探索与构建创新型实验教学体系

适应教育转型　探索与构建创新型实验教学体系

孔　毅　胡友彬

（解放军理工大学气象学院　南京　211101）

摘要：军队综合性大学作为我军新型院校体系的龙头和基石，承担着培养优秀人才和科技创新的双重重任。实验教学是课堂教学的重要组成部分，肩负着提升学员综合素质和创新能力的双重责任。近年来，我院以“体系化”与“宽口径”为基本内涵，加大“三性”实验的比例，在实验内容、实验方式与考核等方面对电子信息类专业计算机课程实验进行配套的改革，提高了学员的信息技术素质，取得了较为明显的教学效果。本文就实验教学改革的内容和对影响全局的一些问题进行了阐述。

关键词：实验　教育转型　创新

一、引言

随着面向21世纪教育教学改革研究和实践的深入，高等院校对实践内容和教学方法都在不断探索和改革，并已取得初步成效，这些探索主要体现在教育观念的更新、师资队伍的建设以及建立开放式实践教学模式等方面。

教育部在新的教育方针的阐述中，特别强调了“培养创新人才”的重要性，也明确提出了“创新能力的培养，已经成为高等教育的重要目的。要促进创新能力的培养，首先要在学生中强化创新意识，不断激发其创新的欲望”，“计算机课程教学在硬件技术系列要从对电路的认识开始，逐渐走向系统及其应用……计算机系统的认知、分析、设计和应用能力的训练以系统软件技术系列和硬件技术系列为主。除了课程中的实验外，还需要安排一系列的课程设计”。可见加强实践环节，培养面向系统，兼顾应用的创新人才是当今电子信息类专业计算机课程教学的一个主要的目标。

电子信息类专业是我院学科的重要组成部分，计算机课程是电子信息类专业的主体，在以往的实验教学中普遍存在下面几个主要问题：（1）实验室建设大多面向课程，口径窄，缺乏体系化；（2）条块分割，“中心化”落实不到位；（3）实验内容验证性偏多，“三性”实验数量不足；（4）管理机制不灵活，学员缺乏宽松的实验环境；（5）实验手段单一，实验技术不够先进。

对于军队综合性大学，目标定位在建设“综合性研究型”大学，而要将“综合性研究型”大学的建设落到实处，就要从教育思想、教学方法、教学手段上对学生进行综合训练，以培养其诸方面的能力。正如 CCC 2002（China Computing Curricula 2002，中国计算机科学与技术学科教程2002）提出的，对学员的知识能力可概括为“系统级的认识能力，理论和实践的能力，熟悉重复出现的概念，大型项目经验和适应性能力”，其中又强调了创新意识的培养，沟通技能、团队工作能力与实践能力的提高，并建议“鼓励学生去探索，激发他们寻求‘顶峰体验’的激情”。

因此，在实践环节教学上，就要以创新为主线，开设一些与传统的验证性实验有本质区别的综合性、设计性和研究探索性实践环节，突出“三性”实验，以此推进实践教学改革，强化学生的实践能力、系统分析与设计能力和自主创新精神。

二、基本思路与目标

近年来，我们根据转型需要，以培养任职能力为主要目标，注重学员创新能力和动手能力的培养，在学科设置、教学计划、教学内容和教员知识结构上都作了重大调整。根据新的培训任务的特点和受训学员的专业种类进行学科配置，教学计划和课程设置则依据受训专业和学员任职需要制定。由于学员在校训练时间相对较短，因此在课程设置上主要以目前部队现有技术和装备为主，同时也要有一定的超前性，在教学内容和教学方法上，以实践性教学为主，采用互动式的教学方法，力求课堂教学的高效率。

在教学内容的选择上，注重了最新技术的介绍，对于一些通用性的技术尽可能地与国际标准接轨，引进了一些国内外认可的专业教材和教学课件，让学员的专业知识在一个比较高的层次上得到提高。除了精心制定教学计划和选择课程体系外，我们还加大了教员知识结构的调整和转型。在以往学历教育为主的体制下，教师的基础性和专业性兼顾，一般专业特色不是很明显。随着教学对象的变化，迫切需要广大教师根据本专业教学对象的变化，选择相对应的专业课程，进行深入的研究和探索。在研究课程的同时，还需看准部队的实际需求，把课程教学与部队的实际需求结合起来，努力实现任职能力的提高。

在实验教学方面，突出设计性、综合性和自主创新性实验内容，即“三性”实验课。在实验资源配置上，需以体系化为主，不去简单地采用以往模块化的方法。在资源管理上突破条块分割，落实“中心化”思想。根据学科特点，突出应用，设置宽口径的实验体系，对于部队中标准化的型号系统或设备直接建立模拟实验中心，与部队的技术和装备相对应。经过精心选择和系统设计，我院电子信息类专业计算机课程具有“三性”的实验课程占总课程的90%以上，“三性”实验的学时占全部实验学时的60%以上，为培养学员的创新能力打下了坚实的基础。

在重视实验教学内容改革的同时，还必须十分注重实验室的体系建设。要最大限度地突破实验室部门所有、条块分割的状况，对实验室的总体布局进行合理的规划，站在全院的角度，按学科、实验室的功能和服务对象对现有的实验室进行适当重组和洗牌。该统的统，能进行“中心化”管理的实验室，就不要下放到具体小单位去管理，以提高实验室的管理层次，有助于实验室的专管共用，真正做到实验室管理的“四有”，即有学科方向对应，有合理的管理体制，有明确的功能和明确的责任人，从而使各个实验室的“责、权、利”做到充分统一。彻底打破有些共用实验室部门所有的弊端，让实验室的建设和发展走上与学科同步成长的路子。实验室的立项与建设，应以人才培养为出发点，在实验室建设的优化实用上下功夫，以教学和科研能用上的、用好的、用得多的为优先建设条件，发挥有限经费的最大效益。

