高校嵌入式课程实验教学改革探索

第一篇：高校嵌入式课程实验教学改革探索

高校嵌入式课程实验教学改革探索

[摘要]社会对嵌入式人才需求量大，嵌入式人才成为企业争相争夺的目标。但是高校嵌入式人才培养存在不少问题，主要表现为：高校培养的大学毕业生中，只有极少数人能达到嵌入式人才的标准；高校嵌入式实验设备相对落后，跟不上嵌入式发展的需求；刚毕业的大学生相当缺乏项目实操经验。要解决这些问题，嵌入式人才培养的方案当有所转变，特别是高校实验室建设方面，要整合资源搭建良好的实验环境，实验课程体系的设计要突出重点，实验设备的更新要与时俱进，学校要与企业开展合作。

一、引言

嵌入式技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域包括工业现场控制、智能仪器仪表、航天军工、铁路汽车控制等。嵌入式技术的应用已经深入到各行各业，它符合“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的方针，促进了我国产品由“中国制造”向“中国创造”迈进的步伐。近年来，嵌入式技术在我国迅速发展，工业和信息化部的成立促进了信息化与工业化融合，推动了产业结构优化升级，加快了嵌入式技术的推广和应用。由此而带来的是社会对嵌入式人才需求量大，嵌入式人才成为企业争相争夺的目标。

二、现状分析

企业所需的嵌入式人才持续增长，但是当前高校所培养出来的人才远远满足不了企业的需求，而且存在不少问题。主要表现为：高校培养的大学毕业生中，只有极少数人能达到嵌入式人才的标准；高校嵌入式实验设备相对落后，跟不上嵌入式技术发展的需求；嵌入式是一个智力密集型产业，它不仅需要从业人员有深厚的理论知识，而且要有丰富的开发经验，刚毕业的大学生相当缺乏项目实操经验。当然，高校教育不是单纯的职业教育，它不可能完全能按企业的要求去培养学生。但是，随着高校教育的转型发展，国家对应用型人才培养的重视，高校嵌入式人才培养的方案应有所转变，特别是高校实验室建设方面，更应该加快步伐，跟上时代发展的步伐。

三、嵌入式课程实验教学改革

高校传统的实验教学一般采用“教师讲台讲+学生听+按部就班做实验”的方式进行。教学内容照搬出台已久的实验大纲，偏离实际需求，更无法培养学生的创新能力。学生在这样的嵌入式实验教学模式下学习，久而久之就会形成懒性，不愿思考、不去思考，缺乏主观能动性。这是我们所不愿意看到的。同时，通过这种模式培养出来的毕业生无法满足企业项目开发的用人标准，有悖于高校培养人才的初衷。再者，这样的实验教学模式无法真正激发学生的创新意识，也不能使学生的实践动手能力有所增强，更培养不出建设创新型国家所需的创新人才。因此，我们需要对现有的嵌入式课程实验教学进行改革，重点是嵌入式开发课程的实验教学。

嵌入式开发课程的实验教学是围绕嵌入式实验课程体系展开的。嵌入式实验课程体系是在实验中心的大平台下，根据实验的实际需求，开发不同的课程体系，然后由实验环境、实验课程、实验设备、综合实训共同构成一套完整的培养方案。以下将从不同的方面论述嵌入式开发课程实验教学的开展。

（一）整合资源搭建良好的实验环境

众所周知，高校的实验室建设是分院系、分专业、分课程去搭建的。开设嵌入式实验课程体系，如果按老旧的管理办法去搭建实验平台，不仅会造成资源的浪费，也没那个必要。因为，嵌入式开发实验课程涉及的知识体系很广，有C语言、Verilod硬件设计语言、VHD语言、数字电路设计、数据结构、计算机系统结构等。在进行嵌入式开发学习之前，这些课程是必须学会的。然而，这些课程的实验配套设施在其他的专业也有，比如电子专业、计算机专业等。既然嵌入式实验需要这样的实验环境，而其他专业也需要这样的实验环境，那么高校搭建这些实验环境的时候，就可以考虑对所有的资源做一次整体的评估，把这些有共性的实验基础环境整合在一起，进行资源的统一利用，不必为某门实验课程的开设而重新搭建基础实验环境。因此，整合资源搭建良好的实验环境更多的是从实验室的建设、实验室的管理方面去考虑问题。在这方面，我国很多的研究型大学已经走在了前面，而应用型大学在这方面做得相对落后一些。我们可以借鉴研究型大学的做法，尝试建立一种更灵活的，能够充分挖掘实验资源的制度，以支持嵌入式实验环境的建设。

（二）实验课程体系的设计要突出重点

嵌入式开发课程体系的基本架构一般包括职业道德素养教育、专业理论基础、专业技能基础和专业技术实践四大板块。其中，专业技能基础和专业技术实践属于实验课程体系里面的课程，对于这些内容应该如何开展，如何让学生在有限的时间内掌握大量的应用技能是高校嵌入式开发课程体系设计时应该给予重点考虑的问题。因此，高校嵌入式实验课程的安排应在保证基础实验课时的同时，将更多的实验课时安排在项目开发实验上。基础实验是为了让学生掌握基本的专业实验技能，而项目开发综合实验是为了能让学生体验嵌入式开发的过程，让他们从中积累经验，了解整个嵌入式开发所需的知识，发现自身的不足。如果高校有条件，可以让教师到企业挂职锻炼，让他们把企业的需求融合到今后的嵌入式实验教学中，这会对不断改进嵌入式实验课程体系起到事半功倍的效果。

