计算机工程实验教学中心建设的探索与实践

罗代忠，王月浩，汪维华，罗万成

（重庆文理学院 软件工程学院，重庆 402160）

重庆文理学院计算机工程实验教学中心组建于2006年。中心建设本着“科学规划、资源整合、集中建设”的原则和为IT行业培养工程人才的目标，经过多年探索与实践，在学校“五大教学改革”助推下逐步完善，学生工程实践能力和工程创新能力显现，课外科技成果丰硕，就业质量显著提高，对同类高校的示范性逐渐彰显，2012年被确立为重庆市级实验教学示范中心。

1 实验教学改革

1.1 实验教学定位与规划

重庆文理学院坚持发展应用型教育、培养应用型人才、建设应用型大学的办学宗旨，重视学生知识、能力、素质的协调发展，强化工程应用能力和工程创新思维的培养。实验教学是人才培养体系中不可或缺的组成部分［1－2］，是学生充分运用理论知识解决实际问题、提升工程能力和工程创新思维最直接、最有效的环节［3－4］。计算机工程实验教学中心坚持“夯双基，强两项，建双控，提两能”的实验教学思路。“夯双基”即夯实基础理论知识与基本实践技能；“强两项”即强化“课程项目”与“实训项目”的实施；“建双控”指控制工程项目内容实用性与控制项目过程规范性；“提两能”即提升学生工程实践能力与创新能力。

（1）实验教学定位：以“夯双基，强两项，建双控，提两能”为指导，建立满足计算机科学与技术、网络工程、信息工程、信息与计算科学等专业的基础实验、综合设计、工程实训和课外科技创新活动的需求，服务全校计算机公共基础实验，辐射渝西地区高校，服务渝西地区信息产业的人才培养基地。

（2）中心实验教学发展规划：深化校企合作，坚持以工程项目为载体，以工程能力培养为主线，以课外科技创新为突破，建成支撑信息学科及计算机公共基础实验教学，支撑工程人才培养，特色鲜明、具有示范作用的工程实验教学中心。

1.2 实验教学改革思路及方案

应用型工程人才培养需构建工程性实验教学内容［5］，运用工程性教学方式和手段［6］，建设一支工程化教师队伍［7］。中心组织教师开展实验教学研究，坚持夯实基础理论知识与基本实践技能，强化“课程项目”与“实训项目”的实施，建立工程项目内容的实用性与项目过程的可控性体系，提升学生工程实践能力与创新能力，探索并开展了以下三大主要实验教学改革。

（1）项目承载、能力导向、运行可控的实验教学模式。企业产品化项目植入专业课程体系，实施“强两项”工程。一是课程项目，即以改造的商用项目贯穿技术课程，通过校企合作，引入企业产品化工程项目，将引入的项目按知识点分解，转化为课程项目并贯穿于技术课程；二是实训项目，即用遴选的商用项目作为实训内容，在实训室或校企合作实训中心“实做”产品化工程项目，以此开展课程群或阶段性实训，培养学生工程实践能力。

项目的顺利实施通过“建双控”来保证。一是控制学生技术课程项目或实训项目的内容具有实用性，即引入企业植入的项目，需控制其符合企业实际需求，具有一定的商用价值性；二是控制项目实施过程，即学生开发设计项目时，教师对其指导和进度控制，使教师在安排、指导、监督、检查项目进度时，能够心中有数，有的放矢，控制自如。

（2）校企联动、资源共享、合作共育的人才培养模式。通过引入企业资源建立校企合作工程创新实验教学平台——工程实训基地和工程创新中心。工程实训基地开展工程项目训练，承接商业项目；工程创新中心开展科技创新活动，进行程序设计大赛或新技术创新开发，实现计算机人才培养和社会需求之间的无障碍对接。学校通过该平台，培养具有工程实践能力和创新能力的计算机人才；企业通过该平台，利用学生团队资源为企业商业工程项目服务。校企通过该平台，企业主动全程参与育人［8］，与学校共同开发课程、共同开展工程人才培养、共同评价人才培养效果。

（3）分类探索、分段设计、分层教学的运行模式。将实验教学分为基础型、综合设计型和工程创新型3种类型，根据实验类型特点采用不同的教学方法，分层次因材施教，实施理论与实验融合的一体化授课，以项目贯穿课程教学及训练，教师可及时根据学生学习情况，随时进行教学与项目实验的切换，强化学生工程技术能力培养。

