高校计算机实验室创新与实践

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高校计算机实验室创新与实践 摘要：为高等教育中的核心素质 教育和培养创新型人才目标的实现，分 析了当前我国高校计算机实验室建设和 管理中存在的一系列问题，从计算机基 础教育的实际出发，以面向地学学科的 公共计算机基础教育为例，设计了“计 算机基础课程教育” 、 “计算机软硬件实 训教育”和“面向地学专业的计算机程序 设计”三个层次的立体化实验室教育新 模式，并就保障计算机基础教育的质量 问题进行了探讨。 中国论文网 /8/view-12758599.htm 关键词：实验室；实验教育；创 新创业；实验室管理 中图分类号：G642 文献标识码： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 A 文章编号： 1009-3044（2015）18- 0106-02 高校实验室是教学、科研和人才 培养的重要基地，是高校开展理论结合 实验教育的重要场所。随着计算机教育 的普及和深入，高校的计算机实验室不 仅肩负着培养在计算机科学、计算机工 程方面具有优秀计算机素养，较强实践 能力和创新能力，良好的综合素质的计 算机技术和管理专业人才，而且越来越 向理工农医等非计算机学科深人，计算 机尤其是计算机应用的知识和技能在这 些学科的应用范围越来越广，作用越来 越显著。要求坚实的自然科学、人文社 科、工程技术基础理论之外，具备新的 计算机和互联网思维，掌握现代计算机 专业知识和较强的实践能力，是对当代 大学生新的要求，而这些能力的培养， 都离不开计算机实验室的建设，在新形 势下展开对计算机实验室创新和实践研 究是十分必要的。 实验教育与理论教育有着很大的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 区别，它不仅仅是培养学生动手能力的 课堂，更在激发学生探索创新的欲望、 提高学生综合素质、培养团队协作精神 等方面有着不可替代的作用。随着“互 联网+”时代的到来，国家大力推进大学 生的创新创业计划，高等学校培养创新 创业型人才目标的确立，计算机实验室 作为高校发挥实践教育最重要的渠道， 其建设水平和运行状态很大程度上影响 着高校总体教育目标的实现。如何高质 量高效管理计算机实验室以适应新时代 下高等教育发展的需要，是高校管理者、 高校教师应该认真思考和研究的问题。 1.实验室建设问题分析 1.1 思想问题认识不充分 与国外尤其是美国等计算机发达 国家相比，我国计算机教育长期以来以 “理论”为主，上机实验主要目的是检验 理论是否正确，比如像“ 操作系统 ”这样 的课程，美国任何一个稍有名气的计算 机专业都会指导学生自主研究一个小型 的操作系统， “麻雀虽小，五脏俱全 ”， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 在自主研制操作系统的过程中学生会对 操作系统的内存管理、进程管理等具有 真正的体会和认识，即使设计出的系统 不具备完全的实用功能，也会对计算机 的整体运行机制有深入了解。我们在这 方面仍认识不足，从实验室的功能规划、 到实验室的队伍建设，实验室功能的开 发上仍存在重理论轻实验的状况，学生 在实验室从主观上就认为可学可不学， 如不及时解决，高校培养具有高素质的 创新创业型人才的目标将难以实现。 1.2 实验室管理的“孤岛” 效应 我国高校仍属于“ 块块 ”管理体制， 学校下属各学院，各学院独立管理，因 而隶属于学院的实验室也是独立的，实 验室之间缺乏横向联系，导致实验室软 硬件资源利用低下、重复建设多、浪费 巨大。更为重要的是，各实验室的资源 无法充分利用，比如计算机的实验室， 就缺乏电子专业制作电路板的实验条件， 这大大阻碍了教师和学生向硬件深人创 新，使得计算机越来越“ 软 ”，一定程度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 上隔绝了软硬结合研究，丧失了诸多的 创新机会。 1.3 实验室技术力量薄弱和资金 匮乏 目前高校教师主要由行政管理人 员、一线教师和实验技术人员组成，计 算机实验室归由实验技术人员管理，实 验教学和科研水平高低取决于实验队伍 的建设情况。