广东开放大学实践教学提升路径探索<br/>——以计算机专业实践教学为例

广东开放大学实践教学提升路径探索
——以计算机专业实践教学为例

2019-07-09肖小红谢剑刚

广东开放大学学报 2019年3期

肖小红谢剑刚

(广东开放大学，广东广州，510091)

成人高等教育的教学质量决定所培养的人才的质量。要提高教育的整体质量，就需要不断改革教学方式、完善教学体系。完整的教学包括理论和实践两部分，仅仅理论知识的传授很难满足学生的真正需求，也很难将知识转化成生产力。实践教学是对理论知识的巩固和加深的重要途径，也是理论联系实际，培养学生动手能力的重要手段，直接影响到成人高等教育教学的质量[1]。对于实践性和实用性要求非常高的计算机专业来讲，更离不开实践教学环节。但目前，成人高等教育普遍存在重理论轻实践的现象，不仅体现在实际教学中，在教学教改类的研究中，对实践教学的探讨也非常少，在CNKI中搜索主题词“成人高等教育实践教学”，搜索到的文章寥寥无几。

广东开放大学（广开）是一所以现代信息技术为支撑，面向社会全体成员开展远程开放教育并具有学士学位授予权的新型高等学校[2]。目前广开的成人高等教育规模庞大，办学网络遍布广东城乡，学校现有各级各类学生约26.7万人，其中开放教育和成人教育学生约计24.6万人。经过41年的办学探索和积累，学校在成人高等教育上已形成较为完善的管理体系和教学模式，但依然存在一些历史遗留的主客观问题，在教学环节上存在重理论轻实践的现象。

一、广开实践教学现状及成因

面对上述庞大的学生群体，学校建立了网络课程学习平台，平台上建立了丰富的学习资源，如视频、课件、作业、讨论等等。但是这些资源主要围绕理论知识展开，极少涉及到实践环节。整个广开教学系统内的实践教学资源非常贫乏，学生的实践操作几乎空白，主要表现在三个方面：（1）大部分课程没有设置实验环节；（2）部分课程设置了实验环节，但因为技术、网络并发量等问题，导致学生很难成功实验；（3）在平时的形考以及终考中对实践环节没有量化考核。

分析实践环节薄弱的原因主要如下：

（1）工学矛盾。成人教育所针对的人群以在职在岗人员居多，这类人群除了“学生”身份之外还有其他身份，比如企业员工等。他们必须安排好学习和工作(生活)的时间冲突[3]。此外，他们在学习时间和地域上各不相同，很难统一，无法集中教学，很难到现场进行实操训练。

（2）课程安排不合理。理论课程占主导地位，实践课程或操作部分很少甚至空白，并且在最终课程考核中也没有计算成绩。在课程内容选择上，过于强调学科知识的逻辑性和系统性，忽视学生的真正需求[4]。

（3）对实践教学的重视程度不够。不管是从学校层面还是院系，乃至教师以及学生，客观上存在不重视实践教学的情况。学校在实践教学上的技术和资金投入力度不大，实训中心的建设迟缓，很多课程的实训项目无法实际操作，对实训没有做出要求，缺乏有效的过程管理和质量监控，也无相关的实验管理制度和考核标准。

成人高等教育的学生群体在选择专业上更注重学习的知识、掌握的技能与个人发展尤其是所要从事工作的密切联系，期望尽快从成人教育中获得切实利益，因此，注重就业和实用性，为社会培养大批应用型人才是成人高等教育的根本目标[4]。而由于上述主客观的一些原因，导致学校的大部分课程只注重理论教学而轻实践教学。计算机类专业是一门实践性非常强的学科，实践是学生在学习过程中必不可少的一项训练。学生如果仅仅学习编程理论而没有编程实践，永远也学不会编程；同样地，学生如果仅仅停留在算法学习而没有亲自实现一个算法，也无从掌握算法的精髓以及应用。因而，对于计算机专业来讲，除了必须的理论学习外，更应该侧重实践动手能力。

目前广开计算机类的专业、开设课程以及在籍学生情况如下（见表1）。该表中学生的数量截至到2018年秋季，不包括2019年春季招生在内。其中大部分课程都没有实训环节的训练，部分课程设置了实训项目，但在实际操作中鉴于网络技术等原因，很难成功实现。

