基于创新能力培养的计算机自主实验的探索与实施

秦娥等

摘要：传统的依附于教材的计算机实验，对学生自主创新能力的培养无益。本文从我院已开设的自主实验入手，探讨了自主实验的初步成效，并继续深化实验教学改革，建立四个层次的自主实验实践体系，完善自主实验质量保障体系，从而提高学生的实践能力，为社会培养计算机创新人才。

关键词：自主实验；实验教学；改革创新；质量保障体系

中图分类号：G420 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2015）10-0090-03

引言

作为计算机专业教学体系的重要组成部分，实验教学在整个教学过程中是至关重要、不可缺少的环节，学生综合素质的提高及创新能力的培养更离不开实验教学。[1]但目前许多高校的计算机实验教学都存在一系列问题，如实验内容多依附于教材并多年保持内容不变，学生通常被动地按实验步骤开展实验、学生实验的主动性不够、无法进行更多的创新和创造等。为此，许多学校都提出了“加强基础训练、注重能力培养、强调素质提高、突出创新意识”的基准和原则，改革实验教学体系，通过开设自主实验，提高学生的创新能力。

为了全面提高学生的创新能力和实践能力，浙江工业大学中长期（2011-2020年）发展规划中指出，实验教学要实现三个转变：①从依附到相对独立的转变。改变实验教学依附于理论教学的传统观念，形成理论教学与实验教学统筹协调的理念。②从被动到相对自主的转变。在实验教学方法上，改变以教为主、学生被动学习的局面，强调以学生为主体、教师为主导、师生互动合作。③从封闭到全面开放的转变。强调时间、空间、内容、资源等方面的开放，强调课内课外结合、学生自主研学、因材施教。[2]

计算机学院一直以来，都十分重视实验教学，投入了大量的资金更新实验设备，为师生配备良好的实验环境，为了更好地调动学生的积极性，并培养优秀人才，学院鼓励教师开设了一定数量的自主实验，并不断推进实验教学改革，建立健全自主实验教学体系，以培养学生实践能力和创新品质为核心，推进自主研学、多层次个性化、全方位开放等实验教学模式改革。

已开设的自主实验的成效

开设自主实验是计算机学院在实验教学改革方面的新尝试，在软件开发类课程中实施了两年，效果比较好。我院现有计算中心实验室、软件工程实验室、硬件实验室、网络工程实验室、物联网实验室和实训中心，开设的自主实验以软件开发和算法设计为主，由素质优良的教师悉心准备，并由实验教学院长亲自把关审核，由学生自主选择组队，在学生具备扎实的基础知识的前提下，给学生一定的学习上升空间，在实验过程中，引导学生开放思维，采用各种新的方法和技术手段，鼓励创新、协作完成自主实验，实验结束时，根据学生对自主实验的完成程度给予不同等次的第二课堂加分。

学生普遍反映，在开放自主的环境中做这些自主实验，学习兴趣更大，学习能动性更强，能不断激发创新思维，积极主动地全身心投入做实验。学生在自主实验过程中不断积累知识，综合运用各种方法解决问题，提高了计算机技术水平，创新能力、动手实践能力有了大幅度提高，思维更活跃。因为绝大多数自主实验需要学生合作完成，所以培养了学生的团队协作能力，为其以后就业打下了良好的基础。通过跟踪调查选择自主实验的学生，发现他们在就业岗位上的适应能力比一般同学强，创新实践能力和团队协作能力更是高于其他人。考虑到计算机学院学生的就业和升学需要，我们还计划开设综合实践类、工程实践类自主实验，进一步完善自主实验体系，提高自主实验的深度和广度，不断完善自主实验质量保障体系，以便吸引更多优秀的学生参与其中，为社会培养更多的计算机精英人才。

建立四个层次的自主实验体系

计算机学院采用“因材施教、个性发展、多元评价”的人才培养理念，遵循“适应和引领企业需求，分层分类精细化培养”的教学思想，为了进一步提升学生的创新实践能力，学院构建了学科基础技能、专业基本技能、综合实践技能和工程实践能力四个层次的自主实验体系（如图1）。对应的实验平台支撑，大大激发了学生的自主实验和创新实践兴趣，培养了其自主创新与实践能力，适应了社会对不同层次计算机人才的需求。

