应用型本科计算机专业实践教学改革探索

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摘要:本文针对应用型本科计算机专业人才培养现状,分析实践教学面临的主要问题,提出以独立实验课程、实习与实训课程、自主设计三大模块为主的实践课程体系教学模式,探讨实施过程中可能出现的问题,并提出解决方案。

关键词:应用型;计算机专业;实践教学;课程体系

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

实践教学是应用型本科计算机专业人才培养的重要环节,其教学质量直接影响学生的就业机会和工程实践能力。然而,传统的人才培养模式和实践教学体系难以满足高等教育大众化背景下的应用型人才培养要求。教育部、财政部共同组织实施《高等学校本科教学质量与教学改革工程》,要求大力加强实验、实践教学改革,推进高校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新。本文通过实践教学的现状分析,提出应用型本科院校计算机专业实践教学环节的主要问题。按照高等院校培养高素质应用型人才的要求,结合本校实际情况,探索并构建应用型本科计算机专业实践教学体系,对实施过程中应着重解决的问题提出了具体对策与措施。

2现状分析

随着国家对教育的不断投入,教学改革已经有了明显的成效,但实践教学还在诸多方面、不同程度上存在一些不足。下面从专业培养方案的定位、学生的学习负担及实践课的效率等方面进行分析。

长期以来,我国计算机专业教育带有浓厚的计算机系统研究型人才培养色彩,现行的主流培养方案一般都忽视了我国的计算机产业不发达的事实,其课程体系注重传授完整的计算机硬件及其系统软件的理论体系,追求理论体系的系统性和基础性,存在重理论、轻应用,重知识、轻能力的问题,导致学生不能学以致用。因此,传统精英人才培养模式下的学术化课程体系和教学实施与计算机应用日趋普及形式下的人才市场需求不相适应,造成专业培养方案定位不准确,课程体系不合理。

计算机专业的理论知识抽象,部分知识具有很强的设计性和工程性,学习难度大。大而全的理论课程体系势必引发理论课程的学习负担太重、课内学时太多和满堂灌问题,学生没有足够的课外时间吸收并消化所学知识,更没有时间通过课外设计来训练和培养自主开发能力。几乎所有的设计性实验都不能在课内完成,因此,过重的理论课学习负担不利于学生的自主学习和自主实践。

在传统的人才培养方案中,实践教学环节在一定程度上主要作为理论教学的辅助环节,实践性教学的时间和内容不但比例少,且开设的实验项目大多是验证性或操作性实验,缺乏科学性和训练性。近年来,部分学校已经在计算机专业人才培养中已进行了一系列的改革和尝试,在培养计划中适当加大了实践性课时的比例。但是,由于计算机专业实验设备和操作过程大多具有相似性,实验过程枯燥、实验现象单调且易于拷贝复制,我们的经验表明,简单地增加实验课时的方法达不到激发学生的自主学习和自主实践兴趣的目的,不能形成有效的实践教学体系,实践课时和实践资源的利用率低,实践教学效果差。

3实践教学改革方案

3.1优化专业培养计划

我校坚持培养高素质应用型人才的办学定位,提倡以社会需求为导向,基本理论水平和实践能力协调发展,重点培养应用与实践能力。我校计算机科学与技术专业坚持贯彻落实学校的办学指导思想,紧密结合社会需求和办学条件的实际情况,现设置网络工程、嵌入式系统、信息系统、多媒体技术四个专业方向。

在社会需求调查、研究计算机科学与技术专业课程体系内在联系、并综合国家教指委计算机专业委员会CC2005指导性意见的基础上,我校通过整合部分课程、剔除陈旧的课程内容、改变部分课程的教学形式等方法,将集中讲授的理论课时数控制在1800学时(约100学分)左右,将实践性课程的总学时增加至1300学时(约70学分)左右,在从总体上减轻学生学习负担的前提下,使实践教学的学时、学分比重提高到40%以上。

