高校计算机专业开放式实验教学模式改革的探索

高校计算机专业开放式实验教学模式改革的探索 ——以硬件类实践课程为例

董利宏　谭亮　聂学方

当前，计算机软件技术的不断升级，推动了硬件技术的快速发展，电路的集成度和功能不断地完善提高，硬件技术较稳定且不断成熟，相关实验教学设备的定型产品较多，性能可靠，正逐步向多功能、综合型发展，为计算机硬件实践教学提供了良好的条件。计算机专业学习的课程主要有：数字电路、微机接口与通信、计算机组成原理、系统结构及嵌入式系统与单片机等与硬件相关的课程。然而，在教学中计算机专业的学生比较普遍的存在“硬件不硬”的情况。这一类课程由于实践性比较强，所以一般都配有实验。实验教学作为素质教育的重要环节，实行开放式管理，进行开放式教学对提高学生实验能力，培养学生综合能力具有十分重要的意义，而基础课实验教学对培养学生的实验理论、实验技术，发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后进行专业课实验打好基础都非常重要。

一、开放式实验教学的特点

开放式实验与常规实验的主要区别就是学生和教师角色的转变，学生由被动的接受者转向主动的知识探索者，教师则由知识的传授者转为学生学习的参与者和指导者，因而在教学过程中教师的职责由过去的辅导转为指导，在教学指导中主要从实验研究和解决问题的思路、方法、和知识等方面给予学生指导。同时注意激发学生的学习兴趣和学习动机，当学生遇到困难时，教师一方面要给予学生心理上的支持，引导他们看到已取得的成绩，告诫他们要对困难有足够的估计，鼓励他们努力克服困难。在具体方法上，应与学生共同探讨问题所在，寻求解决的思路和方法，在解决问题的方法上及时给予必要的“信息支援”，让学生时刻感受到教师在身后的有力支持。增强其学习的信心和决心，促进实验教学质量的提高。

二、开放式实验教学的策略

1．配备开放式的微机实验设备

开放式的微机实验设备应具备以下功能和特点：①为用户构造的实验电路提供两种连接方式，即实际电路方式和虚拟方式。学生在理解、掌握基本电路原理的前提下尽量采用以集成芯片为主的实际电路方式，这样，只需用少量的器件和一定的时间，就可构造出较完整、较复杂的电路。采用虚拟电路方式可让学生无须顾虑实验器材、实验技术规则，随心所欲地使用由多媒体提供的“实验器材”来完成实验，具备功能丰富、搭接灵活的特点，优秀的学生在这样的条件下做出的实验完全可以超出教学大纲的要求。②系统具备功能扩展接口，可直接支持不受具体教学内容限制的开发型的实验项目。

2．硬件电路和程序设计对学生要完全开放

除专门规定的验证性实验外，原则上不给定具体电路，不指定详细的连线内容和步骤，对构造电路的方法更不予限制，仅提供相关的元、器件手册，学生提前一周进行准备，灵活选择和自主制订方案。实验教学中一般不给定详细的实验程序或流程图，也不指定详细的编程步骤，学生可围绕已知的硬、软件资源，预先设计好程序，并在实验上机时调试通过。

3．加强实验室管理

实验室开放后，除进行固定的教学实验外，还可让学生在课余时间自由前来进行实验，这就要求实验室有一套全新的管理办法来运作，管理教师必须严格把关，只有完成详细方案的学生才能动手；既要采取科学的管理办法，又要有的放矢地调动学生的积极性。例如，为使学生每次都能认真、自觉地完成实验，教师可以不定期地抽查，并且在最后的综合实验或者课程设计中对每个学生严格考查，如有不合格者，则前面做的实验不予通过，实验成绩酌情扣分，也可以将实验成绩按一定的比例计入课程的期末成绩，使学生有责任感。另外，实验室应定期组织学生开展科研活动，对优秀者予以奖励，并从中挖掘、培养出好的苗子代表学校参加全国大学生电子设计竞赛。

三、开放式实验教学的预期效果

1．转变思想，以学生为主体，教师起指导作用(www.xing528.com)

开放式实验教学法的特色是“以自主实验主线、教师为主导、学生为主体”。因此教师必须进行角色转换，就是从讲授、灌输，转变为组织、引导；从讲台上讲解转变为到学生中间与学生交流、讨论、合作、指导。在传统教育中，教学的主角是教师，学生处于被动接受地位，教师千方百计使知识易于被理解和容易接受，学生的地位完全是被动的，师生之间不容易产生共鸣。只有使学生在学习过程中的地位变被动为主动地位，这样才能达到事半功倍的效果。因此，教师一定要退到后台。但是，在这种方式下，决不意味着教师放手不管，而是要通过精心的设计使学生带着问题来学习，教师要强化指导过程，积极地创造学习的环境，使学生既要有解决问题的勇气和方法，又要不产生畏难情绪，有了成绩就要让他们有成就感，这样才能更好地激发学生的学习兴趣和积极性。

2．加强学生实践能力培养

开放式的教学要求学生加强自学，要强化对自学的引导，提高学生的学习热情和主动性，使之从被动学习转向主动学习。在课程的实验项目中，要精心安排实验内容，不宜使用固定、僵化的模式，在不同的阶段，要采用适宜的实验方法和手段。应先基础、后扩展，先简单、后复杂，先局部、后整体；不同专业、不同学制乃至不同学习程度的学生，每次实验的内容、达到的目标不一定相同，但课程实验教学总的目标与专业实验教学大纲是一致的。一次实验课只安排少量的重点内容，力求让学生完全掌握；既要简化与本次实验重点无关的操作过程，同时又要强化与之相关的具体步骤。

计算机本科生在一、二年级主要学习电工学、电路原理、电子技术基础等专业基础课程，应从培养其实际动手能力出发，更多采用以实际连线为主的验证、模仿式实验并开设电子制作实习，使之具备感性认识，掌握基本技能，动手能力达到电子爱好者的中级水平。可以将电子制作实习与实验室的设备改造、自制工作结合起来。例如，我们曾组织该层次的学生用一周的实习时间制作了数码显示电路板，用在计算机组成原理箱上，使之成为计算机组成原理/数字逻辑两用箱，以满足新生扩招后对设备增加的需求。这样，一方面，提高了学生的动手能力，增强了专业兴趣，使其感到学有所获，为后续专业课程的学习打下良好基础；另一方面，使实验室在花费不多的前提下增加了设备，从而一举两得。以后还可以组织学生制作频率计、数字万用表等实验室用小设备。在此基础上，从三年级开始，综合所学的知识和掌握的技能，在专业技术课程的非模仿、验证性实验中尽量采用以虚拟技术为主的实验，并在课程结束以后，用1～2周的时间开展综合实验或课程设计，题目由教师指定(也可自选)。学生根据题目、任务、要求自行设计最优方案，在实验室组装电路并调试通过(教师可给予一定的指导)，从而培养其设计、开发能力，并为毕业设计打下良好基础。

四、总结

开放式实验教学模式在计算机硬件课程的教学过程中进行实践，能够充分发挥学生个体的学习主动性。我们在教学中设计的实验项目涵盖了所涉及的计算机硬件课程的内容，使得学生能够在开放式实验内容的实践过程中，完成该课程内容的学习。以自主动手为主线，把教学内容巧妙地扩散在每个实验项目之中，有效调动学生的学习积极性，从而可以达到更好的教学效果。几年的教学实践证明，学生较好地完成了本课程实验内容的学习后，有效提高了学生的综合素质，有多人多次获各种奖励。实践表明，开放式实验模式在计算机硬件课程中的作用是非常有用、非常值得推广的。

参考文献

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