韋良芬，王 勇

(1.安徽三聯(lián)學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，合肥 230601;2.安徽工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

我國(guó)高等教育已進(jìn)入大眾化發(fā)展時(shí)期，正在經(jīng)歷從社會(huì)本位發(fā)展階段向市場(chǎng)本位發(fā)展階段的過(guò)渡。工業(yè)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，向高等學(xué)校進(jìn)一步提出了培養(yǎng)更多工程應(yīng)用型人才的需求。要使計(jì)算機(jī)專業(yè)的大學(xué)生在校階段能夠接受到系統(tǒng)的、扎實(shí)的實(shí)踐教學(xué)，關(guān)鍵在于要有一個(gè)良好的、完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系作保證。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念是先導(dǎo).實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是核心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體制是關(guān)鍵［1］。

完善的實(shí)踐教學(xué)體系不僅需要根據(jù)各專業(yè)課程的特點(diǎn)及縱向聯(lián)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置，還需要對(duì)相應(yīng)課程進(jìn)行分層次的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排，圖1給出了一種“模塊化”、“分層次”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排模式。對(duì)于設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新型實(shí)踐環(huán)節(jié)還需要相應(yīng)的開放式實(shí)驗(yàn)室及其完善的實(shí)驗(yàn)室管理體制作支撐，才能達(dá)到良好的教學(xué)效果。而當(dāng)前很多高校實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)安排都流于形式，沒(méi)有起到應(yīng)有的教學(xué)效果，一方面因?yàn)闆](méi)有開放的實(shí)驗(yàn)及研究場(chǎng)所，不能給學(xué)生提供充足的研究及實(shí)驗(yàn)時(shí)間，另一方面因?yàn)闆](méi)有考慮計(jì)算機(jī)專業(yè)及其課程特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排不夠合理。一些高校開放的實(shí)驗(yàn)室往往只是一些網(wǎng)吧式的機(jī)房，開放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)沒(méi)有充分考慮項(xiàng)目研究的需要。本文依據(jù)多年的實(shí)踐及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的角度出發(fā)，探索一種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所建設(shè)及管理一體化的實(shí)踐教學(xué)體系。

圖1 計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排

1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置

根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排可以分為:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、軟件實(shí)驗(yàn)、硬件實(shí)驗(yàn)三個(gè)教學(xué)模塊。采用相關(guān)課程聯(lián)接的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)置，以先修課程知識(shí)作為鋪墊，本門課程知識(shí)作為主要任務(wù)，后續(xù)課程知識(shí)作為擴(kuò)展思維的原則設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而增加相關(guān)課程之間的聯(lián)系。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K主要包括四門核心課程實(shí)驗(yàn)教學(xué):“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”。這四門課是計(jì)算機(jī)課程中最基本、但卻是分量最重的課程，主要任務(wù)是強(qiáng)化基本能力的訓(xùn)練?！皬?qiáng)化”實(shí)踐是提高大學(xué)生程序設(shè)計(jì)基本功的必要手段。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以采用多層次的編程訓(xùn)練、大作業(yè)和自動(dòng)考試系統(tǒng)等形式，強(qiáng)化學(xué)生程序設(shè)計(jì)的能力，同時(shí)開發(fā)和使用一些網(wǎng)絡(luò)化輔助教學(xué)平臺(tái)，如課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，作業(yè)平臺(tái)和測(cè)試平臺(tái)等，并輔以配套的教學(xué)資源，從而構(gòu)建良好的網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)自主學(xué)習(xí)。

軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件開發(fā)能力的訓(xùn)練，分軟件技術(shù)和軟件工程兩個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于“數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)”、“軟件項(xiàng)目設(shè)計(jì)”等課程，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上，側(cè)重于課程間知識(shí)點(diǎn)的前后聯(lián)系，并將一個(gè)較大的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)項(xiàng)目拆分成若干小的子項(xiàng)目，當(dāng)一個(gè)個(gè)子項(xiàng)目完成后，最終的大項(xiàng)目也就完成了。軟件工程實(shí)驗(yàn)課程中涉及軟件工程全過(guò)程，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性和連貫性，讓學(xué)生學(xué)會(huì)軟件開發(fā)生命周期的管理和組織。學(xué)生需要分組合作完成一個(gè)包含從軟件需求到軟件設(shè)計(jì)、管理、實(shí)現(xiàn)等軟件工程開發(fā)全過(guò)程的實(shí)際項(xiàng)目。這樣學(xué)生就有了完整的知識(shí)體系，對(duì)今后的軟件開發(fā)將起到很好的鍛煉作用。

硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)側(cè)重于設(shè)計(jì)小型電腦控制系統(tǒng)及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)［2］?！皵?shù)字邏輯”、“計(jì)算機(jī)組成原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”等是一系列的相關(guān)課程。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排上，將硬件模塊知識(shí)點(diǎn)貫穿到整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系中，將對(duì)學(xué)生連續(xù)性思維的培養(yǎng)起到很大的幫助作用。每門硬件實(shí)驗(yàn)課程都有自己的實(shí)驗(yàn)箱，但是硬件課程的先修課和后續(xù)課之間聯(lián)系非常緊密。因此在硬件類課程的實(shí)驗(yàn)建設(shè)中，將基本的硬件知識(shí)進(jìn)行有效的融合，采用落實(shí)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的原則，并設(shè)立全天候開放的硬件開放實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)開放實(shí)驗(yàn)室需要由齊全的硬件開發(fā)設(shè)備組成，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)自己的創(chuàng)意產(chǎn)品，激發(fā)他們的創(chuàng)造力。

2 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排

傳統(tǒng)的、單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的橫向聯(lián)系較少，不同課程之間的縱向聯(lián)系則更少，缺少綜合性和創(chuàng)新性環(huán)節(jié)的能力訓(xùn)練。構(gòu)建分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)可以有效的鍛煉學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合創(chuàng)新能力。

分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要分為四個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)［3］:驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)?！胺謱哟巍笔侵该恳婚T實(shí)驗(yàn)課程和整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排中都要體現(xiàn)出基本訓(xùn)練型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的分層體系結(jié)構(gòu)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)與理論知識(shí)教學(xué)同步，主要用于課程基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能;綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中分階段進(jìn)行，綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常涉及本課程的綜合知識(shí)，有的還涉及與本課程相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)，目的是使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識(shí)，并結(jié)合基本實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和制作，從而培養(yǎng)學(xué)生正確的設(shè)計(jì)方法和良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，同時(shí)能夠綜合運(yùn)用各方面的知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)適用于課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)論文，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立應(yīng)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力;創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)適用于學(xué)生參加各種科技競(jìng)賽、參與老師的科研工作等實(shí)踐活動(dòng)，目的是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)欲望，引導(dǎo)學(xué)生參加各種創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是以CDIO工程教育理念為指導(dǎo)的。其中第一層驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以及第二層綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)提供了基礎(chǔ)知識(shí)及基本技能。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)按照CDIO的構(gòu)思(Conceive)，設(shè)計(jì)(Design)，實(shí)現(xiàn)(Implement)，運(yùn)作(Operate)四個(gè)步驟展開［4］。以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。

3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)模式只能滿足驗(yàn)證性教學(xué)的需要，不利于綜合性、設(shè)計(jì)性尤其是創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開展，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)該從培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型工程人才的角度出發(fā)。建設(shè)滿足工程型實(shí)踐教學(xué)需求的實(shí)驗(yàn)室，需要對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化重組、并結(jié)合利用一些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將原有的多個(gè)分散獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模塊化整合。根據(jù)驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)要求，將計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室模塊化重組為:計(jì)算機(jī)驗(yàn)證性綜合實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)及信息安全綜合實(shí)驗(yàn)室、IT創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)室。軟件綜合實(shí)驗(yàn)室中計(jì)算機(jī)硬件配置需要滿足一些大型軟件的運(yùn)行要求;硬件綜合實(shí)驗(yàn)室要求較高，設(shè)備需要相對(duì)齊全，同時(shí)需要安裝各種虛擬仿真平臺(tái)，以滿足各種硬件相關(guān)實(shí)驗(yàn)及研究需求;IT創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)室需要從工程實(shí)踐及創(chuàng)新研究的角度出發(fā)，依照CDIO理念，以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期的理念組建實(shí)驗(yàn)室。這些綜合性實(shí)驗(yàn)室將可以滿足“模塊化”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“分層次”實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)安排的需求，從而形成“一體化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式。“一體化”是指對(duì)所有實(shí)驗(yàn)課程統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)籌安排，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體現(xiàn)重視基礎(chǔ)理論和基本技能，強(qiáng)調(diào)課程綜合和因材施教的原則。

