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加強實踐教學是提高教學質量的根本論文
論文關鍵詞:實驗教學 脆力培養 精品課程 教學資源
論文摘要:本文針對計算機基礎課程實驗教學中存在的問題，從轉變教育觀念及改革管理體制、加強實驗教學內容、更新實驗教學方法與手段等方面，探討計算機基礎實驗教學改革思路，提出將實驗教學從單純的知識傳授轉向對學生綜合能力培養的實踐教學方法，供其他學校的實驗教學借鑒。
精品課程建設是質量工程的重要組成部分，我校的“計算機硬件技術基礎”課程于2006年被評為北京市精品課程。在課程建設中，我們在課程實驗方面作了重大改革，突出了對學生動手能力、分析問題和解決問題能力的培養，取得了很好的效果。由于我國傳統的教學模式，一直存在“重理論，輕實踐”、“重知識傳授，輕能力培養”的現象，受這種觀念的影響，實驗教學在高校課程體系中一直處于從屬地位。無論是實驗管理體系，還是實驗課程的設置，都沒有得到足夠的重視。在提倡素質教育注重能力培養的今天，傳統的實驗教學模式己遠遠不能滿足時代的要求，如何提高高校實驗教學的質量，培養學生的實踐能力和創新能力，是教學改革的重心。
下面就我校“計算機硬件技術基礎”課程實踐教學的改革作一介紹，拋磚引玉，為促進精品課程建設提供參考。
1計算機基礎課程實驗教學現狀
計算機基礎課程主要由理論課和實驗兩部分組成，該課程的實踐性很強，旨在培養學生較強的計算機實際運用操作能力。因此，實驗課與理論課在教學中應具有同等重要的作用。但是，在實際教學過程中，實驗課與理論課的地位卻有很大的差別。由于受傳統教學觀念的影響，人們往往只關心理論課的教學，在理論課上不惜投入大量的時間和精力，精心設置理論課的教學計劃、教學內容，而對實驗課卻顯得很隨意，常常是由理論課老師根據自己的教學要求，隨意地安排一些實驗內容，實驗的目的多是理論知識的簡單驗證。理論課老師由于要花費大量的精力準備理論課，時常無暇顧及實驗課。因此，實驗課實際上成了一種理論課的點綴，嚴重影響了實驗課的教學質量。雖然隨著近年高校教學的改革，實踐教學中存在的問題有所改觀，但在現實教育中存在的這種主觀上重視，而實際上對實驗、實踐環節削弱，甚至以理論教學代替實踐教學的現象一直都存在，主要表現在以下4個方面。
1.1沒有完善的實驗教學體系
在傳統的教學模式中，實驗課一直依附于理論課，實驗教學內容、教學計劃、課程設計，全部由理論教學老師根據自己的教學計劃來安排，因此，時常會出現同一門課程，由于理論課教師不同，實驗教學模式差別很大的現象。
1.2教學內容陳舊且學時少
近年來理論課內容日新月異，而實驗課仍以傳統的驗證性內容為主。實驗內容過于簡單、驗證型實驗太多，缺乏綜合設計型實驗。加之觀念上不重視，實驗課課時安排較少，學生在實驗課上收獲不大，學生動手能力和創新開拓能力沒有得到很好的培養，教學效果與期望目標有很大的差距。在教學計劃的安排上，實驗課時一般只占總學時的10%~20%，近幾年雖然有所調整，但仍不足30%，與發達國家相差很遠;隨著近年來高校擴招規模的膨脹，實驗條件與學生規模更不相適應，有些實驗只能用演示實驗代替。
1.3缺乏實驗教學考核標準
在實驗教學中，很多實驗課不獨立考核，不占學生的學分，學生的學科考試主要是看卷面成績;學生與教師的素質評價，也是以理論課的成績或講課效果為依據。這種考核標準對學生的學習產生了誤導作用，未能使學生認識到實踐課程的重要性，上實驗課也多是為了應付老師的檢查，不能達到理論教學與實踐教學相結合的目的。
1.4不重視實驗教學隊伍的建設
在傳統的管理制度中，實驗室常處于從屬地位，隸屬于教研室或者機房。實驗室在體制上的附屬性，導致了學校對實驗室隊伍建設的忽視:不重視實驗室人員結構配置，高學歷、高職稱的實驗人員較少;實驗室崗位不明確;不重視對實驗技術人員的培養，實驗室人員的技術水平參差不齊;實驗從業人員相應的職稱系列、福利待遇較低，致使實驗技術隊伍人員流失嚴重。這些都極大地影響了實驗教學質量。
2原因分析
前面所述的種種現象，在許多高校的計算機教學中都或多或少地存在。究其原因一般有以下2個方面。
2.1傳統觀念的束縛