学科基础和专业基础类自主实验，一般是以教材内容为基础，提炼出有助于培养学生创新思维的程序设计类和中等难度的软件开发实验。

综合实践类自主实验，由企业负责人和任课教师商定，引进知名企业的真实项目与案例，分解成若干个子项目，确保自主实验的科学性和先进性，保证学生在完成这些实验之后，基础理论知识得以综合运用，创新实践能力有较大的提升。

工程实践类自主实验，一般选取优秀学生直接参与到企业的工程实践项目中，或是参与到学校的创新竞赛和科研项目中。这类自主实验能使学生基础知识更扎实，工程观念和运用知识能力增强，思想活跃，富有创新精神，进而提高其工程实践技能和创新协作能力。

为保证自主实验的先进性、实战性，构建适合计算机发展需要的自主实验体系，学院还采取了以下措施。

（1）激发学生的实验兴趣。对企业招聘岗位进行整理分析，掌握社会对创业实用型和研究型人才的真实需求，适应不同层次学生的愿望，激发学生的实验创新兴趣，有针对性地确定自主实验的内容与方案。

（2）项目驱动引领自主实验。对企业导师的实际项目进行裁减与提炼，构成若干个真实案例，项目驱动引领自主实验，构建案例式实践课程体系。

（3）部署网络实践平台。在实验室部署与企业一致的实验管理平台，让学生直接感受实验周期的全过程，并体验真实的工作环境与职场氛围。

（4）组建实验团队。吸引优秀学生直接参与到自主实验项目中，组建实战团队，提高他们的协作能力和创新精神，得到最真实的实际工作体验。

（5）构建多元考核评价体系。对学生完成的自主实验项目，采用多方位、多角度、动态化、互动化的评价方式，不仅关注研发成果，更关注学生在实验过程中涌现的创新思维和好点子，将学生自评、实验教师评价和项目组成员的评价综合起来，从多角度、多方面对学生的自主实验成果给出更客观、更科学的评估。

（6）积极进行自主实验教学体系改革，形成专业课实验基本源自企业实际项目和硕士导师科研课题的模式，并向全校及全省辐射。

完善自主实验质量保障体系

通过各类实验室建设项目的投入，学院具备了一流的实验条件和高效的管理手段，实验室尽可能地对学生开放，提高实验教学与计算机开发应用的衔接度。自主实验突出实践性和应用性，促进了人才质量和学生的综合素质上一个新台阶；鼓励素质良好、精干高效、富有活力的教师开展自主实验；联合企业，紧跟快速发展的计算机新技术，共同建设自主实验体系，使之规范化，并与计算机前沿技术保持一致，不断完善自主实验质量保障体系（如上页图2），确保自主实验的开设质量。

结语

从我院开设自主实验的情况来看，自主实验给学生提供了发挥自主性、积极性和创造性的空间，学生通过自主实验形成自我监控、自我反思、自我评价、自我反馈的学习能力。在自主实验教学中，学生始终处于一种兴趣盎然、积极参与的状态，他们的自学、实践、合作等能力都得到了充分的训练和极大的发展。通过自主实验来学习计算机理论知识和技能，学生可以将所学知识运用于新问题的解决当中，进而形成客观而实事求是的科学态度、积极主动的探索精神和严谨细致的作风品质等，学生获得的将是科学素养的全面提高以及个人能力的极大提升。

参考文献：

[1]徐成，李仁发.计算机与电子类专业自主实验教学模式研究[J].计算机教育，2011（17）.

[2]浙江工业大学.浙江工业大学中长期发展规划纲要（2011-2020年）[R].2011.

[3]辜丽川，朱诚.大学计算机基础实验自主探究式教学模式理论与实践研究[J].计算机教育，2008（24）.

[4]祝昌宇，陈广贵.从ACM竞赛谈计算机实验教学改革[J].实验科学与技术，2011（S1）.

[5]白云，柴钰.加强开放实验教学，培养学生的创新能力[J].实验室研究与探索，2010，29（8）：109-112.

[6]蔡炳新，蔡炽，曾鸽鸣，等.改革实验教育教学，培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2009，28（1）：17-19.

项目资助：本文受到浙江工业大学2014年实验教学改革项目《网络工程实验室自主开放管理模式的探索与实践》的资助。