“虛擬導師環(huán)境”下的計算機實踐教學體系研究

侯澤民++何建倉

摘 要：本文研究了“虛擬導師環(huán)境”下的計算機實踐教學體系結(jié)構(gòu)，把計算機實踐教學體系分成三個模塊來研究：課程實驗、課程實訓和創(chuàng)新實驗。在每一個模塊中結(jié)合高校在實踐教學中的探索，構(gòu)建了“虛擬導師環(huán)境”下的實踐教學體系。最后，結(jié)合實例，講述了在“虛擬導師環(huán)境”下，計算機實踐課程的教學過程。

關(guān)鍵詞：虛擬導師環(huán)境；創(chuàng)新能力；計算機實踐體系

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

21世紀是現(xiàn)代化、信息化的社會，競爭越來越激烈，但究其根源，本質(zhì)上上還是“人才”的競爭！那么，我們該如何培養(yǎng)社會所需的真正人才呢？這些都需要教育來完成！中國傳統(tǒng)教育是一種灌輸式的應試教育，從某種程度上扼殺了學生的個性，限制了人的想象力、創(chuàng)造力以及開放性思維。所以，這種傳統(tǒng)教育模式束縛了學生的創(chuàng)新性、積極性和主動性！基于此，我國提出了現(xiàn)代化素質(zhì)教育。素質(zhì)教育重視人的思想道德素質(zhì)、能力培養(yǎng)、個性發(fā)展、身體健康和心理健康教育[1]。著力促進學生的全面發(fā)展。只有高度重視和發(fā)展素質(zhì)教育，大力培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，才能搶占發(fā)展主動權(quán)和制高點，才能在激烈的國際競爭中立于不敗之地。

隨著現(xiàn)代化素質(zhì)教育的開展與深化，大學生的應用能力與實踐動手能力逐漸提高。但計算機專業(yè)畢業(yè)生的實踐和動手能力與就業(yè)市場的期望差距明顯，迫切需要有積極的措施來縮小這些差距。因此，本文旨在建立一種“虛擬導師環(huán)境”下的計算機實踐教學體系。在實踐教學中，讓學生不再依賴教師的隨堂指導，但同時仿佛就有個無形的導師在隨時指導學生實踐，以期達到提高學生的實踐和動手能力[2]。

2 傳統(tǒng)計算機實踐教學體系建設中存在的問題

（In the construction of the traditional practical

teaching system of computer in question）

計算機實踐教學體系建設中對大學生應用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究，很多教師已做了不少工作，但多是零散的不系統(tǒng)的理論和見解。傳統(tǒng)實踐教學體系建設中仍存在不少問題：

（1）教學手段單一，不能很好地利用現(xiàn)代教學技術(shù)，并將其引入到實驗教學中；授課方式以教師講授為主，學生被動地按實驗指導要求和操作步驟進行；缺乏互動式教學方法，師生之間沒有廣泛的交流。

（2）實驗教學大多附屬于理論教學，很少形成獨立的體系；實驗內(nèi)容往往滯后于最近的科研進展；驗證性實驗過多，綜合性、設計性、研究性、應用性實驗偏少，已不能適應知識經(jīng)濟對人才培養(yǎng)的要求。學生重視程度不夠；有些單獨設課的實驗課比如課程設計、集中實習和實訓的學生成績評價缺乏合理的科學依據(jù)。

（3）某些實驗設備、儀器使用效率低，一些專業(yè)實驗室或者創(chuàng)新實驗室空閑率較高，沒有充分發(fā)揮出培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力主戰(zhàn)場的作用。

在目前的實踐教學體系中，實踐教學環(huán)節(jié)沒有真正充分發(fā)揮其與理論教學之間的紐帶作用。而且沒有發(fā)揮出實踐環(huán)節(jié)對學生職業(yè)技能和實踐創(chuàng)新能力的提高作用。究其原因主要有如下因素：

（1）實踐內(nèi)容與企業(yè)崗位需求之間的矛盾。計算機知識更新?lián)Q代越來越快。為了把計算機前沿知識和技術(shù)及時加入到教學中，對強調(diào)動手能力的計算機類專業(yè)來說，實踐環(huán)節(jié)的任務越來越重。對課程的實踐內(nèi)容整合、解決實踐內(nèi)容與企業(yè)工作崗位所需知識之間的矛盾成為我們首要解決的問題。

（2）課程實驗基本都是獨立授課，缺乏相應的整合、交互與融合。主講教師在指導學生實驗時很少涉及該門課程之外知識的講解，但是很多課程之間是互有聯(lián)系的。通過調(diào)整、整合課程實驗內(nèi)容，可以讓學生更連貫性的學習相關(guān)內(nèi)容，也可以讓學生感受到專業(yè)知識是自成體系的。學生只要階段性的學好各課程知識并很好的把各課程知識點串聯(lián)、交互、融合到一起的話，可以解決現(xiàn)實中的很多實際問題。

