省级计算机技术基础示范实验室建设的探索与实践

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  摘要:本文根据培养高素质应用型计算机人才的教学定位,以湖南省级计算机技术基础示范实验室建设项目为依托,以实验教学改革为核心,提出了示范实验室建设的思路与目标,阐述了“233”实验教学体系、5门独立实验课及相应实验项目,介绍了自主开发的集管理、实验、资源于一体的实验教学平台。经过3年的探索与实践,示范实验室建设举措初见成效,建成的实验室特色明显,取得了较为显著的成绩,有一定示范性和辐射作用。
  关键词:计算机技术基础;实验教学;示范实验室;实验教学体系;独立实验课程
  作者简介:王岳斌(1963-),男,湖南岳阳人,湖南理工学院计算机学院,教授,主要研究方向:数据库理论与应用、计算机辅助教学;陈华(1959-),男,天津人,湖南理工学院教务处,副教授,主要研究方向:材料学及实践教学管理。(湖南 岳阳 414006)
  基金项目:本文系湖南省普通高等学校基础课示范实验室建设单位(湘教通[2006]149号)、湖南省普通高校教学改革研究立项课题(湘教通[2009]321号2009260)、湖南省教育科学“十一五”规划立项课题(编号:XJK08QXJ003)的研究成果。
  
  2006年起,湖南启动了“十一五”普通高等学校基础课示范实验室建设工作,旨在增强大学生的实践能力、创新能力和综合素质,推进实验教学改革,建设一批实验教学队伍素质高、实验条件先进完备、管理机制创新、实验教学资源开放共享、示范效应强和辐射作用广的基础课实验教学基地。[1]湖南理工学院(以下简称“我校”)计算机技术基础实验室凭借自身的优势条件,通过评审被确定为湖南省“十一五”示范实验室建设单位。建设过程中,我们始终围绕实验教学改革核心,构建并实施以能力培养为主线的“233”实验教学体系,[2-3]3年建设期满,计算机技术基础实验室达到省级示范实验室标准,顺利通过省专家组的验收检查与评审,认定为“十一五”省级基础课示范实验室。
  一、实验室概况
  我校计算机技术基础实验室的雏形为1999年设立的微机原理实验室与计算机组成原理实验室,2002年将这两个实验室整合并改名为计算机技术基础实验室,同年确立为湖南省“双基”实验室,2004年新增计算机网络与软件技术两个分室,成为包括组成原理与系统结构、微型计算机与接口技术、软件技术、计算机网络4个分室的建制较完整的计算机技术基础实验室。2005年实验室被确定为校级重点实验室。
  目前,实验室提供的实验教学用房总面积1360平方米,拥有包含万兆核心交换机、浪潮天梭TS10000集群系统在内的仪器设备605台(件),其中价值5万元以上的大型仪器设备6台(件),设备总值为372.9万元。实验室面向校内外开放,主要承担全校信息类5个专业的实验教学,可满足计算机技术基础课程的实验教学需要,开设5门独立实验课程,实验总课时数年均超过4万。
  二、示范实验室建设的探索与实践
  1.建設思路与目标
  对照省级示范实验室建设标准,我们提出了建设思路并制定了切实可行的建设目标。建设思路是坚持走与教育教学规律相符之路、走与社会需求相适之路、走与IT行业发展相配之路,统筹学生理论知识和实践能力协调发展,极大地发挥了实验教学环节在应用型人才培养中的重要作用,着重培养应用与实践能力强的高素质应用型技术人才。建设目标是深入研究计算机技术基础课及它们之间的内在联系,搭建先进的实验课程教学资源网络平台,构建并实施“233”实验教学体系,为培养高素质应用型技术人才奠定坚实的基础。
  2.构建并实施以能力培养为主线、分模块、多层次的“233”实验教学体系
  为了适应新形势下创新型人才培养的基本要求,2006年立项建设以来,我们始终围绕实验教学改革核心,以社会对IT人才需求为导向,深入开展实验教学研究和改革。通过“两紧”、“两改”、“两优”(两紧:紧扣计算机科学与技术专业培养计划、紧跟IT行业发展;两改:改变实验分室设置模式、改革实验项目设置方式;两优:优化实验教学设施资源、优化实验知识模块),构建“233”实验教学体系。“233”实验教学体系含义:依托“高性能计算系统”和“计算机网络”两大平台,改变按专业或课程设置实验分室的传统模式,改革按理论课程的教学进程设置实验项目的传统实验体系,整合、优化实验教学资源。将计算机技术基础实验按知识结构划分为:“硬件技术”、“软件技术”与“网络应用”三大模块,按人类认知规律和能力形成过程的特点将实验内容和难度划分为:“培养科学素质”、“强化应用能力”与“开发创新思维”三个层次的“233”实验教学体系。
