□張 瀚

(山西廣播電視大學(xué) 大同分校，山西 大同 037004)

在高等教育深化教學(xué)改革的大背景下，各大高校計算機專業(yè)教學(xué)也需要與時俱進。計算機實驗室教學(xué)是高校培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)技術(shù)人才的關(guān)鍵，開放高校計算機專業(yè)實驗室，不僅可以提高學(xué)生的實驗次數(shù)和學(xué)習(xí)效果，也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、協(xié)作及溝通能力，并進而為社會培養(yǎng)高質(zhì)量且符合社會需求的人才。

一、高校計算機專業(yè)實驗室教學(xué)存在的問題

實驗是培養(yǎng)學(xué)生探索能力和實踐能力的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、團結(jié)合作精神和科研探索能力的重要途徑。學(xué)生可以利用實驗室的環(huán)境，完成老師布置的實驗作業(yè)，進一步深化課堂所學(xué)知識，激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性。對計算機專業(yè)在實驗教學(xué)方面存在的問題，過去已經(jīng)有人進行了研究，概括起來主要有以下幾點：1.填鴨式的計算機實驗教學(xué)不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與動手能力，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，更無法提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。在填鴨式的實驗教學(xué)背景下，計算機專業(yè)實驗教學(xué)的實質(zhì)為驗證性，而創(chuàng)新性和設(shè)計性的實驗不足，學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識較差，走向社會以后難以適應(yīng)社會的需求。2.計算機實驗設(shè)備不能滿足實驗教學(xué)的需要，實驗經(jīng)費投入少，硬件設(shè)備更新慢，軟件更新更慢。隨著高等教育的擴招，以及新生專業(yè)的增加，社會對高校的計算機實驗設(shè)備提出了新的要求，但一些高校的計算機實驗室教學(xué)條件卻嚴(yán)重滯后。3.計算機實驗隊伍欠穩(wěn)定、專業(yè)技術(shù)力量薄弱。實驗室技術(shù)隊伍的建設(shè)，應(yīng)該充分考慮人員的層次、學(xué)歷與年齡，要能夠適應(yīng)新形勢的要求，要通過對實驗人員進行定期的教學(xué)培訓(xùn)，提高實驗技術(shù)隊伍水平。但目前有的高校對實驗技術(shù)人員卻重使用、輕培養(yǎng)，實驗人員在學(xué)校的地位不高，實驗隊伍組成結(jié)構(gòu)不合理，高學(xué)歷、高水平的人員不愿意來，即使來了也留不住。

以上關(guān)于計算機專業(yè)實驗教學(xué)存在問題的分析有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識價值，需要引起高度注意。但筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，計算機實驗設(shè)備利用率不高也是一個需要重視的問題。目前各類高校計算機專業(yè)實驗室的計算機，除了在教學(xué)中應(yīng)用外，大部分還處于閑置狀態(tài)。包括網(wǎng)絡(luò)、路由器、測試設(shè)備等無法實現(xiàn)良好利用。在以往傳統(tǒng)的計算機實驗教學(xué)中，學(xué)生僅僅能完成專業(yè)教學(xué)大綱所要求的實驗內(nèi)容。實驗室計算機設(shè)備的利用，除了承擔(dān)課程內(nèi)的實驗任務(wù)外，還可以承擔(dān)學(xué)生自選實驗以及各種科研項目的研究等任務(wù)。高校要培養(yǎng)高質(zhì)量的技術(shù)人才，就必須開放計算機實驗室運行模式，在課程教學(xué)基本任務(wù)完成的前提下，增設(shè)加強學(xué)生綜合能力鍛煉的自主實驗學(xué)習(xí)。

二、計算機專業(yè)實驗室開放模式優(yōu)化的策略

開放計算機專業(yè)實驗室運行模式，能夠避免傳統(tǒng)封閉式實驗教學(xué)的缺點，提高實驗室內(nèi)部設(shè)備和外部環(huán)境的利用效率，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)先、創(chuàng)新的意識。優(yōu)化實驗室應(yīng)用策略無疑是十分重要的，以計算機專業(yè)作為研究對象，針對實驗教學(xué)和實驗管理過程中存在的問題提出解決措施，是目前高校急需解決的問題。開放式計算機實驗室是指實驗室開放不受正常教學(xué)進度和教學(xué)內(nèi)容的影響，面向全體師生全天候開放實驗室，起碼保證每周一到周五全天候開放，并且為實驗室配備高性能的計算機，保證學(xué)生可結(jié)合自身實際需求隨時開展學(xué)習(xí)。