（三）实验设备的更新要与时俱进

嵌入式技术正迅猛发展。据权威统计平均八个月左右，嵌入式开发的产品就会更新一代，换言之，嵌入式开发工具也要更新换代。以前嵌入式开发工具普遍采用的是8031、8051等单片机，近年来随着电子技术的发展，普遍换成ARM体系结构的MCU，用得比较普遍的有ARM7、ARM9、ARM10等。现在SMT32又出来了，由于它成本低、功耗低、开发灵活多变，现在的企业大多都采用它来做嵌入式开发。技术的更新必然要求嵌入式开发工具换旧迎新，淘汰旧的实验设备购置新的实验设备。唯有这样，实验教学环境才能适应新技术的要求，培养出来的学生才符合嵌入式从业人员的标准。

（四）与企业开展合作

校企联合是学校对学生进行培养的一种方式，学校以及教师个人应积极向嵌入式生产企业靠拢，一方面了解企业发展的最新情况，另一方面从企业联系一些实际项目让学生参与开发。高校培养人才不能闭门造车，必须面向社会、面向企业，了解它们的实际需求，结合高校自身的实际情况去培养。让学生深入社会、深入企业去实践，让学生到真实的开发环境中去学习，这才是学生完成综合实训的最佳方式。

第二篇：计算机专业嵌入式课程教学改革探索

计算机专业嵌入式课程教学改革探

索

计算机专业嵌入式课程教学改革探索

牛芗洁

（北京农学院计算机与信息工程学院，北京102206）

摘要：近年来国内高校计算机、电子、软件等专业针对市场需求，开设了嵌入式方向相关课程，笔者结合实际教学经验，针对嵌入式课教学中存在的若干问题，提出自己独特的见解，对农林院校嵌入式课程实践教学改革和创新进行了深入的探讨，对具有其他办学特色的地方院校有一定的借鉴意义。

关键词：嵌入式教学；实践；自主互助学习

一、存在的问题

随着技术的快速发展和对嵌入式行业人才的持续需求，各个高等院校纷纷开设了嵌入式相关课程，然而在培养目标、课程设置、教学方法等教学关键因素中均存在若干问题。现将本人在计算机科学与技术专业嵌入式方法教学过程中存在的问题提出自己的一些想法。

1.市场人才要求和高校毕业生素质之间的差异。目前，智能化计算机领域就业市场对嵌入式从业人员的需求持续高涨，然而从高校毕业的嵌入式专业或方法的大学生中却难以真正达到嵌入式从业人员标准，甚至多数毕业生并不具备从事嵌入式开发工作的能力，即便企业录用的专业毕业生，也通常需要对其进行一段相当长时间的再培训。市场人才要求和高等毕业生素质之间的矛盾日益突出。

2.重理论讲述而轻实践环节训练。据了解，我国大多数院校的嵌入式系统本科教育仍采用以理论为主，实验为辅 的教学模式。多数学校的理论课时与实验课时的比例为3∶1或2∶1，能达到1∶1的情况很少；一般以实验室提供的嵌入式系统实验箱配套实验为基础，教师在实验中往往选用的是基础侧重验证性实验，选用的复杂和高级实验较少。

我校是在计算机科学与技术开设嵌入式方向，其作为专业方向课开设在大学三年级，前修课程为《程序设计基础》、《计算机操作系统》、《计算机组成原理》、《数字逻辑》等课程。众所周知，嵌入式方向所涉及的实验都是以系统层面为基础，每个实验均需要投入较多时间来完成，因此实验学时需求较大，而从整体课程体系来看，确实存在理论部分内容占用较多学时的问题，目前，我校在课程设置中理论学时较小，加大了实验学时的比重，然而实验学时如何有效使用以及如何对实践环节进行外延，这是摆在我们面前一个严峻的问题。3.缺乏与企业和公司的合作。除了必要的相关课程实验项目，我们在教学过程中，发现有些实验项目与公司企业的需求有一定差异，其一，实验项目内容和市场整个行业发展之间的不协调，使得嵌入式课程的实践教学跟市场有所脱节；其二，嵌入式方向课程综合性的特征使得实验项目的实施必须得到必要的资金支持。否则在校学生接触市场的机会减少，使得嵌入式课程的实践教学缺乏必要的直观性，制约学生学习的积极性。

地方院校可以发挥其办学特点，和当地相关产业紧密联系，通过校企合作，由教师审核指导，学生动手，开展校企合作项目，这也是培养应用型人才的重要途径之一。

二、嵌入式课程体系教学设置

1.嵌入式课程特点。我校计算机科学与技术专业嵌入式方向的学生侧重从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。我们在实际的教学过程中发现嵌入式系统开发和一般的PC机开发具有明显的差异。首先，嵌入式系统的开发往往需要根据用户的需求进行定制，而不是通