3.2构建实践能力训练体系

计算机专业课的实验设备操作简单、实验步骤相似性程度高、大多数验证性实验均能够通过多媒体教学手段或以演示实验的形式在课堂内完成。而计算机技术具有极强的设计性和开发性特点,根据理论课教学进度开设的分离型实验项目难以达到提高学生应用与开发实践能力的效果。我们以培养学生的工程实践能力为主要目标,将分散在各课程中的实验项目和课程设计项目进行优化与整合。例如,除部分课程保留少量的实验课时外,整合“C语言程序设计”、“面向对象程序设计C++”、“数据结构”和“算法设计”等课程实验项目,增设48课时的“程序与算法设计”实验课程;整合“数字逻辑电路”、“计算机组成原理”、“微型计算机与接口技术”和“计算机系统结构”等课程实验项目,增设36课时的“计算机硬件技术”实验课程。通过项目的整合与优化,增加综合性和设计性实践教学内容,构建以独立开设的实验课程、实习与实训课程、自主设计三大模块为主的实践课程体系。设置的实践课程和实习实训课程模块如表1所示。

表1实践课程和实习实训课程的模块组成

实验课程模块实习与实训模块

程序与算法设计计算机维护管理DIY

计算机硬件技术计算机电子制作

计算机网络计算机网络工程

数据库与信息系统开发生产实习

多媒体技术

嵌入式系统开发

以设计性和开放性训练项目为主的实验课程重点培养学生的自主学习能力和中小型应用项目开发能力。实习与实训模块主要由与本专业工程实践密切相关的认知、操作训练项目所组成,重点培养学生的工程技能,扩大学生的专业见识面。自主设计模块以科研或工程中的综合性设计与开发项目为主,使学生掌握进行科学研究和技术研发的基本方法,系统地训练学生的工程实践能力,并培养学生的创新精神。

3.3开发分层次的训练项目

以知识和能力并重为原则,以改善实践教学效果为主要目标,按照计算机工程技术特点设置实验课程和实习实训课程,遵循教学基本规律和人类认知规律,按循序渐进的过程培养学生的自主学习和实践能力,开发三个层次的训练项目。

结合理论教学的需要开发基础性实验项目,例如演示型、验证型、操作型的实验,此类实验主要使学生形成对相关理论知识的感性认识,更牢固地掌握相关理论课程的原理、方法,学会实验平台或开发平台的使用方法。此类实验部分可以通过网络虚拟、Flas或开放实验在课外完成。

根据从事计算机工程实践的基本能力要求,紧密结合计算机工程技术的发展趋势,重点研发规模和难度适中的设计性、综合性训练项目,通过独立实验课、课程设计、综合实习等实施形式,强化训练学生的设计与应用开发能力,并培养学生分析实验结果、撰写实验报告和设计报告的能力。例如,让优秀学生带着任务或项目较长时间地参加校外实习基地的顶岗工作,接受项目开发的管理和培训;从实施网络工程的实际问题中抽象出网络工程实习项目,利用由商用网络设备组成的计算机网络基地培养学生们在网络互连、网络设计和网络管理等方面的能力。

结合师生科研实践和学生考赛、资格认证的需要,研究并设计启发性和创新性训练项目,引导和启发学生自主学习和开发实验项目、积极参与课外科技创作,创新实验项目,申报各种学生科研项目,培养学生的创新精神,开发学生的创新思维能力。例如,以湖南省计算机程序设计大赛为契机,经过选拔―培训―选拔这样多次循环,精心设计训练项目,锻炼学生的算法与程序设计能力;针对程序员、软件工程师、网络工程师等考试,开发相关内容的实验项目,针对CCNA、RCNA等认证,开发相关内容的实训项目,使学生接受更广泛的工程技术训练。

3.4实验开放管理

我校以“计算机技术基础”省级示范实验室和“计算机应用技术”省级优秀实习教学基地建设为契机,在硬件、软件建设两个方面加大了投入,为实验室的开放和管理提供了保障。

近年来,在逐步完善实验室和实习基地建制的同时,加大硬件设施建设。先后建有浪潮TS10000型高性能计算机系统、配置有万兆核心交换机等支持业界前沿技术的网络实验室、实习基地以及拥有波峰焊系统、表面贴装系统、印制板快速制作系统的计算机应用技术实习基地。

