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让学生体验计算机世界的无穷乐趣

——记国家级实验教学示范中心计算机学院计算机科学与技术实验中心
作者:吉星
 
  “只有你想不到的,没有C做不到的。”
  “欣赏 C 语言之美,理解 C 语言之妙,体会学习 C 语言之无穷乐趣。春华秋实,岁月有辛勤付出才美丽,桃李芬芳,人生看学生成才而快乐!输入理想的程序,输出快乐的人生!” 
  “实用而不无趣,基础而不简单。揭开计算机的神秘面纱,透过纷繁变化的软硬件表象,理解相对稳定的基础知识,掌握计算机的使用技巧,体会计算机世界的无穷乐趣,让计算机成为我们学习和生活中的得力助手。”
  ……
  这些充满个性化的课程介绍来自计算机学院创办的乐学网。为了充分发挥自身优势,实现师生有效互动,计算机科学与技术实验中心软件实验中心特别建立了网站和网上辅助教学系统,完成了教学的统一管理,同时完成了在线讨论、在线提交作业,老师在线批阅作业等。该系统还提供了实验教学大纲、实验题目、实验完成情况、实验成绩等多项实验教学,为学生的课前或课后学生提供方便。
  为了更好地完成理论与实验的统一,实验中心还建立了多门课程的教学网站,主要内容包括课堂教学、实验教学、在线测试、网上答疑等教学内容,实现了远程教学。
  重视计算机实验教学在哈工大是一项传统。我校计算机专业成立于1956年,是我国最早成立的计算机专业。从专业成立之日起,陈光熙教授、李仲荣教授等老一辈就一直重视计算机实验教学工作,当时就开设有脉冲技术和模拟计算机技术等实验课程。计算机学院成立以来更加重视实验教学工作,徐晓飞院长在接受采访时指出:“我校计算机专业的毕业生素来以基础理论扎实,动手能力强而著称,这与我们多年来高度重视实验教学、重视学生的实践动手能力培养是分不开的。我们要保持人才培养特色,提升学生面向问题的求解能力和创新能力,就必须要高度重视实验教学环节。”为了整合实验教学资源,提高实验设备利用率,有力推进实验教学改革,计算机学院在2002年成立了计算机科学与技术实验中心。实验中心成立后,在规章制度建设、教学方法研究、实验教材建设、实验环境建设、实验教学改革等方面取得了很大的成绩,并于2007年被评为国家级实验教学示范中心。
  “张展老师授课认真、清晰,对学生要求严格,很注重学生能力培养,对待每位同学都认真负责。”“教材内容虽精但略显单薄,建议再丰富一些。”
  “指导教师授课方式很容易让人理解和接受,能够抓住关键,对问题的剖析深入浅出,讲解清晰明了,易于大家理解”
  “通过实验很好地疏通了课堂知识,并加深了理解,巩固了印象,可以适当增加该课程实验内容及学时,理论辅助实践。”
  “教材编写很实用,指导细致到位,对我们有很大帮助。”
  ……
  这是计算机硬件实验中心《计算机硬件实验满意度调查表》上学生的反馈意见。为了更好地服务学生,中心就指导教师实验课授课表达能力、理论水平、实验指导能力,对实验设备掌握的程度、责任心、耐心,实验教材内容的逻辑性、条理性,实验设备运行情况,实验室环境等做了详细调查,并向学生了解对本实验课程的总体评价、其他建议和要求。
  计算机软件实验中心主任李秀坤介绍说,“软件实验内容以基础训练为主,但又向提高阶段引导,采用循序渐进式、个性化教学手段。充分利用在校博士生,专业课每15人配一名指导教师,基础课每30人配一名指导教师。在各门实验课中,从基本知识型实验到综合性提高实验,最后是创新型实验。根据实验教学大纲,基本类型和综合类型实验学生都要掌握。创新型实验根据学生的兴趣,有能力的学生完成,并给一定创新分。”
  不同于其他实验平台,计算机学科发展迅速。为使学生高效、灵活地使用实验平台,把主要精力用在设计方法、设计技巧以及知识点验证上,硬件实验中心在实验设备方面采取了与厂家共同开发实验设备、向厂家定制实验设备、利用校级建设经费自制实验设备、购置实验设备4种方案,规划建设计算机硬件实验平台,然后根据实验的硬件平台,开发满足个性化实验教学的实验项目和实验教材。实验中心成立以来,硬件中心的老师们自己研制了80台硬件试验台,与厂家联合研制开发75台,向厂家定做设计结构模块化、一机多用的实验设备220台。
  计算机硬件实验中心主任崔文华表示:“硬件实验内容分为基本验证实验、设计型实验和综合设计研究型实验3个不同层次,要求逐步提高。学生在完成基本单元实验的基础上,将计算机软、硬件理论知识灵活应用,利用几个实验单元组合设计成独立的微机系统,可以构成几十个综合实验和课程设计题目,能够独立设计流水型CPU等,不但能培养学生自主学习能力,还可以激发他们对计算机硬件的兴趣,实现自我训练工程设计的能力。”“实验中心在保证正常实验教学任务的基础上,全方位为全校学生开放,开放时间达每天14小时。其中包括需要消耗硬件元器件的硬件实验中心也免费向学生开放,深受学生欢迎。为调动教师的积极性,中心将开放的实验教学工作记入教师的工作量考核之中。”崔文华介绍说,为保证设备的使用率,中心还专门制作了实验设备维护维修师生联系卡,方便实验者将设备名称、设备编号、故障单元、故障现象等及时反馈给维修人员。
  以《计算机设计与实践》为例,该课程使学生通过学习和上机实践,克服硬件设计畏惧心理,初步了解并掌握硬件设计的方法,并着重引导学生以整体观念看待CPU和设计CPU,并通过足够的实验学时,使学生能够亲自完成CPU的设计实验,加深学生对计算机结构的理解,并能够有效地锻炼动手能力。
  在实验示范中心建设中,计算机学院始终坚持“创新教育、理论实践、个性指导、能力培养”的理念,以创新教育为根本,理论与实践相统一,加强学生的个性化指导,注重学生面向问题求解能力的培养。在这种实验教学指导思想下,中心建立了“四四”模式的实验教学体系。其中第一个“四”表示4个实验系列,是从计算机实验课程角度区分的,包括硬件系列、软件系列、软件工程系列和网络工程系列,而第二个“四”表示4个层次,是从实验的深度难度和学习知识的阶段来区分的,包括基本型实验、综合设计型实验、研究创新型实验和企业实践型实验。
  实验中心同时为全校所有本科生提供学生科技创新活动场地,每年约有50多名学生来实验中心参加科技创新实践活动,完成30多个项目。学生科技创新实践活动的实践内容与实验教学和教师的科研成果紧密结合,有效地培养大学生科研工作能力。2003年以来,中心指导学生在学校科技创新活动中共有53项获准立项。学生在参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、美国大学生数学建模竞赛(MCM)、ACM/ICPC大学生程序设计竞赛等竞赛中成绩斐然,共获得国际级奖项28人次,国家级奖项19人次,省部级奖项110人次,校级奖项102人次。2004级本科生王健楠同学获得了第四届全国青少年科技创新奖。
  计算机科学与技术实验教学示范中心主任,计算机学院副院长王宽全教授在接受采访时说:“计算机学院在今后的几年中,将通过推动创新能力提升计划、开展创新课程建设、修订实验教学大纲、加强网络资源建设、开展实验教学方法研究等方式带动国家实验教学示范中心的内涵建设,并以国家实验教学示范中心建设为牵引,推动计算机学院的实验教学改革和人才培养模式改革。”