用操作，开发人员必须具备完善的知识体系；其次，嵌入式系统开发的工程性，嵌入式系统开发往往都是一个体积非常小的部件，CPU通常不采用Intelx86系列，开发工具也是专用的开发板。学生如果不通过实际动手开发一个系统模块，就很难了解嵌入式开发的基本过程，因此，实际动手能力是嵌入式课程最显著的特点。

2.我校嵌入式课程体系设置。嵌入式课程的特点使得学生必须有较完整的知识结构，因此，嵌入式课程体系的设置尤为重要，表1是我校嵌入式课程内容及时间设置情况。

表1显示，我校计算机科学与技术专业嵌入式方向专业课程从第二学年第4学期开始，从系统开发基本概念以及开发平台出发，依次对嵌入式操作系统Linux、嵌入式程序设计基础以及Java程序设计基础进行深入讲解，最后对嵌入式接口技术以及高级编程展开讲解，第四学年两个学期分别对专业实习和毕

业实习进行持续性的工程化实践教学。

三、教学改革措施与创新实践

1.注重培养创新能力。嵌入式系统的开发依托产品和市场，而设计的创新性决定了系统的价值，因此，如何通过课程加强学生创新素质培养是我们面临的难题。我们在教学过程中的措施如下：理论学时仅概要讲解基本原理和方法，要求学生充分利用课外时间，查阅各种文献资料进一步学习，学生可以根据个人兴趣有选择地对某些问题进行深入的分析研究，环境搭建以及技术要点则通过实验学时完成；将学生两人一组，要求每组必须选取至少一个实验模块，小组内进行任务分工，对实验模块所涉及的知识点以及代码编写，甚至存在的问题等，在实验学时容许的范围内进行全班范围内讲解，任务在学期初就进行认领，提前布置给学生，使学生有充分时间准备，将被动接受知识的灌输转变为主动探索思考，鼓励学生对实例所采用 的技术和方案进行不同角度的评价，深入研究实际系统，任课教师也对分组学生的任务完成给予一定的评价和考核，提高学生的学习能动性；利用实验学时6学时的综合开放实验，任课教师鼓励和引导学生积极提出自己的设计思想，并且注重设计的原创性。2.以生命期为线，规划教学体系。完整的知识结构离不开完善的嵌入式系统开发生命期的教学体系，因此嵌入式教学体系按照从下往上，从硬件到软件，从平台到应用的“三步走”思路，将嵌入式系统开发的生命周期和课程设置进行对应：①嵌入式开发环境的建立，对应课程《嵌入式软件开发导论》、《嵌入式接口技术》，着重开发平台的了解和认识，交叉编译、仿真开发环境的搭建和使用方法的掌握，这不但是嵌入式系统开发的基础，也是实际工程项目的开始。②基于嵌入式操作系统的软件开发，对应课程《嵌入式操作系统》、《嵌入式程序设计基础》，包括应用开发和核心编写代码，是实际工程项目

中的应用程序设计的基础。③嵌入式综合应用的开发，对应课程《嵌入式高级编程》、《Java程序设计》，包括农业移动多媒体、农业生产嵌入式图形应用、智能农业等复杂的复合型应用的开发，直接面向实际工程项目。

这完整的嵌入式课程实验体系，不仅使得教师可以在各个层面对学生的实践能力进行培养，并且可以帮助学生更清晰地理解嵌入式系统的全貌，对嵌入式系统有更加深入的认识。

3.强化实践教学。教学内容以及硬件平台是影响实践教学的重要因素，也是强化实践教学的两个关键方面。我校教学平台是购买市面上现成的通用型实验开发箱，按照厂家提供的内容来授课，实验课程初期，学生的实践环节受限于教学内容和实验设备，大多只能做些验证性实验，直接影响学生面对实际系统时的实际操作创新能力与后续开发实际动手能力，随着课程体系的不断完善，我校和厂家建立了一定的技术合作关

系，在通用型的开发平台的基础上，自行改进设计成为适合本校学生使用的开发板，在实践教学中，通用型和改进型开发板结合使用，达到了良好的教学效果。和厂家进行技术合作关系，我们收获颇多。对实验指导书的实验要求进行一定的调整；减少验证性实验数量，增加了创新性实验部分；基于现有的实验教学平台扩展一定的外部功能模块。一系列的改进措施，不但贴近了我们的教学目标，而且更好地与实际应用接轨。

4.运用学生自主互助学习形式。运用多种形式的自主互助学习形式对提高学生学习主观能动性有极大的促进。①采取项目为载体，小组活动的形式。以学生为主体、以教师为主导，将每个实验内容作为一个小项目，采取分组分工运行的方式，根据题目的具体分工进行分岗位操作，团队成员每人完成一部分工作，教师提出项目设计要求，由项目组成员对问题进行分析讨论，完成从嵌入式系统开发平台建立到驱动程序和应

