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1、以能力培养为核心的计算机基础实验教学研究与探索日期：2009-01-08 作者：冯博琴 来源：中国大学教学 【摘要】目前计算机基础实验教学中还存在许多问题，如师生对实验教学的认识不足，考核重知识，轻能力，习惯于纸上谈兵；教学内容选取脱离各个专业领域应用方向，实用性较差；教学组织过于模仿计算机专业教学，实验教学与理论教学比重不适合计算机基础教学的特征与目标；教学方法手段简单老套，上课和实验照“片” 宣科，师生交流、网络化教学、各种不同类型数字资源利用等都有不同层次的减弱；教学内容更新缓慢，讲授的技术方法往往不是当时的主流技术方法；实验教学队伍建设相对偏弱，重使用，轻培养，教师自身素质提高远远不能
2、适应计算机基础教学；实验教学环境建设普遍存在重硬件，轻软件和资源等。下面结合今年我校计算机基础实验教学示范中心的申报，介绍在“以培养学生实践能力、创新能力为核心”的实验教学观念指导下的一些改革措施与体会。【关键词】教育计算机基础教育是面向非计算机专业的计算机教学，其教学的基本目标是培养学生具备一定的计算机基础知识，掌握相关的软硬件技术，以及利用计算机解决本专业领域中的问题的能力。达到这个目标的关键是要按照“以人为本，传授知识，培养能力，提高素质，协调发展”的教育理念来组织教学。计算机基础实验教学对于培养学生的能力，有着不可取代的作用。实验教学是整个计算机基础教学的“纲” 和“灵魂”，只有它才能
3、使整个计算机基础教学做到“授人以鱼，更要教人以渔 ”。实验教学对于每个大学生的终身学习和主动应用计算机起着至关重要的作用。可以说实验教学决定了计算机基础教学的成败。目前计算机基础实验教学中还存在许多问题，如师生对实验教学的认识不足，考核重知识，轻能力，习惯于纸上谈兵；教学内容选取脱离各个专业领域应用方向，实用性较差；教学组织过于模仿计算机专业教学，实验教学与理论教学比重不适合计算机基础教学的特征与目标；教学方法手段简单老套，上课和实验照“片” 宣科，师生交流、网络化教学、各种不同类型数字资源利用等都有不同层次的减弱；教学内容更新缓慢，讲授的技术方法往往不是当时的主流技术方法；实验教学队伍建设相
4、对偏弱，重使用，轻培养，教师自身素质提高远远不能适应计算机基础教学；实验教学环境建设普遍存在重硬件，轻软件和资源等。下面结合今年我校计算机基础实验教学示范中心的申报，介绍在“以培养学生实践能力、创新能力为核心”的实验教学观念指导下的一些改革措施与体会。一、构建“以学生为中心 ”的分类分层次培养的实验教学体系经过多年的计算机基础实验教学的探索与实践，逐步形成了适合西安交通大学计算机实验教学的分类分层次体系与内容。实践表明这样的体系有利于学生两个能力的培养。实验教学分类分层的主要根据是学科差别和学生特点。根据学科差别，合理分类教学我校各个学院对大学生计算机应用能力和水平的具体要求尽管差异较大，但仔
5、细分析各个学科学生今后应用计算机的基本方向，在基础教学这个层面上，还是可以将它们分为三大类：人文类、管医类和理工类，每个大类的学院之间的要求比较相近。人文类重点培养学生对信息的综合处理能力和数据库系统应用能力；管医类要求学生能熟练使用专业软件，重点培养学生对数据库应用系统的开发能力和多媒体信息检索、利用的能力；理工类重点培养学生具有潜在的应用软件系统的开发能力和多媒体信息处理能力。针对学生的特点，采取分层次培养根据学生自身水平以及今后发展目标等不同情况，我们规划了分层次培养，提出以下两个层次的培养方案：基本型培养方案面向一般学生，强调基本概念和基本原理、方法的掌握；目标定位在使绝大部分学生通过