我國“應試教育”遠源流長，因循守舊的教育觀念根深蒂固。傳統的重理論、輕實踐，重學術、輕技能，重應試、輕素質的傾向至今未能根本改觀。實驗教學的直觀性、驗證性容易被人接受，而對它的創造性、綜合應用性往往未得到應有的重視。
2.2實驗環境的局限
實驗室的建設需要投入大量的資源，既包括實驗場地，還需要完善的實驗設備，這些實驗環境和平臺的建設，常常需要大量資金的支持。為適應經濟的發展，許多新興專業應運而生，但相應的實驗教學與實驗室卻未能配套，無形中助長了“重理論輕實踐”現象的產生。
3改革的基本思路
現代教育提倡素質教育，注重人的能力培養。要培養“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的具有創新精神和創新能力的人才，僅靠傳統的從書本到書本的應試教育是遠遠不夠的。加強實踐教學對學生素質的培養，是理論教育無法替代的。
更重要的是，實踐教學對培養學生嚴謹、求實的科學作風也有極其重要的作用。通過實驗的失敗與挫折，可鍛煉學生的探索進取精神和堅忍不拔的毅力;通過引導學生在實驗操作中發現問題并想辦法解決問題，可以訓練學生的實際動手技能和獨立鉆研精神;通過實驗課給學生提供的實踐平臺，給了學生們充分發揮想象力的空間和加以科學驗證的機會，可以有效培養和提高學生的創造能力。
因此，高校實踐教育的改革和完善是非常值得研究和探討的問題。對此，在長期的教學工作中，我們總結了以下幾點改革思路和經驗。
3.1轉變教育思想，充分重視實踐教學
轉變認識，從思想上加強對實踐教學的重視，是進行實踐教學改革需要解決的根本問題，也是決定實踐教學改革成功的關鍵。在實驗教學改革中，必須樹立以學生為主體，知識傳授、能力培養和素質提高協調發展的實驗教學改革理念。進一步加強構建特色鮮明、開放共享、分層次多元化的實驗教學體系，不僅要理清理論教學和實驗教學的關系，樹立理論教學與實驗教學并重的意識，還需要將實驗教學內容從理論教學中剝離出來，既要擺脫理論教學對實驗教學的束縛，同時在教學大綱及改革方案上又與理論課內容相互呼應、互為依托、相輔相成。要充分重視實驗教師的作用，建立完善的機制，鼓勵和激勵實踐課老師對實驗課程的規劃和準備，并在實際教學中不斷改革教學方法，提高實踐課的效益。要給學生們講解實踐課的意義和作用，使學生們充分意識到實踐課在工科學習過程中的重要性，激發學生對實驗課的興趣。
3.2完善實踐教學體系，優化實踐課程設置
完善實踐教學體制，優化實踐課程設置，是提高實踐教學質量的基礎。如何優化課程設置，不斷改革和完善實驗教學內容，建立完整科學的教學體制是每一位實踐教學老師需要的不斷思考和總結的問題。筆者建議，以理論課為前導課程，開設相對獨立的實驗課程，設置系統的實驗教學計劃，在此基礎上建立其完整的實驗教學體系。
對于合理設置實驗課結構，可在強調實驗課之間邏輯順序的同時，注意相互銜接，以保證學科體系、學生能力發展和社會需求三者之間的統一。設立必修、選修和自設三部分實驗模塊，方便學生自主選擇。以基本知識學習、基本技能培養為基礎，以實踐能力和創新精神培養為目標，滿足學生多樣化的學習需求。通過設置基礎型實驗、專業實驗、綜合設計型實驗、研究創新型實驗為主的分層次實驗教學體系，結合各專業特色和學科優勢，因地制宜地完善實驗教學體系。筆者認為在實驗教學內容的安排上，應針對不同的學生分層次開設。比如對大一的學生可開設一些基礎實驗，在幫助學生理解理論原理的同時，提高學生對實踐課的興趣與重視程度;大二、大三的學生可開設專業實驗或選修實驗，重點加強對學生科學實驗方法的培養，提高學生理論學習與實踐學習相結合的能力;大三、大四的學生開設綜合設計型、研究創新型實驗，讓他們具備綜合運用知識解決實際問題的能力，以適應社會的需要。另外，可合理增加實驗課時數，優化教學內容，保留少量典型的驗證型實驗，增加對實際問題處理的實驗，以及一些開發性實驗。增設選修實驗課以拓寬學生知識面，發揮個人特長。同時，利用選修實驗，開設一些結合當前流行的新技術新知識的實驗內容，讓學生了解科學技術發展的動向，緊跟時代的步伐。
3.3加強實踐教學軟、硬件環境的建設
