开放式计算机实验教学改革

摘 要 ：开放式实验教学是实验教学模式的一种创新,已被国内外众多院校采纳和推广,它对学生的实践能力与创新能力的培养起到了促进作用.文章结合计算机网络课程的实验教学,分析目前实验教学的弊端,介绍开放式实验教学改革的思路,以哈尔滨师范大学计算机科学与技术专业的实验教学改革为例,探讨如何实施开放式实验教学改革.

关 键 词 ：开放式计算机实验；实践创新能力；教学改革

开放式实验教学模式最早出现在部分国外知名大学,这些学校的实验室采取24小时对外开放的运营模式,学生和老师可以随时进入实验室进行实验活动.这种模式得到了国内很多高校的借鉴与推广,开放式的实验教学模式也是计算机实验教学改革的重要方向,是提高教学质量和培养应用型创新人才的关键.目前,国内的教育部门已经出台了一系列鼓励开放式计算机实验教学改革的政策和制度,从体制角度为开放式实验教学的发展提供了条件.哈尔滨师范大学积极响应学校培养应用型人才的号召,在分析总结实验教学经验和教训的基础上,对开放式实验教学进行了深入的研究和探索,总结了开放式计算机实验教学改革的策略和具体内容.

1.计算机实验教学现状分析

计算机实验教学是计算机应用类课程必不可少的补充课程,它的教学目标是深化理论学习、提高学生的动手能力和综合素质.目前,我国高校计算机实验教学存在一些问题,主要体现在6个方面：

1）课时不足,学生上机和思考的时间不足；

2）综合性内容少,实验内容大多是验证和重复性的,综合性和研究性的内容较少；

3）教学模式缺乏灵活性,计算机实验教学的形式单一、方法呆板,缺乏激发学生兴趣的要素；

4）设备落后,计算机技术的高速发展导致硬件需要不断更新换代,学校的实验环境已经不能适应技术发展的要求；

5）实验教学管理体制不完善,缺乏统一的科学化管理制度,实验资源很难得到统筹调配和综合利用；

6）实验教学师资力量薄弱,很多学校甚至没有专门从事实验教学的教师队伍.

2.开放式实验教学建设思路

开放式计算机实验教学的核心思想是让学生突破时间空间的限制,把灵活掌握理论知识、亲自动手操作、培养创新意识作为实验的根本目标.由此可见,开放式实验教学是非常有利于培养应用型和创新型人才的,可以极大地激发学生的学习积极性,有效地利用教学资源,提高教学质量.开放式实验教学改革的前提是转化教学观念,教师应该从知识传授向能力培养进行角色转化,学生则应该从被动学习向主动学习进行角色转化.这里以计算机网络课程实验教学的建设思路为例来介绍开放式实验教学改革的策略.

哈尔滨师范大学计算机网络课程主要有“计算机网络基础”、“网络工程”和“网络管理”等课程.从课程结构上看,这几门课是前后连贯和延续的,并且每门课程都有与之对应的实验教学要求.从知识连贯性和技能延续性的角度出发,把网络基础实验项目、计算机网络工程实验项目和网络管理实验项目整合起来,形成一个综合性的开放式设计实验项目.开放式计算机网络课程实验教学要突出综合能力和工程实践能力的培养.实验教学的内容除了要涵盖这几门课程中所有的计算机网络基础和网络管理课程的知识点外,还要把网络工程课程的工程思想融入项目中.整个实验项目基于建构主义理论,采用开放式的实验教学形式,由学生自主选择题目、制定方案和具体实施,最终提交能体现创新性和能力培养的科研小论文.

3.开放式实验教学改革实践

3.1教学观念革新

传统的实验教学是一种验证教学,即以重复课上的知识和技能为主,教师提供实验指导书和实验步骤,学生只能被动地接受实验内容,机械地重复每个步骤然后提交实验报告.在这种教学模式中,教师是教学的主导,学生处于被动地位,这样很难调动学生的学习积极性.另外,由于设备和课时的限制,实验教学一般采用分组的形式进行,这样就很难保证小组内的每一个学生都亲自操作和掌握教学内容.开放式实验教学可以为学生提供充足的设备和时间,教学不再围绕教学指导书展开,学生要融入实验项目中积极思考和认真操作,突出了动手能力和思考能力的培养.