開放計算機實驗室需要設(shè)計可靠的開放方案。計算機專業(yè)實驗室配置了互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可方便學(xué)生查閱資料，但這種實驗室對于學(xué)習(xí)興趣不高的學(xué)生來說，通常會變成網(wǎng)吧，學(xué)生盡情在網(wǎng)絡(luò)中遨游，把原本屬于自己自由支配的學(xué)習(xí)環(huán)境打破，所以說，開放實驗室是一個涉及實驗教學(xué)方方面面的綜合性工程，必須重視各方面措施的內(nèi)在聯(lián)系和效果優(yōu)化。

(一)開放模式優(yōu)化策略的前提

計算機專業(yè)課程大致分為軟件課程和硬件課程兩種類型，軟件課程在實驗室教學(xué)的過程中偏重于語言程序的編程和各類應(yīng)用軟件的開發(fā)、編寫；硬件課程偏重于日常比較實用的計算機軟件控制系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。針對計算機軟硬件所具有的特點和存在的差異，設(shè)計計算機專業(yè)實驗室開放方案須采取一系列優(yōu)化措施：

首先，要創(chuàng)新開放式實驗教學(xué)模式，將教學(xué)內(nèi)容結(jié)合計算機課程的學(xué)科特點，應(yīng)采用縱向聯(lián)接課程的方式。對于開放式實驗室的課程內(nèi)容設(shè)置，以選修課程作為重點，在夯實基礎(chǔ)計算機課程教學(xué)的情況下，以基礎(chǔ)課程理論知識點為主、拓展基礎(chǔ)外知識點學(xué)習(xí)，通過基礎(chǔ)外知識點學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)造精神。要拓展教學(xué)思維，在開放實驗室課程內(nèi)容基礎(chǔ)上，將硬件模塊知識點力爭貫穿于整個知識結(jié)構(gòu)中。

其次，要安排好開放式實驗室的教學(xué)管理。在高等學(xué)校開展計算機專業(yè)的課程安排，要結(jié)合實驗課教學(xué)內(nèi)容，相互統(tǒng)籌。開放實驗室教學(xué)可以采取兩種方式，即定時開放和全面開放。設(shè)置實驗室機房開放可以分為三個階段：基礎(chǔ)階段、提升階段、綜合階段。前兩個階段可以定時對實驗室實施開放管理模式，對綜合階段來說，一定要實施全程的開放管理模式。這種不同階段的管理模式不僅能夠幫助一些學(xué)習(xí)比較被動的學(xué)生順利完成必修課程，同時還能對學(xué)習(xí)抱有主動性態(tài)度的學(xué)生，不斷提升自身的創(chuàng)造力。

再次，全方面開放實驗教學(xué)對于計算機專業(yè)來說，不能局限于本專業(yè)學(xué)生和教師，應(yīng)當(dāng)面向全校開放實驗室，并且要全方位開放；開放計算機專業(yè)實驗室的課程在教學(xué)上也不能局限于本專業(yè)的教師和學(xué)生，而應(yīng)該向全校師生開放。特別是在綜合實驗室里，許多項目都是綜合性的，需要不同學(xué)科的參與，我們可以鼓勵跨專業(yè)、跨學(xué)科師生共同參與實驗研究，進一步實現(xiàn)探究不同學(xué)院中計算機硬件課程和專業(yè)課程的相互銜接。為此，就需要為之設(shè)計多種具有探索型的科研實驗項目。例如在農(nóng)學(xué)院中，我們研究的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)管理，在實驗室里就需要農(nóng)學(xué)類不同專業(yè)的學(xué)生共同參與到實驗的研究當(dāng)中去，讓所有的學(xué)生在合作當(dāng)中共同提升、有所創(chuàng)新。指導(dǎo)實驗的教師必須具備充足的耐心、廣泛的學(xué)識、研究的心態(tài)，不能局限于僅僅答疑解惑中，而應(yīng)當(dāng)將教學(xué)的重心放在注重培養(yǎng)學(xué)生積極思考；鼓勵學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)新思維；注重學(xué)生的能力培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展；以學(xué)生的學(xué)業(yè)進步、專業(yè)創(chuàng)新為教學(xué)目標(biāo)來開展此項活動，在這樣的實驗教師的指導(dǎo)下才能收到真正的實驗效果，做到理論聯(lián)系實際，做到學(xué)以致用。

最后，對計算機專業(yè)實驗要進行合理考核。高校在對學(xué)生進行實驗考核過程中，需要結(jié)合各課程特點采取合理的考試方式，例如：針對軟件設(shè)計類的實驗考核多是以答辯形式或以論文撰寫等方式開展的；對于硬件課程的實驗考試就是考查學(xué)生們在實驗室硬件的操作能力，并考核其實驗研究成果。