  3.开设独立实验课
  以示范实验室建设内涵要求为依据,按照“233”实验教学体系的建设要求,将计算机技术基础类课程的实验进行全面整合,确定开设了5门独立实验课程:即程序设计实验、数据结构与算法实验、计算机硬件技术实验、计算机网络实验、数据库系统实验。
  在各个独立实验课的实验项目设计时,尽可能减少验证性实验的比例,增加综合性、设计性实验比例,使实验项目的设置更加科学合理。5门独立实验课实验总课时为254,“三性”实验个数为57,课时数为190,“三性”实验项目课时比例为75%。如表1所示。
  4.搭建实验教学平台,整合教学资源
  实验室充分利用高性能计算系统与网络两大平台优势,加强各实验分室信息化、网络化建设。已搭建的实验教学平台运转正常,已建立了丰富的网络实验教学资源并不断改进和充实。
  各实验分室实现了网络互联和软硬件资源共享,共享学校图书馆、现代教育技术中心等单位的网络信息资源、电子数据库资源等。同时我们建立了“计算机技术基础实验室”实验教学网站。网站由教师实验管理系统、项目与人员管理系统、实验设备管理系统及预约使用系统等模块组成,并具有师生交流平台、信息发布等多项辅助功能。实验室建立了多门实验课程网站和网络课堂。在该网站上,提供了丰富的计算机资源与网络实验教学资源供师生使用,有效地实现了网上辅助教学。软件技术分室采用先进的机房管理系统,使实验室在教学与开放过程中完成信息自动化、系统化和无人化管理。实验室搭建了教学资源FTP服务器,学生可共享上面的各种课程资料、多媒体课件和教学视频等实验教学资源。通过实验教学平台、计算机网络远程实验系统和网络仿真实验系统,学生的实验可在网络上完成,学生的实验作业、实验报告可实现网上提交,师生可以通过网络平台在网络上进行同步或异步讨论、答疑等,极大地提高了学生和教师的沟通和交流,实现了实验教学时间与空间的拓展,达到实验教学课堂内外一体化。
  三、示范实验室建设举措
  1.建立一支高素质的实验教学队伍
  实验室目前有专职人员5人,兼职人员23人,实验教师与实验专职人员比为23∶5,其中教授5人,副教授6人,副研究员1人,高级实验师1人;实验教师中高级职称比例达46.50%。博士2人,硕士20人,实验室全体人员职称、学历、年龄结构合理。
  实验室重视实验教学队伍建设,队伍建设目标是建设一支作风硬、素质高、适应性强的实验教学队伍。为实现这一目标,我们采取了5个方面措施:一是鼓励学历提高、职称晋升以提升实验教师理论水平。二是邀请校外专家讲学,扩大实验教师知识面。三是支持外出学习访问、专业技能培训,提高实验能力。四是组织参与项目申报与研究,促进实验教学管理研究水平的提高。五是年度考核评比,进一步激发实验教师的潜能。
  2.建立有效的运行管理和质量监控机制
  实验室实行校、院二级管理。由学院推荐、学校直接聘任的实验室主任全面负责实验教学、实验室建设和管理工作。实验室依据学校教务处下达的实验教学任务组织安排实验教学并实行实验指导小组负责制。实验室为每个小组聘请一位教学经验丰富、有副高以上职称或有博士学位的老师负责该模块的实验教学工作。实验指导小组负责并落实相应模块实验课程的教改方案、实验教学进程、实验考核方案及实验教学资料收集工作。
  实验室根据学校的有关规定,对实验教师实行严格的考评考核。学校和学院的教学督导对实验教学过程随时抽查;在每学期末,学校组织教师、学生与教学督导对教师的教学态度、教学方法、教学效果以及教学改革等方面的综合表现进行网上测评。学校、实验室还不定期组织学生座谈会,听取学生的意见,确保实验教学质量稳步提高。考评结果将与评优、晋升持钩。
  3.加大实验室开放力度
  根据学校相关规定实验室按照实验类别实行全方位开放。软件技术分室每周除两个晚上外全天实行从8:00到22:00开放,其余各实验分室按规定时间、预约时间开放。针对学生课程设计、毕业设计与课外科技活动,采取集中式整体开放实验。网上远程实验和虚拟仿真实验实行全天24小时开放。
  为了落实高校为地方经济建设服务的职能,实验室利用高性能计算系统与网络实验设备优势,为本地区相关院校师生、科技人员提供实验、实训、短期培训、研究性合作与帮助。
  通过开放,实验室在本地区的社会认可度日益提高,示范作用与辐射作用在省内产生了较好影响,从而进一步推动实验室又好又快发展。
  四、实验室建设成效与特色
  1.建设成效
  通过3年建设,实验室在教学研究、科学研究、课程建设、教材建设、学生考赛等方面均取得了较为显著的成绩,并获得省专家检查组的高度评价。建设成效主要体现在以下5个方面。
  (1)教学研究方面:承担教学研究与改革课题22项,其中省级4项、校级18项,发表教研教改论文14篇。