依托实践教学管理系统,对实验室的各项工作进行了

全面的管理,各实验室公布可以开放的时间,学生可以通过网上预约进入实验室的实践和实验项目。各实验分室的实验教学均采用网络化管理, 利用统一的门禁管理系统,实现学生实验的登录、考勤、课表安排、实验人时数统计等管理工作;依托学院现代技术教育中心,充分利用“天空教室”、“网络课堂”、“IT&AT教育工程系列课程”网络教学资源,融入多媒体教学手段,根据实践教学体系不断丰富和更新实验项目。利用现代信息技术,提供多种多样的实验形式和指导形式;打破多个校区地域的界限,利用校园网络,实现计算机网络等实验分室的远程开放(211.69.253.100:8080/),实验开放面进一步扩大,开放时间进一步延长,设备资源的利用率进一步提高。

实验室开放后,其它与实验室开放相关的管理也要跟上。为此学校制定并执行一系列规章制度,确保实验室开放教学的顺利开展。如《实验室开放管理办法》、《实验室开放基金管理办法》、《实验室开放项目》、《实验室开放学生管理办法》、《实验室开放预约制度》等等。打破学科、专业、部门界线,扩大实验室服务面。

4实施过程中应着重解决的问题

我校的教学实践表明,要使实践教学改革真正取得成效,除了要重视实践课程体系和实验条件建设外,还要在调动学生自主实践的积极性等方面采取有效的措施。

4.1激发学生的自主实践兴趣

设置合理比例,严格规定学生应该完成的课内和课外实验,让学生带着任务进实验室或实习基地。对于计划内实践教学任务,制订和实施严格的考核体系,公正、客观地评定实践学分,促使学生(或小组)诚信地完成实践训练内容。

实施实践性课程浮动学分制激发学生的自主实践兴趣。在专业培养计划中设立创新实践学分。将学生自主实验、参加各类科技作品竞赛的获奖、职业资格认证、工程或科研项目研究成果、公开发表的科技论文计入学分中,调动学生自主学习和自主实践的积极性,培养学生的自主学习和创新能力。

根据学生的学习动态,启发和引导学生自主选择实验项目、自主设计实验,综合运用所学知识,解决学习中的困难和问题,显现自己的智慧和能力,体验自主实践的成果,从而达到充分调动学生自主实践的积极性和主动性的目的。

4.2建设开放性实践环境

加强实践师资力量建设,鼓励和吸引高水平理论课教

师、科研教师充实到实践指导教师队伍。对于培养应用型人才为主的学校,要特别强调教师的双师型素质。要鼓励教师与业界合作开发项目,跟踪当前最新技术。学校也可以聘请企业中的技术人员作为兼职教师或来校进行学术交流。

采取学分激励机制,鼓励学生多开展第二课堂活动,以兴趣小组或课程实验小组的形式开展实验、展开实验讨论,并主动和教师交流;鼓励优秀学生和高年级学生参与课外实践指导,逐步形成学生合作、自主实验和自主指导的氛围,变教师指导为学生自主研讨,缓解开放性建设中实验指导教师数量不足的问题。

4.3开发实践教学资源

由于自主实验所占比例较高,实践教学条件势必有限,加上难以为每个开放实验室全程安排指导教师,那么,提高实践教学资源的利用率、开发实践教学资源就显得尤为重要。

借助校园网络平台建设实践教学综合管理系统。利用管理系统进行实验预约、教学管理和实验指导。部分项目可开发网络仿真实验和相应的多媒体指导课件,缓解教师和设备短缺问题,为学生自主学习创造条件。利用现代教育技术、多媒体技术,将实验仪器的基本使用方法、实验技术的基本方法等简单的、重复性比较大的一些实验教学内容做成用多媒体课件、CAI 软件的方式代替人工讲解。搭建教学资源FTP服务器,提供丰富的教学视频、多媒体课件等实验教学资源,利用生动的视频资料,使学生更好地理解和掌握一些不直观、不易理解的原理性知识,并学会更多的实践技能。

5结束语

我校计算机专业从2006年开始实施本文的实践教学改革方案,已开始显现初步成效。近年来,我校计算机专业学生在湖南省“挑战杯”学生课外科技竞赛、湖南省大学生程序设计大赛、数学建模竞赛、学生科研课题立项、考研录取率、毕业生就业率等诸多方面的成绩稳步攀升。提高人才培养质量是一项长期、艰巨的任务,有许多教学改革的问题值得研究,我们将不断努力,逐步完善实践教学体系,在改革中探索、提高,培养出更多适应社会需要的应用型人才。

参考文献:

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