对于基础型实验，要强化学生基本理论的理解、基本知识的应用和基本技能的训练，采用“授课＋演示＋学生操练＋考核”的模式，帮助学生了解基本实验原理，熟悉仪器设备，引导学生入门，要求学生“人人过关”；对于综合设计型实验，要探索开放式实验教学模式，以目标任务为驱动，采用“项目任务＋引导设计＋答辩验收”的方式，鼓励提出新的实验方案、实现方式多样化，强化实际动手能力的培养；对于工程创新型实验，要通过课程群或阶段性项目实训以及课外科技活动，使学生能够参与实际工程项目训练，培养其独立分析和解决工程问题的能力。参照大学生ACM等竞赛模式，通过真实工程项目研训，培养学生创新意识和能力。

2 “三维立体”实验教学体系构建

借助校企合作平台，引入企业商用项目［9］，坚持“夯双基，强两项，建双控，提两能”的实验教学思路，对实验教学体系持续改革，以专业理论培养为基础、以工程项目实施为载体、以工程能力培养为主线、以创新意识培养为突破，强化学生工程实践能力和创新能力，创建了多层次、结构化和开放式的“三维立体”实验教学体系（如图1所示），取代了传统的平面化、教条化的实验教学体系，形成了“实践与理论结合、工程能力显著、创新意识突出”，涵盖基础型、综合设计型、工程创新型“3个层次”的实验内容。实现了学生4年本科实验实训不间断培养，强化实验内容和工程应用挂钩，注重工程应用能力培养，加强与社会应用实践密切联系。

图1 “三维立体”实验教学体系

“三维立体”实验教学体系以“两项”载体为内容维度φ（内容）、“分层”模式为实施维度φ（实施）、“双控”保障为监控维度ψ（监控），实现“两能”培养目标w（能力），即：

2.1 以提升“两能”为建设目标

针对传统实验单纯为验证理论知识、与工程应用严重脱节的问题［10］，实行了专业实验课程的工程化，以工程项目为载体，密切联系工程应用并围绕工程应用进行；针对传统实验内容都是预设好实验结果、学生机械化执行的状况，对实验内容进行开放性设置，增强设计环节，提高了学生的自主创新［11］能力。“两能”是中心人才培养的核心，实验教学体系紧紧围绕此主线，进行了实验平台的层次划分，实现分层培养。

2.2 以实施“分层”为培养模式

为了学生工程实践能力培养和创新能力的拓展，即“两能”目标，根据学生在不同学习阶段的知识结构和能力培养要求，因材施教实施“分层”培养，构建了基础实验教学平台、综合设计实验平台和工程创新实验平台“三层次”培养模式。以“基础实验教学平台”训练学生的基础理论知识，培养学生基本实践技能，即“双基”培养，为后面的专业学习及工程能力的培养“夯实基础”；“综合设计实验平台”在“双基”培养的基础上，进一步提高学生项目开发能力、综合分析问题能力与系统设计能力；“工程创新实验平台”以实际商用项目开发为主要训练方式，使学生在校期间能够从事工程项目的开发，有效提高学生就业竞争力，拓展学生创新思维。

2.3 以引入“两项”为实施载体

中心以校企合作的方式引入商用项目，通过知识点的分解，融入实验体系中，形成别具特色的“课程项目库”和“实训项目库”，以此为载体，进行实验实训教学。通过引入“两项”工程，培养学生工程实践能力与创新能力。“两项”工程是“两能”目标培养的具体实施载体。

2.4 以建立“双控”为运行保障

实验教学体系能否健康运行，必须有相应的保障措施，以保证系统得到严格执行，在执行过程中实验教师能够掌控项目实施进度和效果；对引入课程的商用项目价值性和有用性进行控制，对项目实施过程规范性和有效性进行控制，通过“双控”来保证引入项目在人才培养中能起到实质性作用，以顺利实现“两能”目标。

3 实验教学方法与手段改革

3.1 实验技术与方法

在实验实训项目选择、实验方案设计上，以工程性为主线，按照“三维立体”实验教学体系要求，设计了既能满足本科生培养要求，又突出工程实践能力和创新能力的实验实训项目。在实验内容上，基础型、综合设计型和工程创新型实验相辅相成；在实验次序上，由简单到复杂，由基础型实验到设计型实验，最后进行工程型实验、创新型实验，由浅入深，循序渐进；在实验环境和实验所用工具方面，结合不同的实验课程和实验项目类型，选择具有代表性的实验环境、软件工具和开发技术，既能体现技术的基础性，又能体现技术的先进性，使学生逐步学会和掌握计算机的综合应用与开发，提高学生的计算机工程应用能力，培养学生的合作研究与创新意识。