用程序的项目开发。②鼓励学生参与教师的科研项目。教师结合自己的科研课题，将任务进行模块化划分，鼓励对嵌入式系统开发有兴趣，能坚持吃苦的学生以团队为单位，自主选择对应的项目模块进行深入学习，整个过程中，学生以团队为单位，按照项目开发流程实施项目任务，留出学生自由学习的空间；教师在项目实施过程中给予一定的方向性指导和技术支持。③鼓励学生积极参与课外专业竞赛或科研项目，如国家级、省级的嵌入式电子设计大赛，大学生创新性科技项目，学生科学研究项目等，通过竞赛可以有效地激发学生的创新能力，培养学生勇于探索的精神，训练学生的综合能力，提高学生的实践动手能力。实践证明，我校参加过专业竞赛或科研项目的学生在解决问题的方面具有更大的优势。

嵌入式系统课程具有应用性极强的特点，其教学改革也将是复杂而艰巨的过程，因此，我们要在今后的教学过

程中，不但力求建立完整、合理的课程设置体系结构，而且还要注重强化实践教学活动，这样才能培养出理论基础扎实、工程设计经验丰富的嵌入式专业人才。

参考文献：

[1]陆冰，裴东。嵌入式系统教学模式探讨[J].现代计算机专业版，2007，（9）：44-45，78.[2]马忠梅。嵌入式系统教学模式探讨[J].单片机与嵌入式系统应用，2008，（11）：5-8.[3]殷建军，张明武，尹令。嵌入式系统课程现状分析与对策研究[J].计算机教育，2010，（14）：114-117.[4]江维，桑楠，等。面向高等教育的嵌入式系统教学改革[J].计算机教育，2011，（16）：33-35.

第三篇：物理化学实验教学改革探索

物理化学实验教学改革探索

教育部在“新世纪教改工程”中强调了新世纪人才的培养宗旨，即注重学生综合素质的提高。培养学生的创新意识和实验能力。化学是一门以实验为基础的自然科学，在国民经济和现代化建设中占有重要地位。21世纪人类重视的信息、材料、能源、环境等重大问题都离不开化学。作为当代化学专业的大学生，除了要有广博的知识和良好的创新意识外，还必须有扎实的实验基本功、良好的实验技能和熟练应用现代测试仪器与技术进行科学研究和生产实践活动的能力。物理化学实验是一门理论性、实践性和技术性都很强的独立的课程，它综合了化学领域中各分支学科所需要的基本研究技术和研究方法，在化学专业实验课程中占有重要地位。物理化学实验课的教学如何主动适应时代要求，满足新世纪高素质、刨新型人才培养的需要，是我们必须研究和探索的课题。目前，实验教学中普遍存在实验内容陈旧，起点低，基本上反映不出学科的发展现状；验证性实验多，研究性实验少，综合性实验更少，甚至没有；各分支学科实验各自为政，导致实验内容简单、重复；实验室及实验教学缺少统一科学的协调管理和评估；实验课堂上只重视验证书本上的知识和基本操作细节等。由于实验课本身存在的问题，使得学生对实验课的兴趣下降，重视程度降低，主动性差，进入实验室就是照方抓药，应付实验。有的学生甚至连照方抓药都不愿去做，干脆抄抄实验报告完事。这些现象势必导致学生动手能力差、大量相关知识和技能融会贯通的能力差、综合应用各种实验方法和技术的能力差，特别表现在研究生复试时因实验能力差而不被录取的每年都有。鉴于以上问题的存在，在科学技术飞速发展的2l世纪，实验课程教学的改革势在必行。在以往教改经验的基础上，我们于2002年底将“物理化学实验教学改革探索”课题申报了学校教改项目，已取得立项。物理化学实验教学改革主要有以下几个方面。1 课程体系的改革

将单纯的物理化学实验课程改革为：由实验理论课(包括实验基础理论与技术和新技术新方法两部分、基础实验课和综合实验课三部分组成。

一、二部分安排在三年级，第三部分尝试了安排在四年级第二学期，学生考研结束后进行，这个时期学生的积极性最高，效果最好，可以使学生通过综合实验课的训练，从选题、查阅文献、设计实验、仪器安装等方面得到充分的锻炼，增强他们的动手能力，拓宽知识面，为他们进一步学习深造奠定基础，同时对学生做毕业论文也大有益处。2 教学内容的改革

三部分教学内容的安排都要符合2l世纪发展的要求，制定出详细的教改方案、教学大纲和教学计划。实验理论课的目的是为了让学生在实验前了解实验所涉及的理论基础及技术，也是为了弥补学生因仪器设备原理不懂所造成的知识面窄的问题。因此实验理论课的内容一方面是常用实验的基础理论和技术，另一方面是化学领域最新发展动态，新技术、新方法、新仪器的原理介绍。基础实验课的内容根据教育部理科化学教学指导委员会1999最新公布的“化学教学基本内容”的要求以及我们仪器设备的现状进行安排，内容力求新颖，不重复，并且有环境保护和绿色化学的意识；实验数据的采集和处理要多采用先进的微机系统，增加计算机模拟实验，使实验基础课的内容能更好地适应当前科学技术的发展。在此基础上，积极与兰州大学等校协商，合作修订现有物理化学实验教材，使新的实验教材符合21世纪教育教学的要求。综合实验课的目的是使学生得到充分的实验锻炼，在内容方面，结合院里仪器设备的现状以及一些教师的科研课题，专门为学生设计一些实验。实验内容包括多种实验方法和实验技术的综合应用，如化合物的合成，结构及性质测定等。这部分内容需要认真思考，精心编排，通过综合实验课，真正使学生了解和掌握学科前沿的新知识和先进的实验技术，提高相关知识和技能的能力，提高他们的综合素质，培养他们的创新意识和创新能力。3 教学模式的改革

