基于創新能力培養的計算機自主實驗的探索與實施

秦娥等

摘要：傳統的依附于教材的計算機實驗，對學生自主創新能力的培養無益。本文從我院已開設的自主實驗入手，探討了自主實驗的初步成效，并繼續深化實驗教學改革，建立四個層次的自主實驗實踐體系，完善自主實驗質量保障體系，從而提高學生的實踐能力，為社會培養計算機創新人才。

關鍵詞：自主實驗；實驗教學；改革創新；質量保障體系

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）10-0090-03

引言

作為計算機專業教學體系的重要組成部分，實驗教學在整個教學過程中是至關重要、不可缺少的環節，學生綜合素質的提高及創新能力的培養更離不開實驗教學。[1]但目前許多高校的計算機實驗教學都存在一系列問題，如實驗內容多依附于教材并多年保持內容不變，學生通常被動地按實驗步驟開展實驗、學生實驗的主動性不夠、無法進行更多的創新和創造等。為此，許多學校都提出了“加強基礎訓練、注重能力培養、強調素質提高、突出創新意識”的基準和原則，改革實驗教學體系，通過開設自主實驗，提高學生的創新能力。

為了全面提高學生的創新能力和實踐能力，浙江工業大學中長期（2011-2020年）發展規劃中指出，實驗教學要實現三個轉變：①從依附到相對獨立的轉變。改變實驗教學依附于理論教學的傳統觀念，形成理論教學與實驗教學統籌協調的理念。②從被動到相對自主的轉變。在實驗教學方法上，改變以教為主、學生被動學習的局面，強調以學生為主體、教師為主導、師生互動合作。③從封閉到全面開放的轉變。強調時間、空間、內容、資源等方面的開放，強調課內課外結合、學生自主研學、因材施教。[2]

計算機學院一直以來，都十分重視實驗教學，投入了大量的資金更新實驗設備，為師生配備良好的實驗環境，為了更好地調動學生的積極性，并培養優秀人才，學院鼓勵教師開設了一定數量的自主實驗，并不斷推進實驗教學改革，建立健全自主實驗教學體系，以培養學生實踐能力和創新品質為核心，推進自主研學、多層次個性化、全方位開放等實驗教學模式改革。

已開設的自主實驗的成效

開設自主實驗是計算機學院在實驗教學改革方面的新嘗試，在軟件開發類課程中實施了兩年，效果比較好。我院現有計算中心實驗室、軟件工程實驗室、硬件實驗室、網絡工程實驗室、物聯網實驗室和實訓中心，開設的自主實驗以軟件開發和算法設計為主，由素質優良的教師悉心準備，并由實驗教學院長親自把關審核，由學生自主選擇組隊，在學生具備扎實的基礎知識的前提下，給學生一定的學習上升空間，在實驗過程中，引導學生開放思維，采用各種新的方法和技術手段，鼓勵創新、協作完成自主實驗，實驗結束時，根據學生對自主實驗的完成程度給予不同等次的第二課堂加分。

學生普遍反映，在開放自主的環境中做這些自主實驗，學習興趣更大，學習能動性更強，能不斷激發創新思維，積極主動地全身心投入做實驗。學生在自主實驗過程中不斷積累知識，綜合運用各種方法解決問題，提高了計算機技術水平，創新能力、動手實踐能力有了大幅度提高，思維更活躍。因為絕大多數自主實驗需要學生合作完成，所以培養了學生的團隊協作能力，為其以后就業打下了良好的基礎。通過跟蹤調查選擇自主實驗的學生，發現他們在就業崗位上的適應能力比一般同學強，創新實踐能力和團隊協作能力更是高于其他人。考慮到計算機學院學生的就業和升學需要，我們還計劃開設綜合實踐類、工程實踐類自主實驗，進一步完善自主實驗體系，提高自主實驗的深度和廣度，不斷完善自主實驗質量保障體系，以便吸引更多優秀的學生參與其中，為社會培養更多的計算機精英人才。

建立四個層次的自主實驗體系

計算機學院采用“因材施教、個性發展、多元評價”的人才培養理念，遵循“適應和引領企業需求，分層分類精細化培養”的教學思想，為了進一步提升學生的創新實踐能力，學院構建了學科基礎技能、專業基本技能、綜合實踐技能和工程實踐能力四個層次的自主實驗體系（如圖1）。對應的實驗平臺支撐，大大激發了學生的自主實驗和創新實踐興趣，培養了其自主創新與實踐能力，適應了社會對不同層次計算機人才的需求。