6、学习，能够掌握该课程领域的基本知识和技能。开放型培养方案面向优秀学生，除掌握基本概念、原理和方法，教学方法以开放式项目的开发、研究为驱动，考核采用递交设计、实现报告,现场测评和答辩验收。每个学生可以根据自身发展需要和实际水平，灵活机动地选择、定制合适的实验教学学习方案，切实提高自身计算机水平，提高应用计算机解决问题的能力。根据分类分层培养框架，目前大学计算机基础、程序设计语言、软件基础、微机原理与接口技术、计算机网络等五门主干课程共开设实验 296 个，其中基本验证型实验 89个，综合设计型实验 80 个，研究创新型实验 127 个，分别占总数的 30%、27% 、43% 。例如国家精品课程计
7、算机网络共开设基本型 5 个，综合型 5 个，创新型 21 个。基本型和设计型实验属于第一个培养层次，是所有学生必须掌握的计算机知识和技能；创新型实验属于第二个培养层次，面向学有余力的优秀学生，培养他们的创新精神和动手能力。二、改革实验教学方法与手段，强化能力培养信息技术的发展为实验教学方法与手段的不断变革提供了基础，近十年来我们从黑板教学变革到投影仪，进而变革到网络+多媒体教学。但更重要的是实验教学理念创新变革，将信息技术整合到实验教学的各个过程中。早在 1996 年就提出并实现了两个转移：计算机类课程应由以教师为中心向以学生主动学习为主转移。计算机类课程应从课堂面授向学生在实验室操作转移。
8、为了真正实现两个转移，除了教学体系、教学环 境等方面改革外，与此同时在实验教学方法与手段方 面相应提出了“精讲多练，考教分离，机试为主”的方针。“ 精讲”要求教师讲出内容的精髓；“多练” 要使学生练习有目标、有实效；“机考” 要充分发挥考试指挥棒的导向作用，促使学生不得不下工夫在实验室里做练习和实验，从而提高学生计算机实际应用能力和 水平。近十年来，将计算机基础教学中的所有课程都大幅度压缩课内学时，增加实验学时。例如 C 语言课和计算机文化基础课的理论授课时数与实验上机时数比例为 1：3，讲课 10学时，上机 30 学时；C+课程是 1：1。1996 年研制机考系统，实现出题、成卷、考试、阅卷
9、过程的自动化管理。目前我校大多数课程测评学生知识掌握程度都采取在计算机上进行实测，根据解决问题的实际效果客观评判，而不是纸上谈兵。由于机考题目都是大量的应用操作题目所组成，每道应用操作题目是根据课程的知识点和技能点编制而成，体现某一种计算机技能和方法。如 WEB服务器建立、数据库应用系统开发、声音和图像信息的处理方法等技能。多年实践证明在计算机上考试可以比较客观地考核学生动手能力。多年来，在实验教学手段方面采取虚实结合方针，开发新型实验平台与系统，构建虚拟与现实结合的实验平台。所谓虚实结合主要指除了建立高品质的实际实验平台外，还开发了实验环境模拟软件进行辅助教学，它克服了传统实验模式的弊端，突
10、出了实验教学的主体内容。学生把被动式实验行为变为主动式实验行为。例如我校自主研发“PDM 集成实验平台”，该平台将程序设计、数据库应用和多媒体应用三门课程实验平台集成在一起，克服了传统的 C/S 模式下实验方式诸多弊端。如每个客户端需要安装近十种软件，学生花费大量精力和时间，疲于记忆各种工具平台的使用命令而偏离了对基本实验内容的学习，老师也不得不增大辅导的工作量，其结果是学生却没有掌握核心实验内容。三、更新实验教学内容，探索持续发展 之路发展式的实验教学是计算机基础实验教学的特征和规律。计算机学科发展变化日新月异，是其他学科所无法相比的。只有根据不同时期计算机科学和技术的发展，紧紧跟踪新技术、
11、新方法、新理论，不断更新课程教学大纲、教材、实验环境，促进教学内容的重组和体系的更新，使学生学到当前主流技术，才能够真正强化实际应用能力的培养，造就应用型、实用型的计算机人才。为了及时体现各个时期的主流技术，自 1990 年以来，根据计算机技术的发展和需求变化，在实验教学内容、教材、实验平台等方面已进行了三次重大升级换代。下表是根据计算机主流技术变化所创建的实验平台状况：时间 操作系统 实验环境 主要功能19901994 DOS 微机机房 单机管理19951998 Windows、Netware 实验教学平台 局域网管理、有 限资源2001至今 Windows, Linux 实验教学大环 境