实验理论课的教学采用多媒体教学方式，充分发挥多媒体教学直观、形象、信息量大的优势，特别是新技术、新方法。实验理论课采用多媒体教学的方式，不仅可以使学生的学习变的生动有趣，而且可以弥补仪器不足的问题。在基础实验教学中，由原来教师准备好实验，学生单纯的做实验，改为让学生从实验准备阶段就进入实验室，从仪器的配套选择、安装词试、药品的领取、溶液的配制以及实验室的整理等方面，尽可能全方位的参与，为提高学生的动手能力提供机会。在综合实验课阶段，开放实验室，充分发挥学生的主动性和积极性，让学生自己动手动脑，使学生成为实验的主体，教师仅为学生做好后勤工作，起主导作用。4 实验设备的改革

首先是仪器设备的不断更新，在学校教学体制和设备建设总体规划下，结合我们的实际需要，购买部分新仪器，同时还对现有仪器设备进行改造，对实验技术进行改进，还创造条件自制小型简便适用的仪器。比如建立无汞实验室；自制恒温样品管使动力学实验全部达到恒温要求；将微机接等现代技术用于“溶解热测定”等实验中，使学生接受现代化实验技术手段的训练。5 实验教学管理的改革

管理方式由原来的人工管理改为由计算机管理，不但使管理能力增强，而且实现管理自动化。管理内容包括对人、物以及信息的管理，即对学生的实验安排和实验成绩，对仪器和药品，对整个物理化学实验的数据、处理结果、试题库等信息实施全面管理。

综上所述，物理化学实验教学改革是从课程体系、教学内容、教学模式、实验设备、实验教学管理诸方面全面改革，改革计划已付诸初步的教学实践中。教学改革是一项长期而艰巨的工作，在改革实施的过程中会遇到许多的问题，需要不断地研究和探索。但是，以往的经验告诉我们：只要坚持改革，就能够达到提高教学质量，培养适应21世纪要求的高素质、创新型人才的目的。

第四篇：高校实验教学改革浅析

高校实验教学改革浅析

彭 刚邓 爽

（四川师范大学四川 成都 610066）

摘要：教学实验室作为高校进行实践教学活动的重要场所，在提高教学质量、培养学生实践能力和创新思维方面有着重要的作用。因此，加强实验教学改革将有助于提高整体教学水平。本文从转变观念、加强师资队伍建设、实验室装备建设、改革实验教学内容、加强实验室管理等方面浅析实验教学改革。

关键词：实验教学;改革；教学水平

Analysis of experimental teaching

Peng Gang Deng Shuang

(Sichuan Normal University, ChengDu SiChuan 610066,China)Abstract: Teaching laboratory to practice as a teaching university an important place in improving the quality of teaching students practical skills and innovative thinking has a significant role.Therefore, to enhance teaching experiment will help improve the overall standard of teaching.In this paper, new ideas, strengthen faculty development, laboratory equipment, reforming the teaching content, to strengthen laboratory management, teaching reform of experiments.Keywords：Experiment；Reform；Teaching

1.引言

实验教学是高等学校实现素质教育和创新人才培养这一中心工作不可缺少的重要组成部分，它在培养学生的动手能力、科研能力和创新能力方面都具有理论教学不可替代的作用，结合本人在实验教学的探索和实践过程中的体会，谈谈高校实验教学改革的几点建议。教学实验室是实践教学的重要基地，是培养严谨求实的科学态度、激发探索创新欲望、提高综合能力的课堂。不论哪种类型、规模的高校都应重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神。在当前教学改革的新形势下，实践教学面临新的挑战和严峻的考验。

2.实验教学中存在的问题

2.1 实验教学始终处于从属地位

长期以来，高校实验教学一直处于从属地位，应有的实验教学得不到重视。很多院系领导总认为课堂教学很重要，只要保证了足够的课堂教学，实验教学可有可无，如果有多余的时间才开少量的实验课程，甚至有些院系在某些课程中不开实验课程就让学生毕业送出了学校。在排课的时候也是先安排教学课程，在所有课程排定以后再安排实验课程，所以往往某些连续性比较强或者时间要求比较严格的课程根本没法排课，要么只有不开设相关的实验教学课程，要么只有周末或者假期来开设。在开设的实验教学课程当中验证性实验占70%的比例，而对于训练学生实验教学动手能力及创新能力较好的综合性实验所占比例较小。

2.2 实验教学师资队伍始终处于教辅地位

实验教学处于从属地位，造成实验教学师资队伍的不稳定，在教师队伍建设中始终处于教辅地位，与课堂教学的教师相比不管是工作量核定还是职称评定都处于弱势地位没有体现同工同酬的思想。这样造成实验教学师资队伍人员素质普遍低下，实验教师往往只是单纯的开关实验室、准备简单的实验，根本没有能力或精力致力于实验教学的革新及发展，很多青年教师只是把实验教学作为一种跳板，在实验教学的同时攻读硕士博士研究生，然后跳出实验教学师资队伍，谋求更好的发展。同时，对于实验教师队伍很少进行相应的培训及对外交流机会，造成现有队伍观念落后对很多新技术新的管理理念知之甚少。