表1 广开计算机类专业学生以及开课情况统计表

随着招生规模的扩大，同时为满足国家新形势下人才培养的需要，推动实验教学改革和创新，推进实验教学信息化建设的步伐，充分发挥新技术的作用，针对上述问题，如何解决大规模学生的实验操作问题，提高学生的实践动手能力，从而提高学校的教学质量以及人才培养质量，培养社会认可度高并能适应社会需求的应用型实用型人才，是学校教学改革和转型发展过程中亟待解决的重要问题。本文旨在探讨通过加强虚拟仿真实训中心建设、加强实验过程管理和考核等途径来提高成人高等教育的实验教学质量。

二、广开实践教学提升路径：建设虚拟仿真实训中心

虚拟仿真实验能够突破传统实验室在硬件设备上的限制，降低实验室建设资金，缓解开放教育中实验人数过多的问题，突破时空局限，优化教育资源，提高学习者的学习兴趣和效率，能够真正实现理论教学与实验教学的结合，是开放大学在开展成人高等教育上有效实施实践教学的最佳选择。通过建立虚拟仿真实训中心，搭建各个专业的虚拟仿真实训平台，对实践教学环节和过程严加管理、量化考核，满足学生“处处学习”和“时时学习”的需求，真正提高学生的实践动手能力，从而提高整体教学质量，最终达到培养高质量的适应社会需求的应用型人才的目的。

（一）建设虚拟仿真实训中心的必要性

1. 虚拟仿真实验是符合开放教育特征的最佳教学形式。开放大学与普通高校不同，是一所“虚拟学校”，开放大学的教育没有完整意义上的时空界限[5]，在空间上，呈现“处处学习”的特点，在时间上，呈现“时时学习”的特点[6]。对于开放教育来讲，要满足学生群体的“处处学习”和“时时学习”的需求，就一定要充分发挥现代化信息技术，打造一个真实的虚拟校园、虚拟课堂，实现不仅课程的理论学习可以通过网络进行，实践环节的训练也同样可以采取虚拟实验室的方式进行。虚拟仿真实验通过硬件虚拟化、软件仿真、云计算等技术方案开展计算机专业相关的实验项目，为学生提供24小时全天服务，不仅节约成本，增强实验设备使用的便捷性，同时可实现学生的“处处学习”和“时时学习”。

2. 虚拟仿真实验是培养应用型人才的现实要求。计算机专业带有很强的工程性和实战性。但在实际教学中，由于实验条件不足，加上学生的“工学矛盾”，在人才培养上存在教学与实践相脱节的现象。从计算机专业的学科背景和工程实践看，运用仿真技术是进行实践开发和设计的基础，是提高工作效率和降低开发成本的有效手段。因此，开展计算机专业类课程的虚拟仿真实验教学，是培养“面向工业岗位”的应用型人才的现实要求，是提升学生的专业技能、工程实践能力和创新意识，满足社会对应用型人才日益增长需求的有效途径。

3. 虚拟仿真实验是提高学习效率和兴趣的有效手段。使用传统实验室，学生面对的是固定的物理空间、固定的设备（如主机）、指定的操作系统或软件，学生的实验操作时间高度依赖机房的软硬件配置，学生很难实现随时随地访问，也不支持多终端接入。相反，虚拟仿真实验平台实现了全天候开放，学生可通过网络随时、随地访问平台中的虚拟实验教学资源，并可使用台式机、笔记本电脑、智能手持移动终端等多种访问工具[7]。学生可以基于自己的时间、兴趣选择实验项目。由此可见，虚拟仿真实验有利于降低学习者的入门门槛，提高学习者的学习效率，非常适合采取开放式教育进行学习的学生群体。

4. 虚拟仿真实验是降低教育成本的有效途径。

传统实验室的建设与维护成本高，主要表现在：第一，实体设备价格贵，购买成本高，后期维护费用也高；第二，技术和产品更新换代快，需要投入大量经费进行产品的升级或替换，否则无法适应教学的需要；第三，实体设备需要占用大面积的物理空间，需要散热，具有能耗，这些导致实体设备不能长期开放；第四，实体设备需要配备专门的实验管理员。而虚拟仿真实验教学平台可通过硬件虚拟、软件仿真的方式实现设备的快速更新换代，投入成本低；借助云计算技术，大量的虚拟化网络设备运行在数量有限的物理服务器上，可大幅降低能耗与运维成本，提供绿色、低碳、环保的实验环境[8]。