同時(shí)，這些實(shí)驗(yàn)室還需要進(jìn)行開放式管理，給學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新研究的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，從而充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的效用，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一體化、模塊化、系統(tǒng)化的開展。

4 實(shí)驗(yàn)室管理模式

開放式實(shí)驗(yàn)室具有實(shí)驗(yàn)人員分散、實(shí)驗(yàn)設(shè)備繁多不固定、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不統(tǒng)一等特點(diǎn)，因而給實(shí)驗(yàn)室的管理增加了很大的難度。而目前很多高校實(shí)驗(yàn)室的管理信息還是用手工處理，最多只是建立一些電子文檔，實(shí)驗(yàn)室管理工作效率低下，實(shí)驗(yàn)室信息缺乏共享和交流［5］。根本不能滿足綜合性開放實(shí)驗(yàn)室的管理需求。開放式實(shí)驗(yàn)室需要做到真正意義上的開放，即時(shí)間、設(shè)備、內(nèi)容等方面都要開放，就需要有一個(gè)完善的信息化管理模式。

隨著信息化的發(fā)展，教學(xué)設(shè)備已經(jīng)逐步數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，在充分利用信息化的現(xiàn)代教育手段改善教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理模式的信息化也將對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生巨大的影響。目前各個(gè)高校都有校園網(wǎng)，那么在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用ASP.net技術(shù)和SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)基于校園網(wǎng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的人員管理、實(shí)驗(yàn)課程安排、實(shí)驗(yàn)室開放安排及管理、學(xué)生預(yù)約登記、學(xué)生上機(jī)記錄等一系列管理功能［6］。讓只有事先經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)約的學(xué)生才能使用和控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并對(duì)預(yù)約的學(xué)生信息進(jìn)行記錄，同時(shí)學(xué)生可以提交實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備，并通知實(shí)驗(yàn)員提前準(zhǔn)備，從而實(shí)現(xiàn)開放式實(shí)驗(yàn)室的有效管理。實(shí)驗(yàn)室的信息化管理，不僅能夠提高實(shí)驗(yàn)室的管理水平和工作效率，而且為綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的順利開展提供了的必要的保證，也為教師的科研工作帶來(lái)了極大的方便。

5 結(jié)語(yǔ)

工程教育理念是推動(dòng)工程教育的先導(dǎo)，完善的工程實(shí)踐教學(xué)體系是工程教育是否能夠有效實(shí)施的關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)工程性實(shí)踐教學(xué)，教師在實(shí)驗(yàn)安排時(shí)要根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的特點(diǎn)，充分考慮各課程的聯(lián)系并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的安排，同時(shí)學(xué)校要為各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利開展提供自由的學(xué)習(xí)及研究場(chǎng)所，將實(shí)踐教學(xué)真正落到實(shí)處。

［1］蘇青華.不斷創(chuàng)新，建設(shè)有特色的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系［J］.福建電腦，2007(6):197-198.

［2］施敏，何欽銘.計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索［J］.計(jì)算機(jī)教育，2008(10):19-20.

［3］隆坤.計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)與管理的探索［J］.福建電腦，2009(4):194，190.

［4］陳愛(ài)國(guó).本科計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系研究［J］.計(jì)算機(jī)教育，20104(7):117-119.

［5］廖勇，琚生根，周剛，等.高校計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009，26(5):147-149.

［6］張麗蓮.基于校園網(wǎng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的研究［J］.福建電腦，2009(3):4-5.