“虚拟导师环境”下的计算机实践教学体系研究

侯泽民++何建仓

摘 要：本文研究了“虚拟导师环境”下的计算机实践教学体系结构，把计算机实践教学体系分成三个模块来研究：课程实验、课程实训和创新实验。在每一个模块中结合高校在实践教学中的探索，构建了“虚拟导师环境”下的实践教学体系。最后，结合实例，讲述了在“虚拟导师环境”下，计算机实践课程的教学过程。

关键词：虚拟导师环境；创新能力；计算机实践体系

中图分类号：G642.0 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

21世纪是现代化、信息化的社会，竞争越来越激烈，但究其根源，本质上上还是“人才”的竞争！那么，我们该如何培养社会所需的真正人才呢？这些都需要教育来完成！中国传统教育是一种灌输式的应试教育，从某种程度上扼杀了学生的个性，限制了人的想象力、创造力以及开放性思维。所以，这种传统教育模式束缚了学生的创新性、积极性和主动性！基于此，我国提出了现代化素质教育。素质教育重视人的思想道德素质、能力培养、个性发展、身体健康和心理健康教育[1]。着力促进学生的全面发展。只有高度重视和发展素质教育，大力培养创新型人才，才能抢占发展主动权和制高点，才能在激烈的国际竞争中立于不败之地。

随着现代化素质教育的开展与深化，大学生的应用能力与实践动手能力逐渐提高。但计算机专业毕业生的实践和动手能力与就业市场的期望差距明显，迫切需要有积极的措施来缩小这些差距。因此，本文旨在建立一种“虚拟导师环境”下的计算机实践教学体系。在实践教学中，让学生不再依赖教师的随堂指导，但同时仿佛就有个无形的导师在随时指导学生实践，以期达到提高学生的实践和动手能力[2]。

2 传统计算机实践教学体系建设中存在的问题

（In the construction of the traditional practical

teaching system of computer in question）

计算机实践教学体系建设中对大学生应用能力和创新能力培养的研究，很多教师已做了不少工作，但多是零散的不系统的理论和见解。传统实践教学体系建设中仍存在不少问题：

（1）教学手段单一，不能很好地利用现代教学技术，并将其引入到实验教学中；授课方式以教师讲授为主，学生被动地按实验指导要求和操作步骤进行；缺乏互动式教学方法，师生之间没有广泛的交流。

（2）实验教学大多附属于理论教学，很少形成独立的体系；实验内容往往滞后于最近的科研进展；验证性实验过多，综合性、设计性、研究性、应用性实验偏少，已不能适应知识经济对人才培养的要求。学生重视程度不够；有些单独设课的实验课比如课程设计、集中实习和实训的学生成绩评价缺乏合理的科学依据。

（3）某些实验设备、仪器使用效率低，一些专业实验室或者创新实验室空闲率较高，没有充分发挥出培养学生创新能力主战场的作用。

在目前的实践教学体系中，实践教学环节没有真正充分发挥其与理论教学之间的纽带作用。而且没有发挥出实践环节对学生职业技能和实践创新能力的提高作用。究其原因主要有如下因素：

（1）实践内容与企业岗位需求之间的矛盾。计算机知识更新换代越来越快。为了把计算机前沿知识和技术及时加入到教学中，对强调动手能力的计算机类专业来说，实践环节的任务越来越重。对课程的实践内容整合、解决实践内容与企业工作岗位所需知识之间的矛盾成为我们首要解决的问题。

（2）课程实验基本都是独立授课，缺乏相应的整合、交互与融合。主讲教师在指导学生实验时很少涉及该门课程之外知识的讲解，但是很多课程之间是互有联系的。通过调整、整合课程实验内容，可以让学生更连贯性的学习相关内容，也可以让学生感受到专业知识是自成体系的。学生只要阶段性的学好各课程知识并很好的把各课程知识点串联、交互、融合到一起的话，可以解决现实中的很多实际问题。

（3）综合型与创新型实践教学没有得到应有的重视。

实践环节是理论教学过程的延伸和拓展。传统的实践课程内容一般是从验证型的基础实践开始，逐步提升到设计型的综合应用。但由于各种因素的限制，后期开展的综合性实验不能得到重视，更是缺乏创新性。学生很难得到能力方面大的提高，更缺乏社会职业需求的实战能力。

3 创设“虚拟导师环境”的必要性（The necessity

of creating"Virtual Tutor Environment"）

本文以一线教师的实践教学为依据，构建“虚拟导师”环境，形成计算机课程实践教学体系，探索出符合实际情况和学生特点的计算机实践教学体系。即通过创设“虚拟导师环境”来构建计算机实践教学体系，增强了学生实践动手能力，培养了学生的创新意识和创新思维，提高了学生整体素质。主要表现在以下几个方面：

（1）改变单一的实践教学方法。

（2）通过创设虚拟导师环境，努力实现更高层面上的面对面实践教学。

（3）综合能力演练。通过示范的形式，解决教学问题，完成实验任务，进而巩固所学知识，提高实验能力、思维能力，分析与解决问题能力，体会科学方法的作用，认识科学的价值。

（4）实践课程考核实现电子文档支持下的面向学习过程的全面评价。

（5）使实验教学可以脱离空间、时间的限制，将虚拟教育与现实教育相结合。通过一种创新的思路，构建一种全新的实践教学体系，切实提高学生的实际动手能力。

4 “虚拟导师环境”下的计算机实践教学体系

（The computer practice teaching system under

the "Virtual Tutor Environment"）

本文把计算机实践教学体系分为三大模块：课程实验、课程实训和创新实验。然后在每一模块中研究“虚拟导师环境”下的教学，即创设“虚拟导师环境”，让实践教学可以脱离空间、时间的限制，将虚拟教育与现实教育相结合。endprint