（3）綜合型與創(chuàng)新型實踐教學沒有得到應有的重視。

實踐環(huán)節(jié)是理論教學過程的延伸和拓展。傳統(tǒng)的實踐課程內(nèi)容一般是從驗證型的基礎實踐開始，逐步提升到設計型的綜合應用。但由于各種因素的限制，后期開展的綜合性實驗不能得到重視，更是缺乏創(chuàng)新性。學生很難得到能力方面大的提高，更缺乏社會職業(yè)需求的實戰(zhàn)能力。

3 創(chuàng)設“虛擬導師環(huán)境”的必要性（The necessity

of creating"Virtual Tutor Environment"）

本文以一線教師的實踐教學為依據(jù)，構(gòu)建“虛擬導師”環(huán)境，形成計算機課程實踐教學體系，探索出符合實際情況和學生特點的計算機實踐教學體系。即通過創(chuàng)設“虛擬導師環(huán)境”來構(gòu)建計算機實踐教學體系，增強了學生實踐動手能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維，提高了學生整體素質(zhì)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）改變單一的實踐教學方法。

（2）通過創(chuàng)設虛擬導師環(huán)境，努力實現(xiàn)更高層面上的面對面實踐教學。

（3）綜合能力演練。通過示范的形式，解決教學問題，完成實驗任務，進而鞏固所學知識，提高實驗能力、思維能力，分析與解決問題能力，體會科學方法的作用，認識科學的價值。

（4）實踐課程考核實現(xiàn)電子文檔支持下的面向?qū)W習過程的全面評價。

（5）使實驗教學可以脫離空間、時間的限制，將虛擬教育與現(xiàn)實教育相結(jié)合。通過一種創(chuàng)新的思路，構(gòu)建一種全新的實踐教學體系，切實提高學生的實際動手能力。

4 “虛擬導師環(huán)境”下的計算機實踐教學體系

（The computer practice teaching system under

the "Virtual Tutor Environment"）

本文把計算機實踐教學體系分為三大模塊：課程實驗、課程實訓和創(chuàng)新實驗。然后在每一模塊中研究“虛擬導師環(huán)境”下的教學，即創(chuàng)設“虛擬導師環(huán)境”，讓實踐教學可以脫離空間、時間的限制，將虛擬教育與現(xiàn)實教育相結(jié)合。endprint

4.1 課程實驗

我國應用型本科院校以培養(yǎng)高技能應用型人才為目標。在此類院校的實踐教學中，實驗教學環(huán)節(jié)所占比重較大。以計算機教學為例，越來越多的計算機課程開設實驗課，而原有的機房實驗設備已越來越難以滿足計算機實驗教學的需要。那么，在確保教學質(zhì)量的情況下，如何利用現(xiàn)有的機房設備資源，完成越來越多的計算機實驗課程，已成為當前的一個教學難題[3]。

實驗課程可以分為：基礎教學實驗、專業(yè)和綜合實驗、自主式和開發(fā)式實驗。根據(jù)不同的層次模式，我們都可以利用計算機屏幕錄制軟件來構(gòu)建“虛擬導師環(huán)境”，基礎實驗可以錄制整個操作的過程，專業(yè)和綜合實驗可以錄制核心的構(gòu)思和部分功能模塊的實現(xiàn)過程，自主式和開發(fā)式實驗可以錄制大型項目的開發(fā)過程以供參考。

4.2 課程實訓

實訓教學是啟發(fā)學生思維，調(diào)動學生積極性，培養(yǎng)學生觀察、實踐、動手、操作能力的重要手段，是獲取專業(yè)知識、創(chuàng)新思維、熟練技術(shù)的過程。教師應在計算機實訓教學中，充分發(fā)揮作用。探索多樣的、有效的實訓教學方式，優(yōu)化、創(chuàng)新實訓教學內(nèi)容，提高實訓教學質(zhì)量[4]。

下面，以《計算機組裝與維護》實訓課程為例，來講述“虛擬導師環(huán)境”下的實訓課程學習過程。

《計算機組裝與維護》主要涉及計算機硬件的選擇、安裝與調(diào)試、軟件系統(tǒng)的安裝與維護、常用維護工具軟件的使用等。在現(xiàn)實的實踐教學環(huán)境中，由于經(jīng)費有限，實驗室的硬件跟不上，儀器設備陳舊老化且數(shù)量不足，不能滿足教學的需要，往往是教師示范多，學生動手少的教學方式，保證不了學生的動手機會。

