基于能力培養的實驗教學體系的構建與實現

　　摘要：通過省級醫學信息技術實驗教學示范中心的建設，構建以學生能力培養為目標，實驗課程群、實踐平臺、實驗環境、成績評定和保障機制為支撐的“多層次、多形式、多內容”的實驗教學體系，并在實踐教學過程中組織實施，取得較好的效果。
　　關鍵詞：實驗教學；體系；能力培養
　　
　　實驗教學是實現高校人才培養目標不可缺少的組成部分，是將知識轉化為能力的重要環節。我校醫學信息技術中心于2004年被列為浙江省第三批普通高校基礎課實驗教學示范中心建設項目，將原物理、電子技術、計算機三大模塊實驗室的資源整合為17個實驗分室。總面積2 200多平方米，共有實驗設備1 300多臺套(件)，資產總額1 200多萬元。有專職實驗技術人員8人，兼職實驗技術人員8人，負責全校各專業本科生計算機公共基礎課程、計算機專業課程以及信息技術類課程的實驗教學和科研任務，承擔多元化的課外實踐活動的組織與實施，年均實驗總課時數達70萬學時以上。
　　在醫學信息技術實驗教學示范中心建設過程中，經過2次人才培養方案的修訂，逐步構建起以能力培養為主線，以“五個一”(一個獨立開設的實驗課程群、一個創新實踐平臺、一個全方位實踐環境、一套評定實驗成績方法、一個制度保障機制)為支撐，由“三個多”(多層次、多形式、多內容)組成的實驗教學體系[1]。
　　1實驗教學要以學生能力培養為核心
　　2005年，我們針對計算機專業實驗教學中存在的諸如“重理論、輕實踐”，實驗課作為理論課的附屬，理論課時多，實驗課時少等弊端，對計算機專業人才培養方案進行了第一次修訂，不僅加大了實驗課時的比例，把原來實驗課時數占總課時數的15%提高
　　到26%，獨立開設3門實驗課程。而且同年我校與杭州市第一人民醫院共同建立了臨床信息系統實驗室，成立了學生創業園，建立了10多家校外實踐教學基地，為學生能力培養搭建了平臺。
　　修訂后的人才培養方案在執行過程中，我們感到實驗教學與理論教學之比仍偏低，特別是由于綜合性、設計性、研究創新性實驗少，使得實驗教學的效果與學生能力培養的目標有一定差距，實驗教學作為對理論的補充、深化和發展的作用發揮得不夠。再加上實驗教學方法沒有擺脫傳統的“預習—講解—實驗—報告”模式，阻礙和制約了學生學習興趣和實踐能力的培養。同時由于學校從教學科研發展需要出發，對引進高層次人才比較重視，對實驗技術人員補充不足，由此造成青黃不接，導致實驗教學管理力量薄弱，管理手段不能滿足實驗教學需求，嚴重影響實驗教學效果。如何在人才培養目標中體現能力培養是我們一直探索與實踐的課題。
　　2以“五個一”為支撐，構建“三個多”的實驗教學體系
　　2.1 “三個多”(多層次、多形式、多內容)的實驗教學體系
　　實驗教學是實現知識與能力相結合、理論與實踐相結合，掌握專業技術，提高專業技能的重要手段。我們結合省級實驗教學示范中心的建設和多年的探索與實踐，構建了以“五個一”為支撐，由“三個多”(多層次、多形式、多內容)組成的實踐教學體系，為培養具有中醫藥和生物醫藥學背景、兼顧通用的計算機應用型人才起到了重要作用。
　　1) 多層次。
　　多層次就是將實驗教學與理論教學同步，與能力培育同步，把實驗教學分為多個層次，由低到高呈金字塔型，將能力培養分為基本能力、專業能力、bUhkaNRIPtL0jxE3aV0YSw==綜合能力和創新能力四個層次，如圖1所示。
　　圖1實驗教學能力培養層次