(二) 開放實驗室的具體措施

學(xué)校計算機專業(yè)及其他專業(yè)開放實驗室的措施制定，需要從硬件和軟件這兩個實驗角度來考慮。

首先，在軟件實驗室建設(shè)過程中，軟件編程實際上就是語言編程，包括高級語言設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等。在軟件類課程設(shè)計中應(yīng)當(dāng)多進行鞏固練習(xí)，例如對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實驗共涉及20個項目，包括高級語言程序的相關(guān)設(shè)計、本課程的主要知識點，具有較大難度的綜合訓(xùn)練。在實施實驗過程中，教師需要合理安排20個項目知識點，并將其分別羅列。例如在訓(xùn)練題中有專業(yè)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全程對學(xué)生的答題情況進行實時監(jiān)控，教師可隨時抽查學(xué)生的學(xué)習(xí)研究情況；學(xué)生也可以在不同實驗室內(nèi)完成自主學(xué)習(xí)，這樣就大大突破了課堂學(xué)習(xí)的局限。再如對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容來說，可將大型軟件項目分為多個子項目來完成。值得注意的是，在這一過程中需要注意告知學(xué)生各個子項目的知識點及其之間的相互聯(lián)系，最終共同完成布置的實驗項目。在這個過程中讓學(xué)生們獲得完整的理論知識和實踐知識體系，對于日后從事軟件開發(fā)可以積累寶貴的經(jīng)驗。

其次，建設(shè)硬件實驗室對于計算機專業(yè)，主要涉及微機接口原理、嵌入式實驗室開發(fā)、邏輯數(shù)字、計算機構(gòu)成原理等相關(guān)內(nèi)容。在硬件實驗課開展過程中，需要學(xué)生準(zhǔn)備實驗箱，在課程前后使知識點構(gòu)建起緊密聯(lián)系，主動提高學(xué)生在實際工作、學(xué)習(xí)當(dāng)中實踐操作能力。目前高校在日常學(xué)習(xí)的過程中非常重視硬件實驗課程設(shè)計和建設(shè)，會多方面安排學(xué)生、鼓勵學(xué)生參加各類實驗，盡量使得各類課程能夠在實驗室中進行，每位同學(xué)也能夠自己動手完成，做到通過實踐鞏固理論知識的學(xué)習(xí)。所以硬件實驗室的開放非常必要，硬件實驗室必須與時代潮流接軌，跟得上科技日新月異的變化。高校須引進先進的硬件設(shè)備來提供技術(shù)支持，同時將硬件類理論知識融入學(xué)生的實驗中，鼓勵計算機專業(yè)學(xué)生用現(xiàn)有知識設(shè)計出獨特的作品，從而激發(fā)和培養(yǎng)其創(chuàng)造力。

最后，計算機專業(yè)開放實驗室的管理。開放實驗室的管理不同于常規(guī)的教務(wù)管理，應(yīng)采用新型的管理措施，才能有助于開放實驗室的建設(shè)與實施[3]。在管理方面，應(yīng)首先分析開放實驗室使用以來發(fā)現(xiàn)的問題，在現(xiàn)有實驗室管理的基礎(chǔ)上，加以補充和完善，具體包括：

1.在使用管理方面。在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，填寫統(tǒng)一格式的實驗項目申請表，申請經(jīng)答辯和審批等環(huán)節(jié)全部合格后，可進入實驗室開展相關(guān)實驗學(xué)習(xí)活動。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，學(xué)生在嚴(yán)格遵守學(xué)校規(guī)定的互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備使用方法的前提條件下，通過注冊賬號，以及實驗室管理人員的審批后才可以進行實驗。此外，遵守實驗室各項規(guī)章制度還表現(xiàn)在填寫實驗室規(guī)定的各類實驗表，在此基礎(chǔ)上，按照順序進入實驗室完成虛擬實驗，將實驗報告提交管理人員，最后進行存檔。

2.在設(shè)備維護方面。實施開放式實驗室后，會從一定程度上增加工作人員的工作量，對于愛好實驗的學(xué)生而言，可以從他們當(dāng)中選取一部分高素質(zhì)學(xué)生進行設(shè)備維護培訓(xùn)，使其在實驗設(shè)備使用過程中承擔(dān)一部分的設(shè)備維護和維修工作。這一方面能夠節(jié)約學(xué)校實驗人力成本，另一方面，還可以提升學(xué)生的動手能力和實驗管理能力。

3.在安全責(zé)任管理方面。在開放實驗室中，作為指導(dǎo)教師可能會因忙于其他工作而在中途臨時離開實驗室。但學(xué)生是開放實驗室的主體，在此種情況下，實驗室設(shè)備在使用安全方面存在一定隱患，因此，要強化對學(xué)生的安全教育，提高學(xué)生的安全意識，確保實驗設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)安全運行。另外，要將每個使用計算機的人員的安全責(zé)任落實到實處，除每人必須填寫安全責(zé)任書外，還包括對每天進入實驗室的時間、人員姓名以及實驗內(nèi)容填寫清楚，并安排責(zé)任人值守，確保開放實驗室的安全運行。