2.3 实验教学内容陈旧始终处于停滞状态

随着现代社会信息技术的高速发展，现有的很多实验教学内容已经不能适应相应的社会发展要求。学校没有形成相应的管理机制去促进实验教学对现有的实验教学进行革新，现有实验教学往往缺乏科学性及针对性。高校中很多实验教学内容陈旧还是沿用几年甚至十几年不变的实验教学大纲，往往一位老师几年不重新备课都能把实验教学课程上完，使得学生毕业进入工作岗位后往往需要重新进行相关的学习才能满足工作的需要。

2.4 实验室建设缺乏前瞻性，经费投入不足

实验室硬件建设是实验教学开展的有力保障。现有的管理体制下很多实验室建设往往根据个别领导或者学术带头人的意见进行相关的实验室建设，对于学科实验室及实验教学的发展没有一种前瞻性和连续性。如果个人考虑不成熟或者相关的人员变动往往会造成实验设备闲置或者浪费，学院发展固步自封，没有站在学校发展或学科发展的角度考虑问题，只是满足于自己单位的小而全没有统筹考虑可持续性发展的可能。在现有高校不断扩招，学生人数不断增加的情况下，现有的实验教学经费投入根本不能满足现有实验教学的需求，设备台件数及设备更新率都达不到应有的教育部规定的要求，在实验教学经费本来就不充足的情况下就需要在实验室建设的投入混乱尤为严重。

3．实验教学改革的措施

3.1切实转变观念，正确认识实验教学

在以往的教学方法中，实验教学往往放在理论课程教学之后的次等位置，实验教学只是作为对理论课程的一种补充，把这个过程当成是普通的实践环节内容。但是实际上实验教学是理论结合实际的重要手段，在培养学生理论联系实际、创新精神及实践能力方面有着不可替代的作用，在重视理论知识的同时，重视动手能力培养。在实验教学改革不断被提上日程的现状，切实理顺理论教学和实验教学的关系，把二者摆在同样的位置上彻底改变过去那种重理论轻实践、重教学轻实验的观念。

3.2切实提高实验教学师资队伍水平

教学师资队伍水平的高低是直接影响实验教学的关键因素。随着国家中长期教育发展纲要的颁布及新一轮的教学课程改革，对今后的学生培养提出了更高的要求，而教学师资队伍首先就必须要适应因此而带来的各种新的要求，不仅要熟悉与本学科传统知识体系相应的实验项目设置,还要把本学科前沿的新知识、新内容充实到实验项目中去。不仅要学习和掌握现代教育的基本理论,还要学习和运用现代化的教育手段。

实验技术人员作为实验活动的直接参与者与组织着，要具备实事求是的工

作作风、无私奉献的爱岗精神、严谨的治学态度。科研实验具有科学性、实用性以及一定的危险性，需要实验技术人员努力提高自身素质，切实加强科学务实、为人师表、规范操作、安全作业的精神。在教师不断提高自身水平的同时，学校也应该不断的切实提高教师待遇,努力营造尊师重教的良好氛围，加强教师尤其是青年教师的政治理论学习,提高他们的思想道德素质。通过校企合作培养双师型人才，举办各类培训班切实提高教师的业务水平。为教师提供一个很好的教学平台，建设一支职责明确、结构合理、责任心强、精力投入、勇于改革创新的实验教学师资队伍

3.3加强统筹规划，加大实验室经费投入，促进学科发展

高校实验室建设和改革的总体目标是：从学校实际出发，统筹规划，科学论证，建设一批亮点突出、成效显著的优势学科实验室，深化资源共享，构筑层次清晰，特色鲜明的开放型实验室平台体系；重使用，强化管理效益，建立一支适应新形势下实验室发展需求的高素质实验室队伍，制定科学的实验室效益评估指标体系，形成以实验室实际工作为基础的切实可行的评估机制，提升实验室建设整体水平，积极促进学校教学科研发展，搭建良好的保障支撑平台。

实验室由过去的从属、教辅地位转变为创新精神、创新能力的培养、科技发明的重要基地，对实验室的认识提高了，投入也随之加大。进一步加大对实验室经费的投入，在现有经费投入基础上，高校应争取平均每年增长10%～20%。与此同时，建立多渠道的经费投入机制，避免实验室建设资金投入的盲目性、随意性。在充分保障教学基础上，进一步改善实验设备和环境条件，提升实验水平与质量,切实增强学生实验基本技能、设计与创新能力的培养。为了满足实验教学的要求，必须加大对实验室建设的投入力度，淘汰那些陈旧的实验设施，购置先进的实验教学仪器和设备，用现代化的仪器设备和先进的测试手段装备实验室,保证学生在各个学科领域的实验需求，这是全面提高实验教学水平的物质基础