　　基本技能訓練主要是基礎應用能力和基本技能培養。培養學生掌握本專業的基本操作技能，增強學生對專業知識的感性認識，對所學課程的基礎理論有比較深入的理解，以信息類、物理類基礎課為主，實驗內容所涵蓋課程有：大學計算機基礎；大學物理；數字電路基礎；C程序設計基礎；面向對象程序設計；VB程序設計；微機接口與匯編語言；Java程序設計基礎等。
　　專業能力訓練主要是專業技能訓練。在學生具有一定的專業基本知識和理論水平以后，進行專業課程的課程設計以及該專業課程所必需具備的專業能力或操作技能。實驗內容所涵蓋課程有：計算機組成原理；單片機原理與應用；計算機網絡；數據庫系統原理；計算機圖形學基礎；ORACLE基礎；操作系統；數據結構與算法；計算方法；軟件工程等。
　　綜合能力訓練則是綜合設計能力的訓練，以綜合課程設計為主。旨在培養學生本課程及其相關課程的綜合能力和綜合知識的應用能力。訓練內容不僅涉及本課程的知識綜合，而且還涉及相關課程或多門課程的綜合知識。體現思維方式、知識應用、解決問題的綜合性。實驗內容涵蓋課程有：計算機網絡；網站建設與管理；數據庫開發實踐；醫學數字圖象處理；虛擬儀器設計；醫療儀器原理應用；JAVA程序設計與案例；信息系統設計等。
　　創新能力訓練以培養學生科學研究的思維方法、科學研究能力和創新意識為目標，以課題組為組織形式，以科研實踐為主題，讓學生直接參與教師的科研課題，較系統地掌握從科研選題、方案論證、文獻查閱、系統設計、系統實現，撰寫論文、報告與答辯、結題等全過程的各個環節。感受科學研究的全過程，得到獨立科研能力的鍛煉，學到更多書本以外的知識。涉及課程和項目有：網絡設計與工程；WEB程序設計；嵌入式系統；課程設計；程序設計競賽；科研項目開發；畢業設計等。
　　2) 多形式。
　　包括課內實驗、課外實驗、課程設計、畢業設計、獨立實訓課程、學科競賽、科研課題、應用項目開發等多種實踐形式，涵蓋硬件實驗，軟件實驗，硬件模擬實驗，軟件模擬實驗，綜合軟、硬件設計、教師現場授課與指導，開放式自主學習與實踐，課外科技指導，學生興趣小組以及校內、外項目開放等。學生不僅可預約獨立進行實驗、參與教師課題的研究性實驗，而且可在實驗室進行學生課外科技活動及自主研發等，還可利用實驗教學中心網絡教學平臺實現各類實驗教學課件網上瀏覽，實驗課程教學資源的學習以及有些課程的虛擬仿真實驗。通過構建虛、實結合的教學環境，滿足學生自主性和個性化的學習方式。
　　3) 多內容。
　　包含教學大綱規定、課題設計指定、學習興趣小組、教師指導、學科競賽、大學生第二課堂、畢業設計、工程訓練、科研課題、畢業實習等諸多內容。特別是畢業設計和畢業實習，鼓勵學生到校外實訓基地或有就業意向的企業實習并選擇實習單位實際項目作為畢業設計課題，實現“畢業實習—畢業設計—就業”一條龍。同時采取校企雙方聯合指導方式，達到了較好的人才培養效果，既密切了校企關系，培養了學生的綜合能力；又使本校指導教師的業務水平得到了實際鍛煉和提高。
　　2007年，我們進行了第二次人才培養方案的修訂，并根據其要求組織教師重新編寫了40多門課程的實驗教學大綱和13門課程的實驗指導書，修訂后的實驗教學大綱，使實驗教學內容涵蓋基礎性實驗、綜合設計性和研究創新性實驗，在總數為350多個實驗項目中，基礎性實驗占34.6%，設計性實驗占30.1%，綜合性實驗和研究創新性實驗(含課外)占35.3%。形成從低到高，從基礎到前沿，從接受知識型到培養綜合能力型的逐級提高。
