工程化教師。

（2）利用對外送培提高教師業務能力。鼓勵和支持教師，尤其青年教師，參加各種學術交流，到相關高校進修或學歷提升，到企業進行工程化培養，鼓勵青年教師依托中心開展實驗教學研究，提升業務素養。具體舉措：每年選派3～5人次到國外高校與企業進行人才培養；每年選派8～15人次到國內高校學習，或到IT企業參與工程實際項目開發；依托工程創新中心承接的商用項目，培養中心工程化教師。

（3）利用科研項目提升隊伍學術水平。中心教師包括學術帶頭人和學術骨干，由他們承擔的科研任務可形成教研相長的良性互動。同時中心還制定激勵和扶植政策，引導中青年教師申請科研項目，進一步提升中心實驗隊伍的學術水平。

（4）利用校企聯動平臺增強教師工程能力。積極深化校企合作，建立校企聯動機制，搭建工程化教師隊伍培養平臺。

5 實驗教學成效

幾年來，中心在實驗室建設、實驗教學改革、實驗教學體系、教學方法和教學手段、工程化師資隊伍建設等方面的探索和實踐，形成了以校企合作為平臺的工程化人才培養新模式，學生工程能力和創新能力顯著增強，已開發商用軟件項目13項，科研立項27項，參加各類科技創新競賽中共獲得國家級獎勵79人次。畢業生專業對口就業和入職薪酬均位居全校首位，部分學生就職于阿里巴巴、百度、騰訊、香港天大研究院、中軟華為、北京慧點科技、神州泰岳等國內外知名公司，受到用人單位的廣泛好評。

（References）

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