开放式实验教学模式改革的核心就是观念的转变,教师和学生都要走出以往教师主导的教学模式.开放式的实验项目是没有固定的解决方案的,学生要自己去思考、分析和选择解决方案,方案设计、实现和测试都是提高学生实践创新能力的重要过程.开放式实验教学之所以会比传统的实验教学效果好,就是因为进行了角色转换,教师要把培养实践能力和创新意识作为教学目标,把问题留给学生,让学生主动思考和学习,自主完成实验内容.

开放式实验教学改革要求教师转变观念,从教师演示授课、学生重复验证的陈旧教学模式中走出来.开放式实验教学提倡学生为主、教师为辅的教学形式,不仅调动了学生的积极性,还可以有效地培养学生分析问题、解决问题的能力.开放式实验教学是在教师观念革新后展开的,同时教师在实践开放式实验教学的过程中也要不断积累经验,提高自身素质.

3.2实验环境革新

开放式实验教学有利于激发学生的学习积极性和个性化发展,对于教学质量的提高有很大帮助.为了保障开放式实验教学的顺利进行,必须要构建与之配套的软硬件实验环境,形成一套完善的管理制度和保障体系.哈尔滨师范大学的计算机网络课程综合实验,使用了拥有先进技术设备的网络实验室,由专人负责实验室的维护和管理.实验室由路由器、交换机、防火墙、网管平台和学生用机组成,学生可以在实验室内完成实验内容、复习课上内容、研发项目.网络实验室采用完全开放式的管理制度,对学生24小时开放,可以作为课程实验、课程设计、网络竞赛、项目开发等活动的专业实验室.开放式网络实验室的结构如图1所示.

3.3买验内窨革新

开放式实验教学的内容从形式上可分为操作型、设计型、研究型和综合型4种.根据哈尔滨师范大学应用人才培养教学改革的要求,网络课程实验的教学内容应精简操作型实验,加大研究型、设计型和综合型的实验比重.实验教学内容要参考国内外知名院校的课程内容和权威性学术成果,保持每年20%以上的更新率,并在不断补充和完善过程中形成网络课程实验教学库.开放式实验教学内容要为教学目标服务,教师要在教学过程中不断完善教学内容,挖掘出可以深入思考或创新提高的内容,去除陈旧过时的内容.实验教学内容要有针对性,突出综合性、设计性和创新性,要循序渐进地展开,寻求课程之间的关联点,这也是培养学生应用能力的关键.根据不同课程和项目分类确定计算机网络课程实验的教学内容,如表1所示.

3.4考核方式革新

实验考核是实验教学效果的主要体现形式,现行的实验考核方式一般由一名老师负责学生的上机检查.学生完成实验提交实验报告,任课教师根据学生的上机情况和实验报告完成情况来给出实验成绩,这种考核形式不利于培养学生的实践创新能力.开放式实验教学突出设计类、综合类和研究类的实验内容,不能使用传统的考核方式进行结果评价,必须采用与实验内容相匹配的考核方式.

计算机网络课程实验根据教学内容设计了不同的考核方式,针对验证类的实验项目,一般采用现场抽查和批阅实验报告的形式；对于设计类和综合类的实验项目,要求学生编写需求分析、系统设计、编码实现和安装配置等过程的阶段报告,在实验完成后组织学生进行演示和互评；对于研究类的实验项目,要求学生总结问题,提出解决方案,记录每个方案的实验步骤和数据,撰写论文或报告.

4.结语

哈尔滨师范大学的开放式实验教学改革优化了实验教学的形式和内容,极大地激发了学生的学习热情.新建的网络教学实验室优化了教学资源结构和管理制度,为培养复合型应用人才提供了良好的教学环境.下一步要在其他课程推广开放式实验教学模式,不断深入研究相关的概念和方法,进一步提高教学质量和推进应用型人才培养教学改革步伐.

（见习编辑：刘丽丽；编辑：郭田珍）