（二）虚拟仿真实训平台的特色

1. 理论和实验教学互补。通过虚拟仿真实验，学生可以及时对所学内容进行有针对性的训练，巩固所学理论知识。一些基础认知和专业技能训练可在虚拟仿真实验平台开展预操作，让学生能够在计算机上直观看到实验现象和结果，加深对知识的理解，提高学生的学习兴趣，也节约实验时间。对于一些综合型、创新型、不易现场实施的实验在虚拟仿真环境中可以不断反复修正、重组、创新，提高了实验的灵活性和实验效率，同时又极大地减少了实验成本和资源消耗。通过这样的实验教学模式可以调动学生学习的主动性、积极性和创造性，使远程教学具备真正的实验教学环节，有力地提高学生的实验操作能力。

2. 管理信息化，共享网络化。虚拟仿真实验平台可以提供实验教学各个环节和流程的统筹安排以及全方位的管理。如实验安排、实验选课、实验预习、智能答疑与指导、实验报告的在线填写和提交、实验结果的自动批改、实验教学学情分析等。对学生在平台上的行为数据进行采集和分析，进而为学生提供个性化的学习指导和学习评估报告。通过数据分析可以更加详实、客观地掌握学生在实验教学各环节的参与情况，从而为科学地开展实验教学评估及教学改革提供依据，同时也大大减轻了实验管理员和指导教师的工作负担[9]，实现了管理的信息化。

通过采用虚拟仿真实验的模式，开设独立的虚拟仿真实验课程或操作环节，通过互联网实现共享，使学生通过网络在虚拟仿真平台上就可以进行实训练习，实现了真正意义上的开放和共享[10]。

3. 实验教学资源易于整合和充实。目前学校在实验教学资源的建设上几乎处于空白。有了虚拟仿真实训平台，可以充分整合现有虚拟仿真实验项目和资源，紧随计算机和信息技术的发展，及时更新实验教学大纲和实验内容，不断充实完善现有的虚拟仿真实验项目和资源，通过自主研发、引进、合作相结合的方式，充实各类实验教学资源，并根据中心发展需要逐年新增或升级软硬件设备[11]，提高中心的服务功能。

4. 校企合作，立足行业，服务社会。充分利用企业资源，建立校企合作长效机制。与企业共同建立、开发基于网络的虚拟仿真实验室，面向省内分校和合作企业开放。对现有紧缺和潜在职业岗位设置对应的课程体系，扩展实践与实习课程，构建“学以致用”的课程孵化互动机制，形成适应行业培训和院校教学双向交流。注重从企事业单位精选研究课题，并不断将科研、教学成果转化为生产力，从而达到学校、企业、市场三赢。可聘请IT企业工程师作为实验外聘老师，不断优化实验教学方式，面向企业选择实验项目，并在模拟仿真的公司环境中完成，突出工程应用特色，让学生随时随地能感受到公司的文化氛围，为学生走进校外实习基地、走向工作岗位打下基础。

学校应坚持实验教学与区域实际结合，课程实验与技能训练结合，紧密结合广东省信息产业发展需求，实现由基础性实验向综合应用性实验转变，规定性实验向自主性实验转变，传统型实验向开放型实验转变，培养适应区域经济社会发展需要，具有完善的知识和能力结构的创新型应用人才。

（三）虚拟仿真实训平台的功能

1. 计算机专业虚拟仿真实验平台体系。在课程设置上，针对目前广开计算机已有以及即将开出的专业，考虑到专业之间课程的交叉性以及类别，可设置计算机软硬件设计、移动开发、网络与信息安全、云计算与物联网、大数据技术等仿真平台（如图1所示）。学校要进一步购置相应的软硬件，进一步加强资源建设，增加更多的实验课程，开设更多的实验项目，实现实验教学体系中虚拟与现实、时间与空间的多元化和全方位性，贯彻校企联合、资源开放共享的建设理念。

图1 计算机专业虚拟仿真实验平台体系

2. 虚拟仿真实训平台功能。平台将一些实验项目通过虚拟仿真的方式，以B/S模式向授权学生提供服务，专业的实验课程统一列入在线实验课程管理平台管理。教师端具备发布公告、管理学生、发布课程视频、在线批改作业、参与讨论、成绩统计分析等功能。学生端具备选择课程、选择实验项目、观看微课等视频资源、发布提问、参与讨论、在线实验、在线提交报告、查看成绩等功能。

为保障中心的顺利运行，可在原来的虚拟仿真实训中心的基础上，和相关企业合作，采用“独立设置，统一管理，共建共享”的管理体制，建立一个完善的虚拟仿真实验的教学平台。中心教学平台系统架构图如图2所示。