12、因特网管理、丰 富教学资源下表是我校第一门计算机课程根据计算机主流技术变化，实验教学内容的三次重大改革：时间 课程名称 教材名称 课程主要内容19901995 计算机基础 计算机应用 基础 DOS 操作、计算机初步知识19962003 计算机文化 基础 计算机文化 基础教程 Windows 操作、WORD 编辑排版2004至今 大学计算机 基础 大学计算机 基础 网络、数据库、多媒 体在跟踪计算机技术发展改革实验教学中，我们始终贯彻“基础、实用、新型、能力” 八字方针。“基础”是指将计算机科学技术中的一些最基本的基础理论、基本应用技术方法和常见软件工具、平台的基本操作方法纳入课程教学内容。“实
13、用” 对于非计算机专业学生来说，学计算机的目的是使学生把计算机作为工具解决专业问题。目前计算机软件工具和平台品种繁多，层出不穷，都纳入课程教学显然是不可能的。因此必须在基础性之上，选取实用的理论知识和基本应用技术。“新型” 是指尽可能采用新理论、新技术、新方法、新工具，计算机技术的显著特点是更新换代频率较高，因此尽可能同步更新教学内容。“能力”是指学生应用计算机解 决实际问题的能力，这是课程的根本目标。在教学内 容取舍和组织上都以是否有助于学生能力的提高为 标准。四、以人为本，创建“计算机基础实验教学大环境 ”环境建设是推进实验教学改革的基础。“计算机基础实验教学大环境” 由三部分组成：一是由
14、软硬件及其网络构成的数字化实验教学平台, 包括计算机网络平台、开放软件平台和硬件实验平台。我们在国内率先建设了计算机基础教学的网络硬件实验室和多媒体实验室，拓宽了实验范围，为学生能力培养提供了更大的空间。二是在平台上创建丰富的资源，包括由网络课件、视频录像、实验工具软件、实验指导、试题库、实验平台、优秀作业、电子教材等构成的多媒体数字资源，还包括教师队伍、实验人员及行政人员等人力资源。资源建设是“大环境” 建设的核心，已形成了“更新快、种类全、集成高、应用广”的特色。三是在“平台”和“资源” 上开展设计、实验、答疑、提交报告、测评等教学活动。丰富的教学资源方便学生学习和教师备课；网上答疑系统实
15、现学生不限时间、地点答疑；引入的电子教室实现教学安排、学习、作业布置与提交、评价与反馈、教学调查等教学活动的一体化。教学活动是构建“大环境 ”的目的。这样的“大环境”是开放的、共享的。学生可以到实验室做实验，也可以通过网络进行模拟实验，学生的心得、问题、答案、作品也可以共享。它不仅为学生施展才能提供了广阔的舞台，也为教师教学研究提供有利条件，有利于发挥教师主导作用，有利于实现以人为本的个性化实验教学，强化学生解决实际问题能力的培养。五、加强自身建设，提高队伍素质师资队伍建设是加强自身建设的重要内容，是实现学生能力培养的关键，其目标是建设一支素质较高、热爱计算机实验教学、相对稳定的师资队伍。计算
16、机技术发展迅速、知识淘汰率高，而计算机人才发展空间大，基础性的实验教学岗位并不具有吸引人才的优势，因此队伍建设是一个值得研究的问题。我们经过十年的探索，使师资队伍的质量和人数实现了跨越式的发展，采取的办法主要有以下三个方面：1. 采取自我孵化、引进、留住骨干三条措施壮大队伍。为教学实验人员营造良好的工作、学习和发展的空间，为每个愿意通过努力而求个人发展和事业有成的人提供环境和条件。针对中心成立初期计算机人才非常紧缺的现实，我们采取的是“实事求是，千方百计留住人才”的策略，对人才只提 “完成教学任务，响应中心指令 ”的宽松要求，留住了所有骨干。而在 2004 年之后，师资状况大为好转，我们要求教师必须把主要精力放在学校，完成中心布置的所有任务，包括各种“义务” 。几年来，中心先后引进了 13 人，均具有博士、硕士学位或高级职称，没有一人“跳槽” 。2. 把认真细致的思想工作和赏罚分明的激励机制有机结合，鼓励教师在教学实验岗位上不断进取。中心明确宣布我们要用好各种政策，把出国进修、国内交流、参
