项目制开放性实验室在计算机教学中的应用

张立敏

［摘要］计算机实验教学多以验证性实验为主，不利于学生动手能力和创新思维的培养。项目制实验教学方法可以通过设计案例式实验项目、扩展创新课题渠道、建立动态管理机制和评价体系等方法引入。将之应用于开放性实验室的建设当中，可以提高学生综合素质、提升实验教学效果并节约实验室建设成本和管理成本。

［关键词］项目制开放性实验室案例式实验动态管理评价机制

［中图分类号］G482；G642.423［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2013）08-00９１-03

科学技术的飞速发展以及社会竞争的日趋激烈，创新型人才的社会需求越来越大，高校需要培养具有较强的动手能力和科研创新能力的复合型人才，实验教学作为理论教学的继续和延伸，在培养具有高素质的创新型科研人才的过程中占有不可取代的地位。开放性实验室是高等学校实践教学改革的重要内容，不仅可以完成学生个性化、创新能力的培养，而且可以提高实验室以及仪器设备的利用率和使用价值，建设开放性实验室是培养学生创新能力的一种切实可行的方案。教育部在2001年以1号文件颁发了关于加强本科教学工作的若干意见中正式提出要在高校中建设开放性实验室，并在本科教育评估体系中将开放性实验室作为一个评估指标。

在建构主义学习理论中，知识和技能是学习者在一定情境下利用必要的学习资料通过意义建构方式来获得。项目驱动教学法让课程在“项目”驱动下展开教学活动，引导学生循序渐进，在完成项目的过程中学习知识和培养能力，适用于学习各类实践性和操作性较强的知识和技能，可以帮助学习者明确学习目标。近几年课程体系改革使得计算机专业课程更加具有应用性和实践性的特点，特别是在实验教学中传统的教学方法已经不能适应当前社会对人才的需求，通过引入“项目制”教学与管理模式改善实验教学方法，对于提升学生的实践能力和创新能力意义重大。当前，实验教学已成为大学生科技创新成效的重要影响因素，通过建立和完善基于项目制的开放性实验室将不仅能有效地提升计算机课程的教学效果，同时为学生动手能力和创新能力的培养奠定坚实的基础。

一、计算机专业实验教学现状

计算机专业课程工程实践性很强，如软件工程、程序设计、嵌入式等课程，实验教学在整个教学环节中地位突出，理论教学中诸多无法理解和讲授的部分在实验环节却能迎刃而解。然而，目前国内高校的计算机实验教学受限于理论教学进度和实验课时不足，多以验证性实验为主，学生按照预先设计的实验步骤进行，缺乏实验过程的创新性发现和学习，只能被动接受实验过程和实验结果，不利于学生创新思维和创新能力的培养。虽然针对某些实践性很强的课程开设了专门的实践环节，如软件工程课程设计、计算机网络课程设计等，但由于实践课程开设数量有限无法满足整个学科的教学要求。

目前许多工科院校，特别是师范类院校的工科专业，教学经费不足，实验设备陈旧，师资力量薄弱，实验教学中教师跟着书本走，学生跟着教师走。在计算机教学过程中，由于教材中往往安排了演示实验和学生实验，为了方便实验教学，任课教师按照教材内容设计实验内容和实验方法，甚至包括实验步骤都一一列举，学生只是按照实验步骤机械重复，实验设计安排的着力点放在验证结论上，而不是在探索研究结论的过程中。这样的验证式实验思考性不强，在教学组织上对学生进行的只能是接受型学习，而不是发现型学习，非常不利于学生创新思维能力的发展。更有甚者，对于一些实验内容断章取义，只做简单的部分，或者只做示范，让学生看录像，或者几人一组做一个实验，这样的实验教学对学生能力的锻炼是无从谈起的。