3.4改革实验教学内容，建立新的课程体系

实验教学在培养学生的创新能力方面有着重要、不可替代的作用，在工作

岗位中日益注重学生动手能力的时候，实验教学培养学生的观察能力、操作能力，还能培养学生的创新思维能力显得尤为重要。然而，长期以来，常规的实验大多是验证性实验，教师按着教材的要求准备好实验仪器和药品,学生按着实验台上的实验用品和教材上的实验步骤进行“照方抓药”式的实验操作,学生的实验基本上属于一种徒弟学师傅的重复性模仿性训练,停留在表观层面,学生缺乏足够的思维创新。为此，我们应该对实验教学内容进行改革，首先要在总体结构上进行改革。哪些理论知识要学生以实验方法验证、加强理解，哪些基本的操作方法属于学生必会技能，怎样才能综合各项实验创立一种综合性实验，既能让学生领会书本知识又能锻炼学生的动手能，怎样有效地提高学生实验动手能力等等方面需要整体规划。其次要对不同类型的实验课时进行调整，在保持总实验课时不变的前提下减少验证实验的学时，加大综合、设计类实验的课时，通过验证型实验、综合型实验、设计型实验的合理有效地应用，引导学生将专业知识综合起来、融会贯通地加以理解。

3.5切实提高实验室管理能力，全面提升实验教学的质量

进一步理顺实验室管理体制，深化资源共享，建立高效的实验室运行机制，按照学科分类管理实验室功能，对实验室进行核准建制工作，实现实验室的校、院二级管理。作为实验室管理方面，应该从各个方面进一步加强实验教学的管理措施,健全岗位责任制,实施职责分明,责任到人的目标管理。管理人员应该重点加强日常的教学管理，对专任的实验教学人员要经常性地进行实验管理方面的培训，加强仪器设备的保养和维修,对精密仪器由专人负责管理。

通过实验室绩效评估工作，全面掌握实验室建设和实验教学整体状况，总结交流实验室建设工作经验，及时解决实验室建设、管理和使用中存在的问题，同时将综合效益评价与建设投入挂钩，综合效益高的实验室将有一定倾斜性投入，综合效益低的实验室将限期整改，并降低或暂缓投入，形成投入—产出激励机制，达到以评促建、以评促改、以评促管、以评促用的目的，确立“以落实强管理、以管理促效益，以效益求发展”的工作路线。

4．结语

高校实验教学改革必须要求学校至上而下改变传统的应试教育观念,充分发挥学生在实验中的主体地位，密切结合国家中长期发展纲要勇于创新，为培养适合社会发展需要人才而贡献力量。高校实验教学改革一个循序渐进的过程，在这个过程当中需要改变固有的陈旧观念，为实验教学改革创造一个有利的环境。

参考文献：

[1]谭志勇.发挥实验教学功能培养学生综合素质[J].中国现代教育装备,2009,82(12):87.[2]姚毅,孙山,毛逢银.高校扩招后的实验教学改革[J].理工高教研究,2002,(1):37-38.[3]李英俊,等.实验教学改革与创新人才培养[J].实验室研究与探索,2003,(1):25-27,30.[4]张清德.优化实验教学管理措施提高实验教学质量[J].中国现代教育装备，2009,83(13):111-113.[5]刘华东.韩红江.开放实验室构建实验教学新体系[J].中国高等教育,2003,(22):30-31.[6]荣昶,赵向阳.实验教学与创新能力培养探析[J].实验室研究与探索,2004,23(1):12-14.

第五篇：“人工智能”课程实践教学改革探索

“人工智能”课程实践教学改革探索

摘要：实践教学是人工智能课程的重要组成部分，对培养学生的创新能力和动手能力起着很大的作用。本文阐述目前实践教学中存在的问题，指出集中式基础课内实验不能有效提升学生的学习兴趣，不能充分发挥学生个性和创造力，提出多层次开放式实践教学模式，引入多元化学业评价方法，激励学生主动参与学习，从多方面提高学生实验课质量，帮助学生深入理解人工智能的基本概念和理论，培养了学生的创新能力，也加强了学生的实际动手能力和科研能力。

关键词：人工智能;实践教学;多元化学业评价方法

中图分类号：G642

文献标识码：A

论文编号：1674-2117（2015）08-0107-02

● 引言

人工智能是计算机科学的一个分支，被认为是21世纪三大尖端技术之一。它是在科学技术迅速发展及新思想、新观点、新理论、新技术不断涌现的形势下出现的一门学科，也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息论、系统论、神经生理学、心理学、哲学、语言学等学科的交叉和边缘学科。[1]人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。

人工智能学科研究的主要内容包括知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。与其他计算机课程相比，人工智能课程知识点多、涉及面广、内容抽象，算法复杂，理论枯燥，无法引起学生的兴趣，通常理论教学效果欠佳。实验教学是课堂内容的实例化和延伸，可以让学生从实验中体验到人工智能的价值，充分激发学生潜能，极大提高学生的动手能力，人工智能实验课是人工智能课程不可缺少的一个重要环节。

● “人工智能”课程实践教学的不足之处

现阶段人工智能实践课程主要不足之处表现在以下两个方面：

①主要采取集中式实验教学方法。该方法能够确保与课堂教学保持同步，便于统一进度和统一管理，但这种集中式实验教学模式不利于兼顾众多不同层次水平学生的要求，也不能充分重视学生的个性发展。对于学生实践能力的培养，由于存在个体差异，笼统地对以班级为单位的学生采用相同的实验教学进度和时数，并不能达到理想的实验教学效果。[2][3]

