開放式計算機實驗教學改革研究

摘要：開放式實驗教學是實驗教學模式的一種創新，已被國內外眾多院校采納和推廣，它對學生的實踐能力與創新能力的培養起到了促進作用。文章結合計算機網絡課程的實驗教學，分析目前實驗教學的弊端，介紹開放式實驗教學改革的思路，以哈爾濱師范大學計算機科學與技術專業的實驗教學改革為例，探討如何實施開放式實驗教學改革。

關鍵詞：開放式計算機實驗；實踐創新能力；教學改革

開放式實驗教學模式最早出現在部分國外知名大學，這些學校的實驗室采取24小時對外開放的運營模式，學生和老師可以隨時進入實驗室進行實驗活動。這種模式得到了國內很多高校的借鑒與推廣，開放式的實驗教學模式也是計算機實驗教學改革的重要方向，是提高教學質量和培養應用型創新人才的關鍵。目前，國內的教育部門已經出臺了一系列鼓勵開放式計算機實驗教學改革的政策和制度，從體制角度為開放式實驗教學的發展提供了條件。哈爾濱師范大學積極響應學校培養應用型人才的號召，在分析總結實驗教學經驗和教訓的基礎上，對開放式實驗教學進行了深入的研究和探索，總結了開放式計算機實驗教學改革的策略和具體內容。

1 計算機實驗教學現狀分析

計算機實驗教學是計算機應用類課程必不可少的補充課程，它的教學目標是深化理論學習、提高學生的動手能力和綜合素質。目前，我國高校計算機實驗教學存在一些問題，主要體現在6個方面：

1）課時不足，學生上機和思考的時間不足；

2）綜合性內容少，實驗內容大多是驗證和重復性的，綜合性和研究性的內容較少；

3）教學模式缺乏靈活性，計算機實驗教學的形式單一、方法呆板，缺乏激發學生興趣的要素；

4）設備落后，計算機技術的高速發展導致硬件需要不斷更新換代，學校的實驗環境已經不能適應技術發展的要求；

5）實驗教學管理體制不完善，缺乏統一的科學化管理制度，實驗資源很難得到統籌調配和綜合利用；

6）實驗教學師資力量薄弱，很多學校甚至沒有專門從事實驗教學的教師隊伍。

2 開放式實驗教學建設思路

開放式計算機實驗教學的核心思想是讓學生突破時間空間的限制，把靈活掌握理論知識、親自動手操作、培養創新意識作為實驗的根本目標。由此可見，開放式實驗教學是非常有利于培養應用型和創新型人才的，可以極大地激發學生的學習積極性，有效地利用教學資源，提高教學質量。開放式實驗教學改革的前提是轉化教學觀念，教師應該從知識傳授向能力培養進行角色轉化，學生則應該從被動學習向主動學習進行角色轉化。這里以計算機網絡課程實驗教學的建設思路為例來介紹開放式實驗教學改革的策略。

哈爾濱師范大學計算機網絡課程主要有“計算機網絡基礎”、“網絡工程”和“網絡管理”等課程。從課程結構上看，這幾門課是前后連貫和延續的，并且每門課程都有與之對應的實驗教學要求。從知識連貫性和技能延續性的角度出發，把網絡基礎實驗項目、計算機網絡工程實驗項目和網絡管理實驗項目整合起來，形成一個綜合性的開放式設計實驗項目。開放式計算機網絡課程實驗教學要突出綜合能力和工程實踐能力的培養。實驗教學的內容除了要涵蓋這幾門課程中所有的計算機網絡基礎和網絡管理課程的知識點外，還要把網絡工程課程的工程思想融入項目中。整個實驗項目基于建構主義理論，采用開放式的實驗教學形式，由學生自主選擇題目、制定方案和具體實施，最終提交能體現創新性和能力培養的科研小論文。

3 開放式實驗教學改革實踐

3.1教學觀念革新

傳統的實驗教學是一種驗證教學，即以重復課上的知識和技能為主，教師提供實驗指導書和實驗步驟，學生只能被動地接受實驗內容，機械地重復每個步驟然后提交實驗報告。在這種教學模式中，教師是教學的主導，學生處于被動地位，這樣很難調動學生的學習積極性。另外，由于設備和課時的限制，實驗教學一般采用分組的形式進行，這樣就很難保證小組內的每一個學生都親自操作和掌握教學內容。開放式實驗教學可以為學生提供充足的設備和時間，教學不再圍繞教學指導書展開，學生要融入實驗項目中積極思考和認真操作，突出了動手能力和思考能力的培養。