3.2 实验手段

（1）中心注重教学手段和方法的改革，充分利用实验教学软件和多媒体设备实施理论与实验一体化教学。学生可通过实验教学软件随时提问，教师可监控学生屏幕并解答问题，该模式增加了实验教学过程的互动性，使教学效果事半功倍。

（2）引入校企合作资源，承接商业项目，培养具有工程实践能力的计算机人才；通过项目实践活动，以学生创新团队为载体，拓展优秀学生创新思维，培养计算机创新性人才。

（3）课程网站提供了丰富的教学资源，包括实验课程、实验教学视频、实验过程、实验步骤、实验方法等，多元化的教学模式对课程教学改革起到了较好的促进作用。

3.3 实验考核

在实践教学的过程中，采取多元化考核方法，使考核更加人性化，侧重于考核学生的实验过程，更注重对学生实际动手能力的考核。在考核方法的执行过程中，根据课程教学层次及其特点，采取不同的考核方法，主要分为过程考核和项目考核两种形式。

（1）过程考核：对学生的实验过程进行考核，主要考核学生平时实验的效果，所占总成绩的比例视各类型实验的实际情况确定。过程考核细分为实验准备、实验过程和实验结果3个部分，各个部分都占有适当的成绩份额。实验准备成绩根据检查学生实验准备情况进行评定，实验过程成绩根据学生实验操作过程的规范性进行评定，实验结果成绩根据学生实验完成质量及实验报告、完成的程序或作品进行评定。

（2）项目考核：各实验课程根据实验的不同特点，采用灵活多样的考核方式。综合性较强的实验项目或者工程实训要求必须进行项目答辩，演示项目实现效果，完成情况较好的项目进行示范性展示。通过课程答辩，充分训练学生的工程能力，锻炼学生的表达能力与自我展示能力。实验成绩纳入课程总成绩中，所占比例由课程性质决定。

4 实验教学队伍建设

学校高度重视实验教学队伍建设工作，鼓励高水平教师投入到实验教学工作和参与制定中心实验队伍建设规划，并出台了一系列工程化队伍培养的倾斜性政策和相应的激励措施，提高了实验教师队伍水平，形成了工程化实验教学队伍，满足了工程化人才培养的需要。

（1）工程化队伍建设有制度保障。为有效提升实验教学质量，提升队伍工程实践能力，建设高水平工程化师资队伍，中心制定了工程化教师队伍建设规划，通过国内外进修、企业顶岗、中心孵化三大途径培养工程化教师。

（2）利用对外送培提高教师业务能力。鼓励和支持教师，尤其青年教师，参加各种学术交流，到相关高校进修或学历提升，到企业进行工程化培养，鼓励青年教师依托中心开展实验教学研究，提升业务素养。具体举措：每年选派3～5人次到国外高校与企业进行人才培养；每年选派8～15人次到国内高校学习，或到IT企业参与工程实际项目开发；依托工程创新中心承接的商用项目，培养中心工程化教师。

（3）利用科研项目提升队伍学术水平。中心教师包括学术带头人和学术骨干，由他们承担的科研任务可形成教研相长的良性互动。同时中心还制定激励和扶植政策，引导中青年教师申请科研项目，进一步提升中心实验队伍的学术水平。

（4）利用校企联动平台增强教师工程能力。积极深化校企合作，建立校企联动机制，搭建工程化教师队伍培养平台。

5 实验教学成效

几年来，中心在实验室建设、实验教学改革、实验教学体系、教学方法和教学手段、工程化师资队伍建设等方面的探索和实践，形成了以校企合作为平台的工程化人才培养新模式，学生工程能力和创新能力显著增强，已开发商用软件项目13项，科研立项27项，参加各类科技创新竞赛中共获得国家级奖励79人次。毕业生专业对口就业和入职薪酬均位居全校首位，部分学生就职于阿里巴巴、百度、腾讯、香港天大研究院、中软华为、北京慧点科技、神州泰岳等国内外知名公司，受到用人单位的广泛好评。

（References）

［1］王杰，刘晓鸿，冯璐，等.实验教学示范中心建设实践与体会［J］.实验技术与管理，2011，28（3）：311－313.

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