面向“三基”的實驗教學中心建設與體會

孫建國, 胡今鴻, 王曉迪, 武俊鵬

(哈爾濱工程大學 a. 計算機科學與技術學院； b. 實驗室資產與管理處， 黑龍江 哈爾濱 150001)

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面向“三基”的實驗教學中心建設與體會

孫建國a, 胡今鴻b, 王曉迪b, 武俊鵬a

(哈爾濱工程大學 a. 計算機科學與技術學院； b. 實驗室資產與管理處， 黑龍江 哈爾濱 150001)

實踐人才培養(yǎng)是國家高等教育的重要任務，實驗教學中心作為實踐人才培養(yǎng)的重要場所，得到了各級高校的重視。為了進一步提高創(chuàng)建人才培養(yǎng)的質量，本文以哈爾濱工程大學實驗教學中心、虛擬實驗教學中心的人才培養(yǎng)手段和模式為切入點，系統(tǒng)地介紹了創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和特色手段，闡述了計算機科學與技術專業(yè)“大學計算機基礎教育基地、大學生科技創(chuàng)新基地以及工程實踐能力培養(yǎng)基地”三位一體辦學目標的實現過程。實踐表明，三位一體的實驗教學中心建設理念有助于提高當前大學生的實踐能力和思維意識，與社會需求緊密結合，提高人才培養(yǎng)質量。

實驗中心； 實踐能力； 人才培養(yǎng)； 教學改革

0 引 言

實驗教學中心是遵循人才培養(yǎng)規(guī)律而應運而生的，資源集中且最佳配置的實踐人才培養(yǎng)場所。計算機科學與技術學院計算機實驗教學示范中心于2012年12月獲批工業(yè)和信息化部重點建設部及實驗教學示范中心，為保證順利完成建設任務，中心充分發(fā)揮效能，注重提高教育教學質量，提高學生工程實踐能力，提高專業(yè)學術聲譽，提高服務教學科研能力[1]。實驗教學中心是工程實踐人才培養(yǎng)的重要載體和支撐環(huán)境，按照國家級實驗示范中心標準積極組織和建設，我們將努力打造成合格的開放式實驗教學服務基地、計算機技術創(chuàng)新基地以及工程實踐人才培養(yǎng)基地。

1 實驗教學中心發(fā)展現狀

實驗中心經過多年建設,已經形成了規(guī)范化的運行體系和先進的教學理念。

中心實驗教學總結出了8字實驗教學理念：三化結合，四個并舉。“三化結合”，即“軟硬件一體化、實驗平臺綜合化、實驗內容系統(tǒng)化”；“四個并舉”，即“工學并舉、教研并舉、點面并舉、建改并舉”[2]。

在實驗中心建設中，總結出“一個目標，兩個統(tǒng)一，三個注重，四項改革”的工作指導思想。

(1) 始終圍繞“一個目標”。即借鑒和吸收國內外教育教學改革的理論與實踐經驗，以培養(yǎng)具有科學思維、探索精神、創(chuàng)新精神、實踐能力和科學態(tài)度的高層次精英人才為目標。

(2) 努力實現“兩個統(tǒng)一”。即分層次、多元化實驗教學平臺與運行管理機制協調統(tǒng)一，兩者相互依托，將科研實驗室資源有效納入管理體系，實現科研成果與創(chuàng)新實驗項目的直接對接；推薦拔尖學生進入科研實驗室從事科學研究，提升學生的科學研究能力；課內外一體化實驗教學過程實施與實驗教學效果和中心建設成效協調統(tǒng)一，兩者相輔相成。將科研成果轉化為教學內容，將科研方法轉化為實驗手段，促進學生的科學研究熱情和創(chuàng)新思維。

(3) 認真做好“三個注重”。為了實現“兩個統(tǒng)一”，在實驗教學改革過程中，認真做好三個注重，即理論教學注重基礎；實驗教學注重能力；創(chuàng)新教育注重個性。不斷推動理論教學與實驗教學的統(tǒng)籌協調[3]。

(4) 統(tǒng)籌推進“四項改革”。① 實驗教學環(huán)境的改革，不斷優(yōu)化教學資源，營造計算機文化氛圍。② 實驗教學內容的改革，強化實踐教學內容的基礎性、綜合性和設計性。③ 實驗教學方法和手段的改革，以提升大學生實踐能力和創(chuàng)新能力為根本出發(fā)點。④ 實驗教學管理模式的改革，堅持實驗教學資源的專管共享和資源整合。