  (2)教材与指导书方面:主编并出版了“十一五”国家级规划教材《计算机常用算法与程序设计教程》,主编高等学校计算机专业规划教材《计算机网络实用教程》、《计算机网络工程实用教程》、《计算机程序设计经典题解》、《C程序设计案例教程》等相关教材共6部。编写了与实验教学体系相配套的实验系列指导书共5本。
  (3)课程建设与团队建设方面:“数据库原理”课程被评为省级精品课程;“算法设计与分析”与“数据库技术及应用”课程被列为校级精品课程,“C语言程序设计”、“计算机网络”被确定为校级重点课程。“系统与应用教学团队”与“计算机应用基础教学团队”立项为校级教学团队。近3年实验室连续被评为学校先进集体。
  (4)科学研究方面:实验教师主持各级各类科研课题共41项,其中省级以上21项、校级21项,进项科研经费47万元。在国内外学术期刊发表科研论文119篇,其中9篇论文被SCI、EI收录,获实用新型专利3项,获外观设计专利1项,申请软件著作权2项。学生参加 “大学生研究性学习和创新性实验计划”等项目40项,其中省级1项、校级39项,学生参加教师科研项目13项。
  (5)主要获奖:获教学成果奖省级1项、校级4项;省级以上多媒体课件获奖6项,8门课程被评为校级“优秀网络课程”。3人分别获校级教学比武一、二、三等奖,11人次获课堂教学优秀奖,2人获优秀实习指导教师人等奖项。
  学生获全国性奖项4项,省级10项、校级73项,其中特别值得一提的是:在湖南省2009年10月举行的全省程序设计大赛中,由实验教师带队的学生代表队参加包含211、985高校在内的本科组比赛,获二、三等奖各1项,学校获团体第七名。27名学生获网络工程师资格,12名学生获软件工程师、数据库系统工程师等资格。
  2. 实验室特色
  通过多年的建设,特别是省级示范实验室建设以来,实验室已形成自己的特色,即构建并实施了“233”实验教学体系;搭建了集实验、练习、测试与管理于一体的实验教学平台并建有丰富的实验教学资源。
  “233”实验教学体系是一个较完备的实践教学体系,该体系具有完备性、一致性、健壮性、稳定性和开放性,开设的5门独立实验课程与教育部计算机专业教指委2008年发布的《高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范》保持了高度一致性;[4]兄弟院校及有关专家对“233”实验教学体系给予了充分肯定和高度评价,在高校中起到了示范作用。
  以自行开发为主的综合实验教学平台功能完备、资源丰富,尤其是程序设计测试模块与ACM程序设计大赛接轨,在验收评估期间获得专家的高度好评,对提高学生能力起到了很大的促进作用。目前实验室已经建成了由教材、课程网站、多媒体课件、电子教案和教学系统构成的立体化教学资源,资源利用率高,互动性强,为学生的研究型学习、个性化学习起到了极大的推进作用。
  五、結束语
  通过省级示范实验室建设的实践,我们在实验教学体系、资源平台建设、实验教学研究、实验室开放与管理、学生动手能力与创新能力培养等多个方面均取得了实效,获得了同行、专家及学生的充分认可。计算机技术基础实验室作为省级示范实验室还有些地方值得完善、改进之处如下:进一步密切与IT行业的联系,增加研究型、创新型实验项目;注重基础实验教学的同时,重视与学科发展和社会需求相适应的实践性实验环境的建设,将科学研究及软硬件设计开发成果转化为实验教学项目、案例,[5]使培养的IT人才适应社会需求,从而实现毕业生的零距离就业。
  
  参考文献:
  [1]湖南省教育厅.关于开展“十一五”湖南省普通高等学校基础课示范实验室建设的通知 (湘教通[2006]52号)[G].2006.
  [2]王岳斌,王惠宇,甘靖,周细义.严权锋.计算机技术基础“233”实验教学体系探究[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2009,(3).
  [3]湖南理工学院:计算机技术基础实验室.湖南省普通高等学校基础课示范实验室建设单位“计算机技术基础实验室”自评报告[Z].2009.
  [4]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业实践教学体系与规范[M].北京:清华大学出版社,2008.
  [5]肖智能,龙晓莉,叶旭.建设省级计算机实验教学示范中心的实践与思考[J].中国教育信息化,2009,(19).
  (责任编辑:郝魁府)
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