建立科學、完善、開放的實驗環境是是深化實驗課程體系和教學內容改革的需要，是提高實驗教學質量、充分發揮實驗室的育人功能和整體效益的重要手段。筆者認為實驗環境建設包括硬件環境的建設和軟件環境建設兩部分，前者主要包括實驗場地、實驗儀器、實驗工具的設置和提供，后者主要包括實驗室的管理、實驗課的考核以及網絡實驗平臺的建設。
對于硬件實驗環境建設，可以實驗教學中心建設為載體，按照整體規劃、重點突出、優化配置、資源共享的原則，調整實驗室布局。優化資源配置，改變傳統依托教研室和專業設立實驗室的模式，將原來規模小、功能單一的實驗室進行重組，成立實驗教學基地或中心.建立校院兩級實驗室管理體制。中心按照學科規劃，不斷更新實驗裝備，迎合學科發展和社會需要，為學生提供先進的實驗平臺和儀器。同時，要加大實驗室建設資金的投入，分層次、科學、合理地規劃實驗室的建設，可分為基礎實驗室、專業實驗室和綜合創新實驗室，并配備齊全的硬件實驗環境。
對于軟件實驗環境建設，可建立開放的實驗環境，滿足人才培養需求。使學生有更多的機會進行各種層次的實驗，改變以往單一的以班為單位學生統一完成實驗課程的傳統習慣。學生在完成課程安排實驗后，可根據自己的興趣和自己的時間自主選擇實驗項目或自行設計的實驗項目，或參與教師的科研項目，使學生得以充分發揮自身的主觀能動性，進而鍛煉、提高自己的實驗動手能力。可設立實驗室開放專項基金，用于支持實驗課程外的開放實驗和學生開展科技創新活動，以此激發和提高學生的學習主動性、積極性和創造性，提高學生發現問題、分析問題與解決問題的能力。同時，通過不斷豐富實驗室開放的內容，培養學生的動手能力和創新精神。此外，還要充分利用計算機和網絡，為學生提供網絡實驗環境和仿真環境。教師可將實驗課程如原理實驗、工程實驗、仿真演示實驗等相關資料發布到系統上，通過校園網絡學生可了解相關實驗的圖片、動畫等講義外的資料，另外還可通過實驗預習、模擬實驗操作等鞏固實驗知識，通過查閱系統上的資料、課后答疑等接受教師在線指導。
3.4加強實驗教學隊伍建設
實驗教學隊伍是進行實驗教學和實驗室管理工作的主體。實驗教師素質和水平的高低，是決定實驗教學質量的關鍵因素。合理的實驗教學隊伍，能有力保證創新人才培養目標的順利實現。因此，要重視實驗師資的培養，完善實驗室人員配置，建立起一支專業化的實驗隊伍。在實驗室的管理上，實現統一管理，打破實驗室之間的封閉界限，優化實驗設備配置，實現資源共享，提高設備的使用率。可通過加強引進和培養力度，提高實驗隊伍整體水平。充分結合現在大多數學校己實施的聘任制，引進高學歷人員補充實驗教師隊伍，吸納工程實踐能力強的高職稱人員到實驗室兼職工作，定期組織實驗室工作研討和培訓，積極開展科學研究和學術交流。通過加強培訓，以此提高實驗教師隊伍業務水平，逐步建立一支結構合理、素質過硬、業務熟練實驗教學隊伍。
3.5改革實驗教學方法，注重學生能力培養
實驗教學方法科學與否，實驗教學手段先進與否，是實驗教學順利開展、實現學生自主學習的重要保證。在實驗教學改革中，我們不斷改進實驗教學方法，建立了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。
實驗教學要從單純的知識傳授轉向對學生綜合能力的培養。在實驗教學中，老師不再詳細地給出實驗步驟，讓學生按部就班地得出實驗結果，而是啟發學生的思維，讓學生運用己掌握的理論知識，去分析思考，自己動手動腦得出實驗結果，培養他們的動手能力和創新能力。另外，引入多媒體網絡教學和計算機輔助(CAl)教學，也是深化實驗教學改革，提高教學質量的有效途徑，例如，在電子線路實驗中，采用計算機輔助教學以及多媒體教學，可使實驗教學過程生動、直觀、多樣化，學生通過計算機的模擬效果，可以動態地觀察實驗過程、控制實驗操作以及得到實驗結果，并且自己設計實驗方案，充分發揮學生的創造力和想象力。通過對本科實驗教學方法不斷研究、改革和實踐，進一步提升高校本科實驗教學水平，提高本科教學質量，促進具有創新精神和實踐能力的高素質應用型人才的培養。
4教學實踐
基于上述改革思路，我們在“計算機硬件技術基礎”課程中進行了教學實踐，取得了不錯的效果。