2 實驗教學整體情況

為實現部級實驗教學示范中心的建設目標，圍繞“三基”實驗教學中心建設工作，我們對實驗教學理念、方法、手段進行了改革和探索。

(1) 教學理念與改革思路。進一步梳理思路，凝練目標：實驗教學中心是工程實踐人才培養(yǎng)的重要載體和支撐環(huán)境，為此，哈爾濱工程大學計算機實驗教學中心的發(fā)展定位是：按照國家級實驗示范中心標準積極組織和建設，將實驗中心打造成合格的開放式實驗教學服務基地、計算機技術創(chuàng)新基地以及工程實踐人才培養(yǎng)基地[4]。

統(tǒng)一思想，充分肯定實驗教學的育人作用，修訂人才培養(yǎng)方案；堅持實驗教學與理論教學統(tǒng)籌協調。

為體現實驗教學以培養(yǎng)能力為核心的實驗教學觀念，經過多年的教學實踐，結合自身情況，中心在實驗教學方面堅持“寬口徑，厚基礎，重創(chuàng)新，強能力”，強調“三化結合，四個并舉”的實驗教學理念，堅持“格物窮理，知行合一”的發(fā)展方針。

(2) 教學體系與教學內容。“以能力培養(yǎng)為核心的教學體系”：建立與理論教學有機結合，以能力培養(yǎng)為核心，分層次的實驗教學體系，涵蓋基本型、綜合設計型、研究創(chuàng)新型實驗。

從提高學生的綜合素質、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力的教學思想出發(fā)，提出“培養(yǎng)創(chuàng)新人才，‘三化’結合的計算機硬件與軟件實驗教學體系；服務船海特色專業(yè)，以‘2+X’為模式的計算機基礎實驗教學體系，堅持四個并舉”[5-6]。

教學內容注重傳統(tǒng)與現代的結合，與科研、工程和社會應用實踐密切聯系，融入科技創(chuàng)新和實驗教學改革成果。以國家工程實驗室、國家工程實踐教育中心、校企聯合實驗室為依托，進一步提高科研教學的相互融合。① 教學大綱體現指導思想，教學安排適宜學生自主選擇。② 實驗教材改革創(chuàng)新，有利于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和自主訓練。③ 教學思想注重探索精神、科學思維、實踐與創(chuàng)新能力。④ 課程設置注重理論與實踐統(tǒng)籌協調。⑤ 實驗內容實現分層次，綜合設計型、研究創(chuàng)新型。

(3) 教學方法與教學手段。堅持“以學生為中心”的教學理念，在實驗教學中得到真正落實，強調教師在項目、手段、方案、配置方面的主動設計在指導方式和學習方式上處處體現以學生為中心。① 學生自主選擇：課程層次、項目和內容、方案和儀器、時間。② 教師主動設計：實驗項目、方案和路線、手段和配置。

鼓勵教師開展實驗技術研究，優(yōu)化實驗項目和實驗方案，啟迪學生科學思維和創(chuàng)新意識，重視四個主動：發(fā)現、提出、思考、探索。

不斷改進實驗教學方法，建立以學生為中心的實驗教學模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學習方式。

實驗手段的現代化，內容與形式、途徑的多元化，融合多種方式輔助實驗教學(見圖1)。

建立多元實驗考核方法，統(tǒng)籌考核實驗過程與實驗結果，激發(fā)學生實驗興趣，提高實驗能力。

(4) 教學成果與教學效果。積極開展學院的實驗課程評價，專業(yè)覆蓋面廣，實驗開出率高，教學效果好。鼓勵教師靜心教學，重視學生的實驗課程評教[7]。

完善實驗教學型教師系列的崗位考核體系，將實驗教學成果納入考評體系，要求教師申報并承擔省部級以上教學改革項目，發(fā)表高水平實驗教學論文，撰寫出版國家級規(guī)劃實驗教材，做到“知識好、能力強、成果多”。結合崗位分級、職稱聘任，細化實驗教學中心崗位評聘條件，提升實驗教學隊伍的教學成果。

圖1 虛擬實驗教學平臺得到廣泛應用

3 “三基”實驗中心的建設思路[8]