近年来，实验教学受到越来越多的重视，实验教学设备和教学环境有了较大的改善，实验内容也在不断更新，实验教学质量有了明显的提高。但是，目前实验室建设大多采用封闭式管理，留给学生进行自主工程实践学习的时间和内容还是非常有限，不利于学生主动性和创造性的发挥，实验教学资源也没有得到充分利用。结合计算机学科的教学特点，建设基于项目制的开放性实验室可以为学生提供足够的自主实践学习时间和良好的实践环境，高校计算机专业有计划、分阶段、分层次地实现开放性实验室必然成为实验教学改革的方向。

二、目前开放性实验室的建设与管理模式的不足

开放性实验室作为计算机实验教学的重要组成部分服务于学生动手能力和创新能力的培养，一直以来由于资源配置和内涵不足等各种问题流于形式，出现了学生因缺乏引导而导致实验目的不明确，研究深度不够，以及实验室建设力度不够、管理困难等问题。

（一）封闭式管理导致创新建设力度不够

实验室开放需要大量软硬件和耗材的支持，高校实验室资源往往具有明确的针对性，而开放性实验室要求配备的资源不针对具体课程，实验资源的配置难度较大，另一方面，实验过程中消耗的大量一次性耗材也需要较大的经费投入并同样存在管理困难的问题。近年来，许多高校购置了大量的仪器设备并扩建了实验中心, 加强了高素质实验教学队伍建设和采用了现代教学手段，但实验室管理仍处于封闭式教学, 不能充分发挥学生对实验的积极性和主动性, 不利于培养学生的动手能力和创造精神, 不利于学生综合素质的提高。

目前，很多高校在试点建设开放性实验室，其做法往往是改变实验室的开放时间，从原有的固定时间变为相对灵活的自由时间，学生可以申请课后进入实验室进行自主学习，却没有增加任何实验设备，也没有创新实验室管理方法。受条件所限，学生进入开放性实验室只是重复课堂实验，进一步熟悉和强化课堂教学效果，虽有小部分的设计性实验项目，对学生能力的培养亦有所帮助，但与创新能力培养相距甚远，实验室管理仍处于封闭式管理阶段。

（二）实验目的方法不明造成管理困难

传统的实验教学中，教师作为施教者进行知识传播，学生只是被动地接受知识的灌输，虽然发挥了教师的主导作用，学生的主体认知作用却没有得到充分体现，学生始终处于被动接受状态，缺少主动思考和学习。当前大多高校的开放性实验室虽然放宽了学生实验时间，但由于学生对自主实验的目的和方法都不够明确，理论深度不够，实验过程停留于浅层次的验证性实验，实验过程缺乏设计，实验理论缺乏研究，实验活动缺乏引导，实验效果有待提高。

开放性实验室的特点是“开放”，随着实验室的开放产生了一系列管理方面的问题。实验目的不明导致开放性实验室的学生来去相对无序，实验室的维护与财产管理难度大增，实验员的工作时间与工作强度也随之增加。如何让学生出入开放性实验室由无序变有序，如何充分提高实验室的利用率和教学效果，如何尽可能地减轻实验员的工作强度，是当前许多高校开放性实验室管理模式需要改善的地方。

三、基于“项目制”的开放性实验室的教学与管理模式

项目制教学是德国职业教育在21 世纪开始大力推行的一种“行为引导式”的教学形式。这种以“项目”为主体，以职业行业为引导的教学方式，是一种通过组织学生真实地参加项目设计、履行和管理，完全在项目实施过程中完成教学任务的过程。它是一种以现代企业的职业行为为目标，强调对学生综合能力作全面培养的一种教学方式。

在开放性实验室中采用项目制教学与管理模式，即在实验教学中以项目小组形式组织实验团队，每个实验活动都围绕一个创新性案例式实验项目开展。项目制的引入一方面对学生有很好的引导作用，学生有了明确的研究目的，避免其在实践活动中的盲目性。同时，开放性实验室采用“项目制”管理模式，还能避免学生无序出入实验室给管理带来困难，使开放性实验室由“无序”变“有序”，极大地方便了教师对学生实践活动进行指导和监督。