　　2.2實驗教學體系以“五個一”為支撐
　　1) 一個獨立開設的實驗課程群。
　　改變實驗教學依附于理論教學的傳統觀念。對實驗教學進行總體設計，作為一個整體來統一考慮，打破單純的為驗證理論而開設實驗課的實驗教學模式，盡可能多地獨立設立實驗課程并單獨記學分，每1個學分安排34學時的實驗課時，做到實驗教學與理論教學相對獨立。同時注意課程前后之間的聯系，循序漸進，構成一個由淺入深，螺旋上升的、具有內在聯系的有機整體。增加了必做實驗和選做實驗，學生可根據興趣，在完成“規定動作”的基礎上，完成若干“自選動作”，使不同層面的學生都在實驗中提高了能力，避免了優等生“吃不飽”，后進生“吃不了”的現象[2]，為后續的可持續發展的打下堅實的基礎。在2007級教學計劃修訂中，把實驗獨立開設實驗課程群由原來的3門擴大到13門。理論課時數與實驗課時數比例分別為57%和43%，實驗獨立設課的13門課程是：大學物理實驗、計算機科學導論實驗、數字電路基礎實驗、計算機原理實驗、C程序設計實驗、數據結構與算法實驗、計算機網絡基礎實驗、面向對象程序設計實驗、數據庫原理實驗、單片機與嵌入式系統實驗、虛擬儀器設計實驗、Java程序設計與案例實驗、Delphi程序設計與案例實驗，獨立開設的實驗課程群極大地促進了學生工程實踐能力的提高。
　　
　　2) 一個創新實踐平臺。
　　醫學信息技術中心以下轄的創新實踐基地——學生創業園為依托，通過校內外各類科技競賽活動和學生參與教師科研項目開發以及校外應用項目開發等，使學生得到實際參與項目開發能力的鍛煉。計算機專業有60%的學生參與了創業園的各項課外科技活動，通過學生自我管理和組織申報了多項學生科研項目，這些項目均涉及醫藥衛生領域的計算機技術應用。近三年，計算機專業的學生受到立項資助的科技項目有60項，其中省級項目25項，獲得省級以上獎勵20余項。學生科技創新能力明顯提高。
　　3) 一個全方位實踐環境。
　　(1)2005年由我校與杭州市第一人民醫院共同建立的臨床信息系統實驗室，可常年安排20位學生實習，為培養具有醫學背景的信息化人才搭建了一個全方位實踐環境。從而有效地將教學、科研、學生實習以及醫院第一線用戶需求緊密結合起來，初步實現科研面向市場、產品面向客戶的良性組合。實現院校與醫院的優勢互補和雙贏之目的。迄今已開設了五期醫藥衛生信息化建設培訓班，有230余名學生參加了培訓，并有60余名學生假期進入臨床信息系統實驗室參加杭州市第一人民醫院信息化項目開發實踐。
　　(2) 為計算機及其相關專業的課程設計提供開發環境，課程設計不僅能提高學生綜合應用知識和軟件開發的能力以及文檔寫作能力，而且為以后的畢業設計和畢業論文寫作奠定良好基礎。信息技術學院每年暑假對即將進入大三的學生進行為期兩周的集中式課程設計，學生每2～4人為一組，從網上選擇課程設計題目(課程設計題目數大于學生最小分組數)，在指導教師的指導下完成難度不同的課程設計，由學院組織課程設計成果答辯，從設計思路、主要技術手段、成果運行演示和回答問題等綜合考慮，按優秀、良好、中等、合格記入專業勞動成績考核表納入本科教學培養方案，學生得到了項目需求分析、設計、編程調試、操作使用文檔撰寫等方面實際訓練。暑期課程設計實行3年來，學生實踐能力提升效果顯著。