三、計算機專業(yè)開放實驗室策略的成效分析

有調(diào)研報告顯示，一些高校計算機系在采用開放式實驗室一系列優(yōu)化策略的同時，對計算機實驗室實施了全方位的綜合規(guī)劃和全新管理方法，經(jīng)過一段時間的運行，使計算機專業(yè)的在校生受益良多，在各方面都取得了較好的成效。

從軟件實驗室建設(shè)來看，實驗室在使用傳統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上，可以進一步增加軟件開放實驗室的應(yīng)用。過去未開放計算機實驗室時，對學(xué)生講授內(nèi)容只停留在講解課程的主要知識點方面，而學(xué)生也認(rèn)為自己只需要掌握一些傳統(tǒng)軟件的常規(guī)實驗，理解基礎(chǔ)理論知識后即可完成整個學(xué)習(xí)任務(wù)。事實上這種學(xué)習(xí)模式只能夠讓學(xué)生掌握一些簡單知識。當(dāng)增設(shè)了開放實驗室之后，不僅學(xué)生充分利用了這種實驗環(huán)境，將課程的知識點融會貫通，而且將不同課程的同一方面聯(lián)系在了一起去進行思考，找出學(xué)習(xí)內(nèi)容相同與不同的地方，構(gòu)建較完善的知識體系。在全面開放的實驗室環(huán)境下，激發(fā)了學(xué)生對他們很感興趣的問題的思考。他們往往會自主想盡辦法去解決實驗過程中遇到的問題。例如，當(dāng)學(xué)生進入高年級之后就會主動與教師探討相關(guān)軟件開發(fā)的問題，提升自己的自主創(chuàng)新性技能?；诖耍瑢W(xué)校應(yīng)該組織高年級的學(xué)生和教師一起進行一些科研項目，教師可以努力幫助、指導(dǎo)學(xué)生完成科研，并將科研成果開發(fā)的一系列軟件或者與實驗課程相關(guān)的系統(tǒng)，申報鑒定或在學(xué)校投入使用。一些成功的作品也能在低年級學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)中投入使用，使低年級學(xué)生受到啟發(fā)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和熱情。特別是交叉實驗室教學(xué)和課程互聯(lián)的模式能夠從一定程度上幫助計算機學(xué)生更好地融會貫通各知識點，使學(xué)生短期內(nèi)明確自己實驗的目標(biāo)和方向。

從硬件課程實驗室建設(shè)上來分析，重點在于傳統(tǒng)實驗課程的教學(xué)方法能夠從一定程度上增加虛擬網(wǎng)上教學(xué)，為其提供合理的實驗環(huán)境。傳統(tǒng)硬件實驗過程只能在實驗室內(nèi)完成，只有通過網(wǎng)上虛擬實驗室開發(fā)才能夠讓學(xué)生打破時間、空間限制，登錄系統(tǒng)即可完成實驗任務(wù)。那些對于硬件感興趣的學(xué)生，學(xué)?？山M織教師對他們開展硬件學(xué)習(xí)培訓(xùn)，通過培訓(xùn)可提升學(xué)生對于硬件系統(tǒng)的了解度，進而使學(xué)生參與到嵌入實驗室教學(xué)模式中來，能夠拓寬學(xué)生的基礎(chǔ)知識，在硬件系統(tǒng)開發(fā)學(xué)習(xí)中獲得良好的成績。目前高校本科生大部分學(xué)習(xí)了應(yīng)用實驗教學(xué)研發(fā)的產(chǎn)品及ARM系統(tǒng)嵌入式實驗?zāi)Ｊ?，并將項目的成果能夠提供給后續(xù)學(xué)生使用。該系統(tǒng)從最初系統(tǒng)設(shè)計、焊接電路到操作系統(tǒng)的實現(xiàn)都由參加實驗的學(xué)生們獨立完成，該系統(tǒng)投入使用后獲得了師生的一致好評。

四、結(jié)語

綜上所述，高校計算機專業(yè)實驗室開放模式的優(yōu)化，不單單是時間和空間上的開放，它還涉及專業(yè)實驗室的資源配置、師資力量以及科學(xué)、規(guī)范的管理制度建設(shè)。與此同時，它還應(yīng)與實驗教學(xué)體系、科研項目以及學(xué)科發(fā)展緊密地聯(lián)系在一起，進而與學(xué)校的基本條件和實際情況相適應(yīng)。開放式實驗室的應(yīng)用，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的有效途徑，能夠從多層次、多方面培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，在提高學(xué)生動手能力、項目開發(fā)能力以及創(chuàng)新性能力的同時，帶動更多的計算機專業(yè)學(xué)生積極主動地參與到科研項目的研究中，進一步推動實驗教學(xué)、學(xué)科建設(shè)和科研水平的提升，進而將開放式實驗教學(xué)推向一個嶄新的階段。