（一）设计更多的创新性案例式实验项目

在目前的实验教学中，多以验证性实验和综合性实验为主，计算机专业的任课教师需要进一步优化实验课程教学方案，增加设计性实验和研究创新性实验，在有限的实验学时内，结合计算机专业的课程特点，加强设计性、创新性、案例式实验项目比重，适当精简验证性实验以满足本专业的教学要求。

计算机专业课程工科性较强，需要学生具备较高的动手能力和实践能力，例如程序设计这门课程，如果仅是课堂讲授无异于事倍功半，整个课程的内容设置往往需要大量的实践过程，在过程中学习和体会则可以事半功倍。在实验教学过程中如果单纯地增加实验教学时间，实验内容仍停留在大量的验证性实验中，根本无法满足学生能力锻炼的要求，只有设计更多的创新性案例式实验项目，让学生以项目小组的形式参与到开放性实验室的创新活动当中，对于学生能力的提高帮助巨大。

（二）建立良好规范的动态管理机制和评价体系

开放性实验室需要建立进出有序、优胜劣汰的动态管理机制，建立基于评价体系的开放性实验室准入与退出机制，以保证实验室的研究活力和科研竞争力。动态管理机制的核心良好规范的创新激励机制的形成，其基础是完善的评价体系的建立，通过评价实施开放性实验室的准入和退出机制，从而有效地促进激励机制的良性循环。

创新性案例式实验项目的评价体系中，考核评价不仅仅是对结果的定性，还包括过程的评价，创新性项目并不一定都能取得成果，其过程同样重要。在整个评价体系中，评价要渗透于实验室管理和科研活动的每个环节，以软件工程项目为例，包括立项开题、可行性分析、概要设计、详细设计、编码实现、系统测试、项目总结等各个环节，另一方面，对实验过程的考核涉及工作方式、工作态度、团队协调能力、论文撰写能力等多个方面。对于每个进入实验室的项目小组都要进行评价，分别由指导老师、实验室管理人员、项目评审团进行评价，结合项目小组间的互评综合得出最终评分，并以此作为留驻实验室的依据。

（三）积极申报各级创新课题拓宽实验项目渠道

学生进入开放性实验室必须以团队形式并依托明确的创新性研究项目，项目来源可以为任课教师组织并指导的创新性案例式实验项目，也可以为学生团队申报的各级各类创新性课题项目。“项目制”实验教学模式的成功关键在于项目的获取和监督，学生团队可以通过申报各级“大学生创新性实验计划项目”、加入教师科研项目以及参加各类竞赛项目来获取实验项目，并以此获得一定的经费支持。另一方面，在项目申报成功并立项后，结题压力随之而来，相比较自行组织的实验项目而言将取得更好的实验效果。

开放性实验室的入驻首先由学生项目团队提出申请，提交项目立项及可行性分析报告，经指导教师论证签字同意后将申请表及相关材料提交开放性实验室。实验室定期统一审查并报送主管部门审批，待审批完成后落实实验经费并给出具体的指导意见，再由实验室安排具体位置和项目实验时间。实验项目完成后，项目小组向实验室提交实验报告、研究论文等实验结果，实验主管部门和指导教师对学生实验项目进行结果评定，并以此作为下次入驻的依据。这种依据创新课题开展的实验项目将有效地改善开放性实验室的管理难度，大幅提升实验质量并节约实验成本。

四、总结与展望

目前高校纷纷建立开放性实验室，旨在增加在校学生的创新意识和创新能力，探索并总结出了一系列的建设经验和管理方法，取得了一定的成效。针对计算机专业的课程特点，建立并完善基于“项目制”的开放性实验室，不仅可以提高学生的实际动手能力和创新能力，也能提升实验教学效果，节约实验室建设成本和管理成本。

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［责任编辑：碧瑶］