學科基礎和專業基礎類自主實驗，一般是以教材內容為基礎，提煉出有助于培養學生創新思維的程序設計類和中等難度的軟件開發實驗。

綜合實踐類自主實驗，由企業負責人和任課教師商定，引進知名企業的真實項目與案例，分解成若干個子項目，確保自主實驗的科學性和先進性，保證學生在完成這些實驗之后，基礎理論知識得以綜合運用，創新實踐能力有較大的提升。

工程實踐類自主實驗，一般選取優秀學生直接參與到企業的工程實踐項目中，或是參與到學校的創新競賽和科研項目中。這類自主實驗能使學生基礎知識更扎實，工程觀念和運用知識能力增強，思想活躍，富有創新精神，進而提高其工程實踐技能和創新協作能力。

為保證自主實驗的先進性、實戰性，構建適合計算機發展需要的自主實驗體系，學院還采取了以下措施。

（1）激發學生的實驗興趣。對企業招聘崗位進行整理分析，掌握社會對創業實用型和研究型人才的真實需求，適應不同層次學生的愿望，激發學生的實驗創新興趣，有針對性地確定自主實驗的內容與方案。

（2）項目驅動引領自主實驗。對企業導師的實際項目進行裁減與提煉，構成若干個真實案例，項目驅動引領自主實驗，構建案例式實踐課程體系。

（3）部署網絡實踐平臺。在實驗室部署與企業一致的實驗管理平臺，讓學生直接感受實驗周期的全過程，并體驗真實的工作環境與職場氛圍。

（4）組建實驗團隊。吸引優秀學生直接參與到自主實驗項目中，組建實戰團隊，提高他們的協作能力和創新精神，得到最真實的實際工作體驗。

（5）構建多元考核評價體系。對學生完成的自主實驗項目，采用多方位、多角度、動態化、互動化的評價方式，不僅關注研發成果，更關注學生在實驗過程中涌現的創新思維和好點子，將學生自評、實驗教師評價和項目組成員的評價綜合起來，從多角度、多方面對學生的自主實驗成果給出更客觀、更科學的評估。

（6）積極進行自主實驗教學體系改革，形成專業課實驗基本源自企業實際項目和碩士導師科研課題的模式，并向全校及全省輻射。

完善自主實驗質量保障體系

通過各類實驗室建設項目的投入，學院具備了一流的實驗條件和高效的管理手段，實驗室盡可能地對學生開放，提高實驗教學與計算機開發應用的銜接度。自主實驗突出實踐性和應用性，促進了人才質量和學生的綜合素質上一個新臺階；鼓勵素質良好、精干高效、富有活力的教師開展自主實驗；聯合企業，緊跟快速發展的計算機新技術，共同建設自主實驗體系，使之規范化，并與計算機前沿技術保持一致，不斷完善自主實驗質量保障體系（如上頁圖2），確保自主實驗的開設質量。

結語

從我院開設自主實驗的情況來看，自主實驗給學生提供了發揮自主性、積極性和創造性的空間，學生通過自主實驗形成自我監控、自我反思、自我評價、自我反饋的學習能力。在自主實驗教學中，學生始終處于一種興趣盎然、積極參與的狀態，他們的自學、實踐、合作等能力都得到了充分的訓練和極大的發展。通過自主實驗來學習計算機理論知識和技能，學生可以將所學知識運用于新問題的解決當中，進而形成客觀而實事求是的科學態度、積極主動的探索精神和嚴謹細致的作風品質等，學生獲得的將是科學素養的全面提高以及個人能力的極大提升。

參考文獻：

[1]徐成，李仁發.計算機與電子類專業自主實驗教學模式研究[J].計算機教育，2011（17）.

[2]浙江工業大學.浙江工業大學中長期發展規劃綱要（2011-2020年）[R].2011.

[3]辜麗川，朱誠.大學計算機基礎實驗自主探究式教學模式理論與實踐研究[J].計算機教育，2008（24）.

[4]祝昌宇，陳廣貴.從ACM競賽談計算機實驗教學改革[J].實驗科學與技術，2011（S1）.

[5]白云，柴鈺.加強開放實驗教學，培養學生的創新能力[J].實驗室研究與探索，2010，29（8）：109-112.

[6]蔡炳新，蔡熾，曾鴿鳴，等.改革實驗教育教學，培養創新型人才[J].實驗室研究與探索，2009，28（1）：17-19.

項目資助：本文受到浙江工業大學2014年實驗教學改革項目《網絡工程實驗室自主開放管理模式的探索與實踐》的資助。