開放式實驗教學模式改革的核心就是觀念的轉變，教師和學生都要走出以往教師主導的教學模式。開放式的實驗項目是沒有固定的解決方案的，學生要自己去思考、分析和選擇解決方案，方案設計、實現和測試都是提高學生實踐創新能力的重要過程。開放式實驗教學之所以會比傳統的實驗教學效果好，就是因為進行了角色轉換，教師要把培養實踐能力和創新意識作為教學目標，把問題留給學生，讓學生主動思考和學習，自主完成實驗內容。

開放式實驗教學改革要求教師轉變觀念，從教師演示授課、學生重復驗證的陳舊教學模式中走出來。開放式實驗教學提倡學生為主、教師為輔的教學形式，不僅調動了學生的積極性，還可以有效地培養學生分析問題、解決問題的能力。開放式實驗教學是在教師觀念革新后展開的，同時教師在實踐開放式實驗教學的過程中也要不斷積累經驗，提高自身素質。

3.2實驗環境革新

開放式實驗教學有利于激發學生的學習積極性和個性化發展，對于教學質量的提高有很大幫助。為了保障開放式實驗教學的順利進行，必須要構建與之配套的軟硬件實驗環境，形成一套完善的管理制度和保障體系。哈爾濱師范大學的計算機網絡課程綜合實驗，使用了擁有先進技術設備的網絡實驗室，由專人負責實驗室的維護和管理。實驗室由路由器、交換機、防火墻、網管平臺和學生用機組成，學生可以在實驗室內完成實驗內容、復習課上內容、研發項目。網絡實驗室采用完全開放式的管理制度，對學生24小時開放，可以作為課程實驗、課程設計、網絡競賽、項目開發等活動的專業實驗室。開放式網絡實驗室的結構如圖1所示。

3.3買驗內窨革新

開放式實驗教學的內容從形式上可分為操作型、設計型、研究型和綜合型4種。根據哈爾濱師范大學應用人才培養教學改革的要求，網絡課程實驗的教學內容應精簡操作型實驗，加大研究型、設計型和綜合型的實驗比重。實驗教學內容要參考國內外知名院校的課程內容和權威性學術成果，保持每年20%以上的更新率，并在不斷補充和完善過程中形成網絡課程實驗教學庫。開放式實驗教學內容要為教學目標服務，教師要在教學過程中不斷完善教學內容，挖掘出可以深入思考或創新提高的內容，去除陳舊過時的內容。實驗教學內容要有針對性，突出綜合性、設計性和創新性，要循序漸進地展開，尋求課程之間的關聯點，這也是培養學生應用能力的關鍵。根據不同課程和項目分類確定計算機網絡課程實驗的教學內容，如表1所示。

3.4考核方式革新

實驗考核是實驗教學效果的主要體現形式，現行的實驗考核方式一般由一名老師負責學生的上機檢查。學生完成實驗提交實驗報告，任課教師根據學生的上機情況和實驗報告完成情況來給出實驗成績，這種考核形式不利于培養學生的實踐創新能力。開放式實驗教學突出設計類、綜合類和研究類的實驗內容，不能使用傳統的考核方式進行結果評價，必須采用與實驗內容相匹配的考核方式。

計算機網絡課程實驗根據教學內容設計了不同的考核方式，針對驗證類的實驗項目，一般采用現場抽查和批閱實驗報告的形式；對于設計類和綜合類的實驗項目，要求學生編寫需求分析、系統設計、編碼實現和安裝配置等過程的階段報告，在實驗完成后組織學生進行演示和互評；對于研究類的實驗項目，要求學生總結問題，提出解決方案，記錄每個方案的實驗步驟和數據，撰寫論文或報告。

4 結語

哈爾濱師范大學的開放式實驗教學改革優化了實驗教學的形式和內容，極大地激發了學生的學習熱情。新建的網絡教學實驗室優化了教學資源結構和管理制度，為培養復合型應用人才提供了良好的教學環境。下一步要在其他課程推廣開放式實驗教學模式，不斷深入研究相關的概念和方法，進一步提高教學質量和推進應用型人才培養教學改革步伐。

（見習編輯：劉麗麗；編輯：郭田珍）