(1) 開放式實驗教學服務基地。儀器設備先進、資源共享、網絡化、智能化管理，教學體系完備，實驗教學成果突出，具有輻射示范作用；

(2) 計算機技術創(chuàng)新基地。優(yōu)質實驗教學資源整合，仿真、虛擬實驗教學輔助系統(tǒng)，科研教學相互促進，提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力；

(3) 工程實踐人才培養(yǎng)基地標準。管理體制機制革新，企業(yè)參與人才培養(yǎng)工作，創(chuàng)新性的實驗教學手段，提升學生的科學研究水平和工程素養(yǎng)。

堅持“一個核心，兩個注重，三化結合，四個并舉”的建設思路：① 一個核心。以“建設符合國家級標準的計算機實驗教學示范中心工作”為核心，強化實踐育人的核心作用，努力形成布局合理、開放共享的計算機專業(yè)實驗教學平臺，培養(yǎng)優(yōu)秀的本科專業(yè)人才。② 兩個注重。實驗教學注重能力；創(chuàng)新教育注重個性。整合優(yōu)質實驗教學資源，建立有利于培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力的計算機實驗教學大平臺。③ 三化結合。軟硬件實驗環(huán)境一體化、實驗平臺綜合化、實驗內容系統(tǒng)化。加快實驗教學改革，探索創(chuàng)新性實驗教學模式，全面提高教學水平和實驗室使用效益。④ 四個并舉。工學并舉、點面并舉、教研并舉、建改并舉。理論與實踐相結合、相促進，堅持專管共用的管理模式，實現網絡化、智能化管理；進一步提升網絡化實驗教學和實驗室管理信息平臺的服務能力，進一步提升網絡輔助教學系統(tǒng)的應用效益。

(1) 計算機硬件系列精品課程群建設。 大力推進教材、多媒體課件、視頻教學資源、教學網站、創(chuàng)新型實驗項目等多個內容的計算機硬件系列實驗一體化教學改革工作[9]。

著力強化對于實驗教材、實驗項目開發(fā)、視頻教學資源和教學網站的建設與研究工作。為申報省級、國家級實驗教學成果獎做努力。

(2) 計算機技術創(chuàng)新平臺建設。穩(wěn)定發(fā)展面向ACM程序設計、信息安全、計算機軟件、物聯網技術以及機器人技術四個方面的計算機創(chuàng)新實踐教學體系建設，統(tǒng)籌創(chuàng)新實踐教學資源，設立創(chuàng)新實踐指導委員會，負責計算機技術創(chuàng)新的經費、課程以及創(chuàng)新能力評價等工作。

(3) 計算機軟件實驗分支教學體系建設。設立計算機軟件實驗教學課程組，統(tǒng)籌計算機軟件系列實驗教學內容，開展實驗項目和實驗課程評定，優(yōu)化課程資源，形成與計算機硬件相呼應的實驗教學分支體系。

(4) 崗位聘任與師資隊伍建設。以校實驗教學型教師崗位分類文件為指南，進一步明確實驗教學中心的人員需求和崗位設置，按崗定責，擇優(yōu)遴選，明確崗位責任和利益。

加大引進青年教師，從事實驗教學工作和實驗技術研究工作。在實驗教學型教師的職稱評定和業(yè)績考核環(huán)節(jié)，進一步明確相關內容，提出符合實驗教學中心發(fā)展的二級指標和要求。

(5) 特色實驗教學平臺建設。面向物聯網工程等新興專業(yè)，結合國家工程實踐教育中心，開展特色實驗教學平臺建設，集實驗教學活動、前沿技術展示、學生科技體驗為一體。作為申報國家級、省級教學成果，示范輻射的一個突破口，進行重點建設[10]。

4 “三基”實驗中心的實施步驟

經過近5年的建設，實驗中心整體運行情況得到很大提升，未來的建設方向擬分為四步驟：

(1) 計算機實驗教學大平臺建設，堅持功能集約與輻射示范相結合的原則，強調“綠色實驗室“建設理念，形成安全、節(jié)約、開放的實驗室管理運行氛圍，加大人性化建設力度。