实验技术手段的改进是实验教学改革的重要支撑，一般主要体现在加大信息技术的使用力度，突破传统的实验方式，采用远程实验和虚拟实验等方式。

三、组织与实施

为了加强实践能力和系统型创新人才的培养，从1999年开始，我们就对计算机课程实践性环节进行改革，旨在培养具有系统分析和设计能力的创新性人才。我们对计算机系统实践课程进行了整合与改革，建立了计算机硬件与系统综合实验室和计算机软件技术综合实验室，各个实验室包含若干课程的实验，这样的安排便于资源的合力调配和综合利用，形成“宽口径”和“体系化”的实验室运行架构，可以提高实验室运行的效率，使学员的知识结构更加完善，基础更加扎实，创新能力更强。在实验室的使用方式上，采用全新的机制，提出了开放式实践教学模式，其内容包括：

●“四个开放”的总原则　即开放的实践环境，开放的设计方法，开放的目标要求和开放的评价体系。

●“四个不限定”的思路　这就是不限定学生设计的总体结构，不限定学生具体实施设计的步骤，不限定最终的目标与验证方法，不限定学生实施自己设计的时间和地点。

●“个性化设计，多样化结果”的全新理念　打破了大家做统一的实验，得到统一结果的旧的实验模式，这虽然加大了教师的工作量，但它给了学生充分的自我发挥的空间。

实验室的这种运行机制，吸取了创新实践及采用科学工程化设计的思想。在这一新模式下，最大的好处是解决了以往知识体系被割裂和课程实验间相互重复的弊端。比如，我们开设的《计算机系统综合课程设计》，就从计算机体系结构的角度出发，充分融合计算机硬件和软件两大部分。硬件设计包括了系统软件分析设计和外围接口电路设计，软件设计融程序设计学和软件工程等重点内容。这门课程的传统实验只是解决某一方面的问题，学生很难有机会从整体上掌握计算机系统的设计，不利于学生全面理解计算机体系结构，更谈不上有所创新。

《计算机系统综合课程设计》在具体实施的时候，我们还非常注重对学生创新意识的培养，通过各种措施帮助与鼓励学生自主创新。首先，我们在课程标准中就明确地提出了鼓励创新。在课程设计内容中明确的指出，上述课程设计内容中非可选项目是课程设计的基本要求，必须达到；同时，从创新意识和探索精神培养方面考虑，鼓励学生超过该基本要求，提倡通过自主创新，完成更高层次的设计。内容的可选项只是作为自主创新中的一些新探索的提示，学生不受此限制，鼓励大家设计出技术更新、功能更强的系统。其次，在课程标准的考核要求中，强调了创新的重要性，在评分标准中与创新有关的项目占到总成绩的24%。

为了给学生提供一个益于创新实践的环境，在课程的准备工作中我们依据两个原则：第一，围绕相关的理论和专业知识安排一定时数的课内教学；第二，为实践课程自行设计了开放式的实验台，不定硬框框，给学生留有一定的发挥空间，为学生建立创新设计的软硬件环境。具体实施时，首先，我们制定了“四个开放”的总目标，即开放的实践环境，开放的设计方法，开放的目标要求和开放的评价体系。其次，提出了“四个不限定”的思路，即不限定学生设计的总体结构，不限定学生具体实施设计的步骤，不限定最终的目标与验证方法，不限定学生实施自己设计的时间和地点。教师在学生设计的过程中，不断地将计算机学科的新技术和新方法介绍给大家，积极引导和激励学生去完善自己的系统，提出更为新颖的设计方案，以强化学生的创新意识。从实际效果看，这些措施能激起学生强烈的新鲜感和好奇心，大多数设计小组都能程度不同的提出各种创新的思路。

对于通用性基础性实验课程，还要充分发挥虚拟实验系统的作用，以突破时空的限制。虚拟实验系统最大的长处在于能模拟真实实验中用到的实验器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境，并且提供网上实验管理功能。近年来，我们设计了《计算机网络》和《数字电路》两门课程的虚拟实验系统，通过校园网络进行实验要求发布、实验结果记录、实验报告提交、实验报告批改、成绩统计等功能，达到了真实实验教学的要求，节省了实验耗材，增加了学员训练的机会，提高了实验的效率。

另外我们根据课程需要，还高度重视教学科研成果向教学和实验内容的转化，提升专业课程实验的针对性和时效性，使实验课程常做常新。

教学与科研工作密不可分，没有创新性的科研成果，新的教学内容也就缺乏支撑。在制订教学计划和进行课程设置时，应梳理学科优势，把最新的研究成果引入课堂和实验室，启发学员思考，真正做到学以致用。在实验教学中，注意打破学科壁垒，删除陈旧内容，增加高新技术，吸收与国际通则接轨的标准和手段，对原课程实验及内容通过减、增、更新、融合等方法，重组整合课程及教学内容，组建新的教学体系和实践教学体系，实现与岗位需要的技能对接。

四、结束语

军队综合性大学是知识创新的基地，承担着推动军事科学技术向战斗力转化的时代重任。进入新世纪，新的军事变革日新月异，人才培养是军队建设事业发展的关键，新技术、新装备必须与高素质的人才结合起来，才能发挥出更强的战斗力。军队院校教育体制的改革和调整赋予军队院校更加繁重的任务，只有认清形势，改革和完善现有的军队院校实验教学体制，才能实现创新人才培养教育的目标。构建新的实验教学体系，涉及面广，没有前人的经验可循，只有经过不断摸索，开拓创新，才能走出一条具有特色的实验教学之路。

参考文献

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