在笔者所在高校，除少数 特殊学科外，新聘一线教师的学历已经 全部是博士，实验技术人员基本上也都 是硕士以上，但对于计算机学科而言， 高学历不意味着高能力，教师和实验技 术人员应该有一定的计算机企业任职经 历，有实际的信息系统项目开发经验， 才有利于真正有用人才的培养。另外， 还要引人新机制激励实验技术人员，充 分发挥其主观能动性。 多年来，计算机硬件遵循摩尔定 律高速发展，基本上 35 年就要更新 换代一批，但我国教育经费紧张，实验 室的建设绝对经费和相对经费长期投入 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 不足，资金的缺乏使得实验设备陈旧、 老化，实验条件不足最终会影响教学质 量，进而影响培养高层次人才目标的实 现。 2.实验室管理创新与实践 笔者所在高校从计算机基础教育 的实际出发，以面向地学学科的公共计 算机基础教育为例，设计了“计算机基 础课程教育” 、 “计算机软硬件实训通识 教育”和“面向地学专业的计算机程序设 计”三个层次的立体化实验室教育新模 式。 2.1 计算机基础课程教育 本校的“ 基础园区”建立了面向学 校地学学部的计算机实验室，包括地球 科学学院、地球探测科学与技术学院、 环境与资源学院、建设工程学院和仪器 科学与电气工程学院。实验室现有 480 余台配置一致的高性能微机，不仅为 大学计算机基础和C 语言程序设 计基础这两门计算机基础教育课程提 供服务，还专门面向地学拔尖人才班 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 李四光班和卓越工程师班的小班教学提 供良好的支持，该班的大学计算机基 础 、 c 语言程序设计基础 、 数据结 构和vc+ 程序设计 课程实现了在 机房教学，教师讲完某个知识点，学生 马上就可以练习，还可以以小组为单位 讨论学习，取得了良好的效果。 2.2 计算机软硬件实训教育 2011 年秋季学期，在学校教务处 和资产处主管领导的大力支持下，我单 位创建了计算机软硬件创新实验室。该 实验室开设特色课程和开放创新实验项 目，为学生提供更好的计算机软硬件技 术学习环境，锻炼学生实践动手能力， 提高计算机应用水平。实验室拥有多媒 体计算机 120 台、有线局域网、有线校 园网、无线校园网等，实验室自从建成 以来，一直用于计算机基础教学与软硬 件结合教学，除开设常规的公共选修课 计算机软硬件实训课程外，还开设 开放诸多创新实验特色课程，如：“c 语 言程序设计” 网络资源及网站建设；微 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 视频的制作；基于 Matlab 的智能算法 案例分析与实践系列实验；复杂高维多 元数据的可视化技术研究；基于 OpenGL 的三维随机分形地形生成系统 设计与实现；Arduino 平台创意机器人 设计与实现；VisualC+环境下迷你播 放器的设计与实现；地理数据可视化及 MATLAB 实现；全球变暖数据分析及 MATLAB 实现。 这些创新实验课程在实验室软硬 件资源的支持下，极大地扩宽了学生的 计算机视野，增强了学生的实践动手能 力。 2.3 面向地学专业的计算机程序 设计 当前，能够利用计算机解决本领 域学科的大规模问题是当代学生必须掌 握的基本技能。然而，学生对计算机基 本结构和对编程语言尤其是并行编程语 言的认知和掌握程度远不足以承担此类 任务，有必要在学习计算机基础、编程 语言和数据结构等基本方法之后着重提 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 高学生实际解决本领域应用问题的能力。 鉴于此，针对地学各专业的学科特征， 实验室专门为学生建立了分组学习环境， 每个组有自己的服务器和客户机，安装 了多个操作系统，学生利用计算机多核、 集群等并行模式，通过较大规模的程序 设计与实现，使得学生能够正确、高效 地计算本领域物理问题，达到应用水平。 3.保障计算机基础教育质量 综上，针对目前实验教学存在的 不足，我们进行了一系列的实验室和教 学改革，设计和实施了“ 计算机基础课 程教育”、 “计算机软硬件实训教育 ”和“面 向地学专业的计算机程序设计”三个层 次的立体化实验室教育新模式，取得了 一定的效果，但还需要在加强如下方面 的工作： 1）有效整合各类资源，加强与 校外信息企业、科研单位的合作，引进 更多的有