(2) 進一步完善計算機實驗教學中心運行監(jiān)控保障制度，實現視頻全覆蓋，人員全紀錄，設備全備案的模式，確保實驗資產安全、運行安全以及使用高校。

(3) 進一步完善實驗教學改革成果與業(yè)績考核的掛鉤制度，推動實驗教學人員教研熱情，催生高質量的實驗教學成果。

(4) 進一步加強KAQ模式[11]下的培養(yǎng)體系建設，以課程為抓手，逐門課程論證和討論，設立實驗中心課程建設指導委員會，聘請專職教師、教學督導以及管理人員共同開展精品課程建設。

與此同時，針對實驗教學理念，堅持“服務性、開放性、基礎型以及示范性”的建設方針，凝練教學理念，注重頂層設計，開展先進實驗教學理念與建設經驗的總結與宣傳，積極組織和申報各級各類實驗教學研究改革項目。

針對實驗教師隊伍，強調實驗教師的職業(yè)生涯規(guī)劃與實驗教學中心發(fā)展的內在聯系，以崗定責，明確教師責任，以責任促業(yè)績，以業(yè)績論成績，共同推動實驗中心發(fā)展，同時，將師資建設以及水平提升作為實驗教學中心的重點工作，納入發(fā)展規(guī)劃之中。

針對實驗教學體系，開展實驗教學分級分類座談，聽取教師、督導和學生的意見和建議，進一步梳理硬件、軟件、創(chuàng)新實踐實驗教學體系，優(yōu)化實驗項目，拓展實踐空間，為學生提供優(yōu)質的實驗教學資源。

針對實驗室管理與運行，繼續(xù)完善提升網絡門戶及網絡化管理水平，堅持實驗室全面開放并制定考評體系，堅持以崗定責，人員到崗的聘任及管理模式。

5 “三基”實驗中心的具體措施

經過一年多的建設工作，實驗中心建立了明確的發(fā)展方向，在很多方面獲得了寶貴的經驗。

(1) 完善實驗教學評價，提高實驗教學質量。深化實驗課程過程管理評價體制，對實驗項目設計、實驗過程指導，實驗課程考核提出多種考核指標，制定相應的獎懲機制。在保持多元化新型實驗成績考核方式的基礎上，豐富課堂教學方式。建立督學聽課查課制度，對實驗教學形成推動合力，全面提高實驗教學質量。

(2) 加大實驗教學培訓，提高實驗師資水平。提高嵌入式為主線的硬件實驗實踐技能培訓，同時重視計算機軟件實驗教學，積極謀劃和鼓勵教師參加各級各類專業(yè)實踐教學培訓[12]，增長見識，豐富知識結構；以實驗教學研討為契機，為老師校外培訓和訪問交流創(chuàng)造機會，從整體上提高教師的授課能力。

(3) 促進實驗教學研究，催生實驗教學成果。圍繞人才培養(yǎng)模式、教學手段方式以及實驗室設備研制三個方面，開展實驗教學研究。形成分級分類的個性化培養(yǎng)模式，結合已創(chuàng)建的創(chuàng)新人才培養(yǎng)實驗班，開展層次分階的實踐人才培養(yǎng)模式。在教學手段方式上，堅持指導與自主相結合的教學模式，繼續(xù)發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，提升課程品質和教學效果。鼓勵老師開展虛擬實驗設備、軟硬件實驗平臺以及智能信息化實驗管理平臺的研制工作。

(4) 確保實驗經費投入，提高環(huán)境建設水平。進一步實現對于實驗中心硬件環(huán)境的升級改造，對陳舊設備進行適時更新，并按照新的人才培養(yǎng)方案和實驗課改需求，新增實驗設備；在實驗中心運行管理方面，繼續(xù)開展數字化運行模式[13]，實現監(jiān)控工程、管理制度到人員考勤、業(yè)績評價為一體的運行管理體制，全面提高中心的整體環(huán)境建設水平。

(5) 加強國際國內聯系，提升輻射影響范圍。繼續(xù)提高實驗中心的社會服務智能，同時，積極開展以實驗教學中心為主體的教學研討與學術交流活動，提升中心的社會影響力；組織中心教師進行廣泛的科學調研，進一步提高中心成員的思想認知和管理水平。

6 “三基”實驗中心的建設成效

(1) 依托“中心”實驗課程建設，形成以“數字邏輯實驗”精品課程和“可編程技術實驗”、“計算機組成原理實驗”、“嵌入式系統(tǒng)課程設計”為代表的計算機硬件精品課程群。