“計算機硬件技術基礎”課程是針對非計算機專業開設的公共基礎課程，是一門理論性和實驗性都很強的基礎課程。課程的重點是對計算機硬件整體的了解和認識，而教學難點是如何面對不同專業知識結構和不同層次的教學對象。所以我們以實驗教學示范中心建設為契機，從實驗室硬件建設到課程實驗體系兩個角度進行了整體改革，主要采取以下做法。 4.1搭建基于硬件課程的計算機基礎教學實驗平臺
根據計算機發展與人才培養教學的需要，我院充分利用和整合現有資源，以培養具有分析、解決問題能力的高素質人才為目標，建設了面向全校各專業的、以計算機硬件系統為平臺特色的實驗環境。
(1)創建開放結構的多功能硬件實驗平臺。該平臺主要包括三部分功能:一是硬件基礎展示實驗區，通過按類別分層次展示歷代計算機的硬件典型設備，揭開計算機內部世界，打破了學生對計算機的神秘感;二是為硬件基礎實驗和網絡基礎實驗提供必要的硬件環境，支持大面積基礎教學實驗，開設了從基礎到高級多種實驗，例如微機組裝實驗(全部免費開放)、計算機硬件基礎實驗、組網實驗等;三是自主研發了一批實驗設備支持多種高級實驗，為高層次硬件課程提供了良好的實驗環境，如單片機原理與應用、計算機高級接口技術、嵌入式系統設計與開發
(2)構建創新實踐平臺。該平臺主要是為計算機基礎較好、并對計算機技術感興趣的學生提供創新型實踐的軟硬件環境。其特點是由學生自主設計創新實驗題目，平臺為他們提供技術支持和指導教師，從而為學生營造一種學習研究的氛圍，激發思維的想象力和創造力。
4.2構建理論與實驗相融合的課程實驗體系
以往該課程主要以課堂講述為主，總學時一般為32學時，即28學時用于理論教學、4學時用于實驗教學。在這4個實驗教學中，基本上也是以觀摩為主，缺少學生實際動手環節。針對課程建設和學生的需求，在此基礎上進行了調整，授課學時為24:8，再加上16個課外學時，使之理論教學與實驗教學的比例達到1:1。新構建的基于理論與實驗教學相融合的課程實驗體系，突出了教學實踐環節。其實驗安排分為基礎實驗與課程知識結合實驗的兩部分。基礎實驗重在學生基礎知識的提高和學習能力的培養，課程知識實驗主要是對本課程理論知識的學習掌握。學生可以根據自己的基礎、專業需求和個人興趣進行選擇，提高了學生的興趣和學習的能力，該課程實驗安排如表1所示。
4.3開設實驗課
為了進一步加強實踐教學，2009年我院在全校范圍開設了“計算機硬件實驗”課程，作為“計算機硬件技術基礎”的后續實驗課程。由于是實驗課，課程的教學環節設計更注重實踐性，以培養學生的能力為主要目標，實驗課安排如表2所示。
4.4教學實踐
自2006年構建了計算機硬件實驗平臺以來，我們在2007-2009級學生中全面實施了課堂教學與實踐教學相結合的綜合式教學模式，全面展開硬件實驗，突出了對學生綜合能力的培養，提高了學生動手實踐的興趣和能力。其中，硬件基礎實驗“微機組裝”，每屆有2000多名學生參加，該實驗室全天向學生免費開放:“計算機硬件實驗”課程的實驗有2000多名學生參加;利用自主研制的“BJTU-Fxx-x實驗系統”為單片機原理與應用、嵌入式系統設計與開發課程的教學提供了實驗平臺，使用過該實驗系統的本科生近600余名;近30名本科生的畢業設計和創新活動使用了該實驗環境;近300名研究生正在使用該實驗環境。
設備的透明化增強了學生對計算機的直觀認識，提高了學習的興趣，促使學生積極動手參與實踐，并提高了實踐能力。
5總結
實驗教學是提高學生動手能力，培養全面素質型人才的必要手段。針對現有實驗教學中存在的問題，結合長期的教學經驗和思考，本文從觀念改革、實踐教學體系建設、實踐教師隊伍建設、實驗環境建設和實驗方法改革等方面進行了研討和總結。目的是加強本科實驗教學改革的研究與實踐。這些方法在教學實踐中進行了實施和驗證，取得了一定的成績。進一步提升學校本科實驗教學水平和本科教學質量，促進具有創新精神和實踐能力的高素質應用型人才的培養。
實驗教學改革和創新是一件長期的工作，需要不斷的實踐、摸索、總結和完善。只有這樣，才能真正提高實驗教學水平，與時俱進，發揮實踐教學的作用，提高教學質量，為社會培養既具有豐富的本專業知識，又具有較高的實際動手能力和技術應用水平的復合型、全面發展的人才。
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