而“虛擬導師環(huán)境”，可以很好的解決以上問題，通過虛擬實訓系統(tǒng)的應用，對于教師課堂教學有利，也有利于學生進行實踐，熟悉更多的硬件，很快掌握技能，同時可以節(jié)約大量經(jīng)費。

實訓課上，主要采用3DMAX、sketchup、VRML、Java等技術(shù)來設計虛擬仿真教學系統(tǒng)。模擬計算機組裝與維護課程中的計算機硬件部分的安裝調(diào)試，如CPU、主板、內(nèi)存、風扇、硬盤安裝調(diào)試實訓；計算機操作系統(tǒng)的安裝與測試、應用軟件的安裝等實訓。動態(tài)仿真實驗交互過程和實驗現(xiàn)象，達到虛擬實驗的沉浸感、真實感和交互性。

在虛擬實訓系統(tǒng)中，學生可以靈活地、開放地、不受課本約束地、自主地進行試驗實訓，同時，教師也可以多元化地進行實訓考核。通過虛擬實訓系統(tǒng)，節(jié)省了實訓資源，縮短了實訓時間，避免了真實操作中的各種危險；而且取得的實訓效果真實、直觀。

4.3 創(chuàng)新實驗

創(chuàng)新實驗教學是指以創(chuàng)新人格的培養(yǎng)為核心，以創(chuàng)新思維的激發(fā)為實施手段，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，促進學生和諧發(fā)展為主要特征的素質(zhì)教育[5]。所以，在創(chuàng)新教學中，教師并不是教學生如何創(chuàng)新，而是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神及創(chuàng)新能力，激起學生的創(chuàng)新欲望。在創(chuàng)新教學中，“虛擬導師環(huán)境”也起到至關(guān)重要的作用。

以計算機網(wǎng)絡教學為例，來講述如何在“虛擬導師環(huán)境”下進行計算機實踐教學。如一學生突然觸發(fā)靈感，認為機房里的局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)比較繁瑣，可以進行優(yōu)化。但因為該學生的想法并未得到實驗證實，所以也不可能把機房內(nèi)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)按照他的想法進行修改。而且因為設備、環(huán)境、人力、物力等原因，也無法進行實驗驗證。以上困難可以通過思科路由器交換機模擬軟件（Cisco Packet Tracer），創(chuàng)設“虛擬導師環(huán)境”來解決。

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司發(fā)布的一個輔助學習工具，為學生設計、配置、排除網(wǎng)絡故障提供了網(wǎng)絡模擬環(huán)境。學生可在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡拓撲，軟件中實現(xiàn)的IOS子集允許學生配置設備；并可提供數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡中行進的詳細處理過程，觀察網(wǎng)絡實時運行情況。

“虛擬導師環(huán)境”在學生的創(chuàng)新教學中起到至關(guān)重要的作用。首先節(jié)省設備資源，節(jié)省實驗時間；其次，在虛擬環(huán)境中，即使最終實驗失敗，也不會損壞任何實驗設備，造成任何經(jīng)濟損失；最后，在虛擬環(huán)境，得到的實驗結(jié)果真實、直觀、有效。

5 結(jié)論（Conclusion）

“虛擬導師環(huán)境”的創(chuàng)設，給高校計算機實踐教學帶來了翻天覆地的變化，它不僅能夠模擬真實的網(wǎng)絡環(huán)境，使教師和學生在虛擬環(huán)境下很好地完成實驗任務，還為高校計算機實踐教學提供了一個有效手段，使實驗效果完全符合教學要求。“虛擬導師環(huán)境”下的計算機實踐教學，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維，增強了學生的動手能力，提高了學生的整體素質(zhì)。

參考文獻（References）

[1] 江捷，馮士維.美國頂峰體驗課程對我國高校實踐教學改革的

啟示[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29（3）：184-187.

[2] 周婧，高印寒.創(chuàng)新實踐教學探索產(chǎn)學研合作的新途徑[J].實

驗室研究與探索，2011，30（5）：94-103.

[3] 張美平.計算機專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程實踐教學探索[J].福建師

范大學學報：自然科學版，2011，27（3）：10-13.

[4] 王愛民，谷川.軟件工程專業(yè)校企合作實踐教學模式研究[J].

實驗技術(shù)與管理，2012，29（1）：143-145.

[5] 李文敬，劉之家，閉應洲.應用型本科計算機專業(yè)實踐教學體

系的構(gòu)建與實施[J].計算機教育，2011（2）：103-107.

作者簡介：

侯澤民（1983-），男，碩士，助教.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖

掘，互聯(lián)網(wǎng)與網(wǎng)絡技術(shù).

何建倉（1984-），男，碩士，助教.研究領(lǐng)域：粗糙集與粒計算.endprint