(2) 自示范中心獲批建設以來，中心教師各級實驗教學研究立項42項，其中，省部級以上立項5項，獲獎3項，2011年獲國家多媒體課件競賽一等獎3項。中心教師累計出版教材19部，自編實驗教材與講義9部，發(fā)表學術論文共83篇，實驗教學改革相關論文38篇。自制實驗設備9項。

(3) 自2010年學校年度教學表彰獎勵中，我中心先后有1人獲校“十佳”優(yōu)秀主講教師稱號，有6人獲校優(yōu)秀主講教師，有1人獲校最受學生喜愛教師。共獲得優(yōu)秀主講教師二等獎4人次，優(yōu)秀主講教師三等獎8人次，教學研究評價二等獎1人次。

(4) 中心先后組織了全國計算機專業(yè)教育研討會，計算機專業(yè)教學指導委員會、黑龍江省信息產業(yè)廳、全國10余所高校教師參加了會議。會議就專業(yè)建設、實驗教學、創(chuàng)新人才培養(yǎng)等人們關注的問題展開研討。對于中心建設效果及運行情況給予了充分的肯定，發(fā)揮了示范輻射作用。中心在教育部計算機嵌入式專委會進行典型發(fā)言，系統(tǒng)地介紹了“三化結合”硬件教學理念的設計思路和實現效果。

目前，接受委托承辦的學生競賽67次，服務其他高校學生總數50余人，政府主管部門委托培訓5 500人次，為社會行業(yè)服務的其他培訓達7萬人次。

中心熱情接待國內外高校教師、專家學者參觀，每年接待參觀人員200余人次，在2012年全國實驗室高校與創(chuàng)新工作會議期間，共接待18所高校50余位代表，提高了中心的知名度，建立了廣泛的合作聯系[14]。

2011年9月，由教育部高等教育司主辦的高校實驗室開放和大學生科技創(chuàng)新工作現場交流會，教育部高等教育司司長、工業(yè)和信息化部人事教育司副司長、省市教育部門及學校有關領導、全國160多所高校400余名實驗室管理部門相關負責人和教師代表出席了這次會議。會議期間，與會代表參觀了我中心并認為：中心在課內外一體化實驗環(huán)境建設，引導學生開展課外科技活動，培養(yǎng)優(yōu)秀的學生科技創(chuàng)新團隊[15]，承辦學科賽事方面作出了卓有成效的工作。

7 結 語

多年來，實驗中心的“三基”建設成果顯著，大批學生經歷了靈活多樣的創(chuàng)新能力培養(yǎng)經歷，獲得了學術保研或者個性化保研資格，得到了更多的深造機會，具有更好的競爭優(yōu)勢和動手能力。此外，從創(chuàng)新中心走入社會工作崗位的畢業(yè)生，在多次用人單位調研中都獲得了用人單位的好評，滿意度高。人才培養(yǎng)質量再一次證明了“三基”建設的理念和成果，為后續(xù)實驗中心的示范性建設規(guī)劃奠定了基礎和條件。

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The Construction of Experimental Teaching Center of the "Three Bases"

SUNJian-guoa,HUJin-hongb,WANGXiao-dib,WUJun-penga

(a. Department of Computer Science and Technology; b. Department of Property and Management of Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

It has an important task on the practical personnel training in higher education, also, as an important place for the cultivation of practical talents, it got the attention from all kinds of colleges and universities during the establishment of experimental teaching center. In order to further improve the quality of the cultivation of talents, this paper takes the experimental teaching center of Harbin Engineering University, the training method and mode of virtual experiment teaching center as the breakthrough point, and systematically introduces the training mode and characteristics of innovative talents, expounds the realization process of "university computer basis education base, scientific and technological innovation base and engineering practice ability training base". The practice shows that the construction of the experimental teaching center of the trinity is helpful to improve the practical ability of the college students and the consciousness of thinking, the combination of social needs, and improve the quality of personnel training.

experiment center; practice ability; talent training; teaching reform

2015-04-10

孫建國(1981-)，男，黑龍江巴彥人，博士，副教授，副所長，院長助理，主要從事大學生科技創(chuàng)新指導，主要研究領域為嵌入式系統(tǒng)與信息安全。

Tel.:0451-82588318; E-mail: sunjianguo@hrbeu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2016)02-0147-05