　　(3) 數字化校園網為實驗教學搭建了高效平臺。90%課程的教案、課件、實驗案例，實驗指導手冊、實驗內容及要求、網絡教學等資源上網。與實驗教學相關信息及時在網上公布，從開放實驗項目的發布、選題、實施、實驗的預約、成績的查詢、實驗報告的提交到利用BBS討論區，及時回答和解決學生的疑惑或提供實驗指導，促進了實驗教學質量不斷提高。
　　(4) 全方位開放實驗室。實驗室開放要求包含時間開放；空間開放；內容開放；資源開放[2]。為學生提供更多的實驗時間，補充和延伸計算機知識的鞏固與提高，使學生知識面得到擴充，能力得到提高。實驗室開放采用集中和隨機開放相結合，以集中開放為主，開放采用網絡化管理，學生可根據自己的時間進行網上預約，實驗教學中心指派教師定時輔導。
　　4) 一套評定實驗成績方法。
　　對學生實驗成績考核采用多層面、多方式和多標準的形式。如實驗技能的考核方法、采取在一定時間內完成某個實驗項目、小課題、方案設計、論文等，使考試成為一個繼續學習的過程。更多地通過課程的實驗和成果來考核，鼓勵在實驗中創新。同時考試與教學過程的階段考察(作業、實踐、項目訓練、隨堂測驗)相結合，并確定階段成績占課程總成績的比例，重點考核學生運用所學知識解決實際問題的能力。
　　對學生實驗成績的考核有以下三個方面。
　　(1) 每次實驗對學生從實驗理論、實驗態度、操作技能、實驗報告以及到課情況給予正確的、客觀的評價，通過一定的權重，相加后形成單次成績，單次成績匯總后則作為平時實驗成績，占總成績的50%。
　　(2) 期末考核成績，要求學生獨立完成課程或項目的設計報告，考查學生的文字表達能力、信息處理能力、實踐動手能力和創新能力，這方面所占成績比重為50%，對于有所創新的學生，成績從優。
　　(3)項目考核：如《信息系統設計》就是采用項目考試法，要求學生設計一個規模較小的信息系統(從給定的項目中選擇，也可自擬)，用結構化系統分析方法進行系統分析、系統設計和系統實施。信息系統開發完成后進行答辯，授課教師根據學生設計開發的信息系統功能、運行演示、答辯情況及提交系統相關文檔資料評定成績。
　　5) 一個制度保障機制。
　　(1) 鼓勵有經驗的教師擔任實驗課教學任務，并且在工作量計算、職稱評定等方面都給予優惠。為了
　　提高實驗教學中心教師的業務水平，積極鼓勵實驗教師進行科研活動。
　　(2) 加強制度化建設，在運行機制上，實現資源優化整合，加強統籌管理，做好全方位的服務工作。通過建立健全各項規章制度，規范實驗室常規管理，實驗設備日常管理，責任到人。
　　(3) 嚴格考核制度，實驗人員的考核包括定性考核、定量考核以及其他工作考核三部分，使干得好與壞、多與少、干與不干，區別開來，形成一種積極向上的良好氛圍。
　　3結語
　　我們圍繞以能力培養為主線、構建以“五個一”為支撐，由“三個多”組成的實驗教學體系，為培養“Computer+X”的具有醫藥學背景知識的應用型人才發揮了重要作用。學生在學習中實驗，在實驗中學習，工程實踐能力和綜合創新能力提升明顯。近年來，學生在全國及浙江省大學生程序設計競賽、大學生挑戰杯競賽、多媒體競賽、大學生數學建模競賽等各類競賽中，獲獎60余項次。1人取得系統分析師證書，200余人通過了全國計算機技術與軟件專業技術資格(水平)考試，取得了網絡工程師、軟件設計師、數據庫工程師、軟件評測師等中級水平資格認證。先后有30余名畢業生被浙江大學、華東師范大學等重點高校錄取為研究生，學生就業率連續多年超浙江省平均水平。
　　參考文獻：
　　[1] 劉興順. 計算機實驗教學的“四個三”教學模式[J]. 計算