4.1 课程实验

我国应用型本科院校以培养高技能应用型人才为目标。在此类院校的实践教学中，实验教学环节所占比重较大。以计算机教学为例，越来越多的计算机课程开设实验课，而原有的机房实验设备已越来越难以满足计算机实验教学的需要。那么，在确保教学质量的情况下，如何利用现有的机房设备资源，完成越来越多的计算机实验课程，已成为当前的一个教学难题[3]。

实验课程可以分为：基础教学实验、专业和综合实验、自主式和开发式实验。根据不同的层次模式，我们都可以利用计算机屏幕录制软件来构建“虚拟导师环境”，基础实验可以录制整个操作的过程，专业和综合实验可以录制核心的构思和部分功能模块的实现过程，自主式和开发式实验可以录制大型项目的开发过程以供参考。

4.2 课程实训

实训教学是启发学生思维，调动学生积极性，培养学生观察、实践、动手、操作能力的重要手段，是获取专业知识、创新思维、熟练技术的过程。教师应在计算机实训教学中，充分发挥作用。探索多样的、有效的实训教学方式，优化、创新实训教学内容，提高实训教学质量[4]。

下面，以《计算机组装与维护》实训课程为例，来讲述“虚拟导师环境”下的实训课程学习过程。

《计算机组装与维护》主要涉及计算机硬件的选择、安装与调试、软件系统的安装与维护、常用维护工具软件的使用等。在现实的实践教学环境中，由于经费有限，实验室的硬件跟不上，仪器设备陈旧老化且数量不足，不能满足教学的需要，往往是教师示范多，学生动手少的教学方式，保证不了学生的动手机会。

而“虚拟导师环境”，可以很好的解决以上问题，通过虚拟实训系统的应用，对于教师课堂教学有利，也有利于学生进行实践，熟悉更多的硬件，很快掌握技能，同时可以节约大量经费。

实训课上，主要采用3DMAX、sketchup、VRML、Java等技术来设计虚拟仿真教学系统。模拟计算机组装与维护课程中的计算机硬件部分的安装调试，如CPU、主板、内存、风扇、硬盘安装调试实训；计算机操作系统的安装与测试、应用软件的安装等实训。动态仿真实验交互过程和实验现象，达到虚拟实验的沉浸感、真实感和交互性。

在虚拟实训系统中，学生可以灵活地、开放地、不受课本约束地、自主地进行试验实训，同时，教师也可以多元化地进行实训考核。通过虚拟实训系统，节省了实训资源，缩短了实训时间，避免了真实操作中的各种危险；而且取得的实训效果真实、直观。

4.3 创新实验

创新实验教学是指以创新人格的培养为核心，以创新思维的激发为实施手段，以培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，促进学生和谐发展为主要特征的素质教育[5]。所以，在创新教学中，教师并不是教学生如何创新，而是培养学生的创新意识、创新精神及创新能力，激起学生的创新欲望。在创新教学中，“虚拟导师环境”也起到至关重要的作用。

以计算机网络教学为例，来讲述如何在“虚拟导师环境”下进行计算机实践教学。如一学生突然触发灵感，认为机房里的局域网拓扑结构比较繁琐，可以进行优化。但因为该学生的想法并未得到实验证实，所以也不可能把机房内的网络拓扑结构按照他的想法进行修改。而且因为设备、环境、人力、物力等原因，也无法进行实验验证。以上困难可以通过思科路由器交换机模拟软件（Cisco Packet Tracer），创设“虚拟导师环境”来解决。

Cisco Packet Tracer是由Cisco公司发布的一个辅助学习工具，为学生设计、配置、排除网络故障提供了网络模拟环境。学生可在软件的图形用户界面上直接使用拖曳方法建立网络拓扑，软件中实现的IOS子集允许学生配置设备；并可提供数据包在网络中行进的详细处理过程，观察网络实时运行情况。

“虚拟导师环境”在学生的创新教学中起到至关重要的作用。首先节省设备资源，节省实验时间；其次，在虚拟环境中，即使最终实验失败，也不会损坏任何实验设备，造成任何经济损失；最后，在虚拟环境，得到的实验结果真实、直观、有效。

5 结论（Conclusion）

“虚拟导师环境”的创设，给高校计算机实践教学带来了翻天覆地的变化，它不仅能够模拟真实的网络环境，使教师和学生在虚拟环境下很好地完成实验任务，还为高校计算机实践教学提供了一个有效手段，使实验效果完全符合教学要求。“虚拟导师环境”下的计算机实践教学，培养了学生的创新思维，增强了学生的动手能力，提高了学生的整体素质。

参考文献（References）

[1] 江捷，冯士维.美国顶峰体验课程对我国高校实践教学改革的

启示[J].实验技术与管理，2012，29（3）：184-187.

[2] 周婧，高印寒.创新实践教学探索产学研合作的新途径[J].实

验室研究与探索，2011，30（5）：94-103.

[3] 张美平.计算机专业嵌入式系统课程实践教学探索[J].福建师

范大学学报：自然科学版，2011，27（3）：10-13.

[4] 王爱民，谷川.软件工程专业校企合作实践教学模式研究[J].

实验技术与管理，2012，29（1）：143-145.

[5] 李文敬，刘之家，闭应洲.应用型本科计算机专业实践教学体

系的构建与实施[J].计算机教育，2011（2）：103-107.

作者简介：

侯泽民（1983-），男，硕士，助教.研究领域：数据库与数据挖

掘，互联网与网络技术.

何建仓（1984-），男，硕士，助教.研究领域：粗糙集与粒计算.endprint