②评价方式单一，无法激发学生的自主学习性。长期以来实践教学评价以教师为主体，教师根据学生实验操作结果和实验报告定优劣。该评价方式没有注重实验过程，无法体现学生对自身素质评价的自主性和民主性，进而教师忽略了学生的实践过程，无法调动学生的自律性，不能有效激发学生自主学习的积极性。

● 多层次开放式实践教学模式

实践教学不仅能传授知识、验证理论、培养技能，而且相对于理论教学具有直观性、实践性、综合性、设计性与创新性等特点。[4]学生到大三，虽然专业课程学习比较全面，但编程能力参差不齐，个体差异较大。一方面，教师很难把握该阶段学生所具备的能力;另一方面，学生也不知道自己到底可以综合运用哪些知识来完成什么任务。现有的集中式实践教学模式内容过于单一，无法兼顾不同层次水平学生的要求，故不能很好地发挥所有学生的特长，不能体现学生的创新能力。在人才培养过程中单纯依靠课程实践教学环节还远远不够，还需与教学、科研创新活动相结合，为了拓展专业实践范围和方式，综合现有实践教学环节和创新活动，笔者提出了一种多层次开放式的实践教学模式。

这种模式是一种鼓励式教学模式。教师制定统一的实验大纲，为学生提供具有多个不同层次（验证性、设计性和综合性）的系统案例供学生选择。学生根据自己的兴趣和能力选择案例，在完成一部分内容后，自己确定下一步目标，在实践过程中不断提高自己的目标。结果就是能力较差的学生选择简单案例，能力强的学生可以完成较难的案例，不同层次的学生都有热情参与，都有机会挑战自己，提高动手能力。

● 多元化学业评价方法

传统的学生实践课程评价则以教师为主导，由教师对学生实施评价，学生被动地接受评价及其评价结果，导致学生参与的主动性、积极性不高。过程性评价[5]应该贯穿学生实践课程的整个过程，即需要采用多元化的评价方式，根据实践内容进行多方面的评价。与传统的教学评价相比，多元化评价具有以下优势：第一，改变评价的功能，重在促进学生发展。第二，评价的内容更加全面化。第三，评价的方法更加多样化。第四，评价的主体更加多元化。多元化评价强调评价主体的多元化，包含学生自评、同伴互评、教师评价等，多元的评价主体不仅能从不同的视角发现问题、反馈信息，而且各主体均能从中受益。评价者与被评价者之间成了一种互动的过程。[6]

1.注重评价过程

对于实践课程不能仅仅以最终的实验结果及实验报告为评价结果，还应该将学生在实践过程中的态度和相关过程结果纳入评价考核中。另外，要对学生的自我评价、学生之间的互评和阶段性成果进行整理，并最终形成评价结果。评价结果体现过程评价不仅可以充分激发学生的自律性，还能调动学生自主学习的积极性。

2.激励性原则

在每个层次的实验内容中可以定期组织几次对抗赛，充分发挥它的对抗性、趣味性的优点，这样大家通过比赛可以互相切磋、互相鼓励、互相促进。在开展每次对抗赛的同时，可以让每个实验小组撰写开发报告，通过报告，可以检验大家对人工智能理论的理解程度，也可以达到让大家交流自己设计的心得和体会的目的，在报告过程中，教师要对于那些有创意的设计和技术应用给予指导和肯定。

3.差异性原则

不同层次的系统案例设定满足不同层次学生发展的需要。与此同时，在评价标准上也要体现出每位学生为实现自我发展所付出的努力程度和难易程度。在学生选择不同层次系统案例时，对于其评价标准应该了解。难度越大，则评价成绩越高，反之则略低。对于有创意的算法可给以加分或奖励，从而实现对差异性的尊重和对全面发展的激励。

● 结束语

人工智能是一门正在发展中的综合性前沿学科，实践教学将人工智能从第一课堂延伸到第二课堂，活跃了气氛，提升了学生的创新能力。然而，现阶段人工智能实践课程主要以集中式实验教学模式为主，并采用单一的学业评价方法，很难调动学生的学习积极性和创新研发动力。因此本文提出多层次开放式实践教学模式，引入多元化学业评价方法，激励学生主动参与学习，从多方面提高学生实验课质量，帮助学生深入理解人工智能的基本概念和理论，培养了学生的创新能力，也加强了学生的实际动手能力和科研能力。

参考文献：

[1]蔡自兴，徐光?v.人工智能及其应用（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2010.[2]段俊花，张森社，等.人工智能实验课教学改革研究[J].计算机教育，2013（19）：80-84.[3]李鸣华，李欣.高校实验教学的现状与改进策略研究[J].实验室科学，2008（3）：8-10.[4]于猛，单亦先，王绍兰，等.构建完善的实践教学体系[J].实验室研究与探索，2009（5）：126-128.[5]谢琪.信息技术课程教学中学生成绩的多元评价模式[J].学科教育，2002（6）.[6]谢琪，刘向永.《信息技术教学法》课程多元化评价实践[J].中国信息技术教育，2014（11）.基金项目：本文系2014年浙江师范大学校级教改项目“《人工智能》课程实验教学研究”的研究成果。