孙建国, 胡今鸿, 王晓迪, 武俊鹏

(哈尔滨工程大学 a. 计算机科学与技术学院； b. 实验室资产与管理处， 黑龙江 哈尔滨 150001)



面向“三基”的实验教学中心建设与体会

孙建国a, 胡今鸿b, 王晓迪b, 武俊鹏a

(哈尔滨工程大学 a. 计算机科学与技术学院； b. 实验室资产与管理处， 黑龙江 哈尔滨 150001)

实践人才培养是国家高等教育的重要任务，实验教学中心作为实践人才培养的重要场所，得到了各级高校的重视。为了进一步提高创建人才培养的质量，本文以哈尔滨工程大学实验教学中心、虚拟实验教学中心的人才培养手段和模式为切入点，系统地介绍了创新人才培养模式和特色手段，阐述了计算机科学与技术专业“大学计算机基础教育基地、大学生科技创新基地以及工程实践能力培养基地”三位一体办学目标的实现过程。实践表明，三位一体的实验教学中心建设理念有助于提高当前大学生的实践能力和思维意识，与社会需求紧密结合，提高人才培养质量。

实验中心； 实践能力； 人才培养； 教学改革

0 引 言

实验教学中心是遵循人才培养规律而应运而生的，资源集中且最佳配置的实践人才培养场所。计算机科学与技术学院计算机实验教学示范中心于2012年12月获批工业和信息化部重点建设部及实验教学示范中心，为保证顺利完成建设任务，中心充分发挥效能，注重提高教育教学质量，提高学生工程实践能力，提高专业学术声誉，提高服务教学科研能力[1]。实验教学中心是工程实践人才培养的重要载体和支撑环境，按照国家级实验示范中心标准积极组织和建设，我们将努力打造成合格的开放式实验教学服务基地、计算机技术创新基地以及工程实践人才培养基地。

1 实验教学中心发展现状

实验中心经过多年建设,已经形成了规范化的运行体系和先进的教学理念。

中心实验教学总结出了8字实验教学理念：三化结合，四个并举。“三化结合”，即“软硬件一体化、实验平台综合化、实验内容系统化”；“四个并举”，即“工学并举、教研并举、点面并举、建改并举”[2]。

在实验中心建设中，总结出“一个目标，两个统一，三个注重，四项改革”的工作指导思想。

(1) 始终围绕“一个目标”。即借鉴和吸收国内外教育教学改革的理论与实践经验，以培养具有科学思维、探索精神、创新精神、实践能力和科学态度的高层次精英人才为目标。

(2) 努力实现“两个统一”。即分层次、多元化实验教学平台与运行管理机制协调统一，两者相互依托，将科研实验室资源有效纳入管理体系，实现科研成果与创新实验项目的直接对接；推荐拔尖学生进入科研实验室从事科学研究，提升学生的科学研究能力；课内外一体化实验教学过程实施与实验教学效果和中心建设成效协调统一，两者相辅相成。将科研成果转化为教学内容，将科研方法转化为实验手段，促进学生的科学研究热情和创新思维。

(3) 认真做好“三个注重”。为了实现“两个统一”，在实验教学改革过程中，认真做好三个注重，即理论教学注重基础；实验教学注重能力；创新教育注重个性。不断推动理论教学与实验教学的统筹协调[3]。

(4) 统筹推进“四项改革”。① 实验教学环境的改革，不断优化教学资源，营造计算机文化氛围。② 实验教学内容的改革，强化实践教学内容的基础性、综合性和设计性。③ 实验教学方法和手段的改革，以提升大学生实践能力和创新能力为根本出发点。④ 实验教学管理模式的改革，坚持实验教学资源的专管共享和资源整合。

2 实验教学整体情况

为实现部级实验教学示范中心的建设目标，围绕“三基”实验教学中心建设工作，我们对实验教学理念、方法、手段进行了改革和探索。

(1) 教学理念与改革思路。进一步梳理思路，凝练目标：实验教学中心是工程实践人才培养的重要载体和支撑环境，为此，哈尔滨工程大学计算机实验教学中心的发展定位是：按照国家级实验示范中心标准积极组织和建设，将实验中心打造成合格的开放式实验教学服务基地、计算机技术创新基地以及工程实践人才培养基地[4]。

统一思想，充分肯定实验教学的育人作用，修订人才培养方案；坚持实验教学与理论教学统筹协调。

为体现实验教学以培养能力为核心的实验教学观念，经过多年的教学实践，结合自身情况，中心在实验教学方面坚持“宽口径，厚基础，重创新，强能力”，强调“三化结合，四个并举”的实验教学理念，坚持“格物穷理，知行合一”的发展方针。

(2) 教学体系与教学内容。“以能力培养为核心的教学体系”：建立与理论教学有机结合，以能力培养为核心，分层次的实验教学体系，涵盖基本型、综合设计型、研究创新型实验。

从提高学生的综合素质、培养学生的创新精神和实践能力的教学思想出发，提出“培养创新人才，‘三化’结合的计算机硬件与软件实验教学体系；服务船海特色专业，以‘2+X’为模式的计算机基础实验教学体系，坚持四个并举”[5-6]。

教学内容注重传统与现代的结合，与科研、工程和社会应用实践密切联系，融入科技创新和实验教学改革成果。以国家工程实验室、国家工程实践教育中心、校企联合实验室为依托，进一步提高科研教学的相互融合。① 教学大纲体现指导思想，教学安排适宜学生自主选择。② 实验教材改革创新，有利于学生创新能力培养和自主训练。③ 教学思想注重探索精神、科学思维、实践与创新能力。④ 课程设置注重理论与实践统筹协调。⑤ 实验内容实现分层次，综合设计型、研究创新型。

(3) 教学方法与教学手段。坚持“以学生为中心”的教学理念，在实验教学中得到真正落实，强调教师在项目、手段、方案、配置方面的主动设计在指导方式和学习方式上处处体现以学生为中心。① 学生自主选择：课程层次、项目和内容、方案和仪器、时间。② 教师主动设计：实验项目、方案和路线、手段和配置。

鼓励教师开展实验技术研究，优化实验项目和实验方案，启迪学生科学思维和创新意识，重视四个主动：发现、提出、思考、探索。

不断改进实验教学方法，建立以学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式为主的学习方式。

实验手段的现代化，内容与形式、途径的多元化，融合多种方式辅助实验教学(见图1)。

建立多元实验考核方法，统筹考核实验过程与实验结果，激发学生实验兴趣，提高实验能力。

(4) 教学成果与教学效果。积极开展学院的实验课程评价，专业覆盖面广，实验开出率高，教学效果好。鼓励教师静心教学，重视学生的实验课程评教[7]。

完善实验教学型教师系列的岗位考核体系，将实验教学成果纳入考评体系，要求教师申报并承担省部级以上教学改革项目，发表高水平实验教学论文，撰写出版国家级规划实验教材，做到“知识好、能力强、成果多”。结合岗位分级、职称聘任，细化实验教学中心岗位评聘条件，提升实验教学队伍的教学成果。

图1 虚拟实验教学平台得到广泛应用

3 “三基”实验中心的建设思路[8]

(1) 开放式实验教学服务基地。仪器设备先进、资源共享、网络化、智能化管理，教学体系完备，实验教学成果突出，具有辐射示范作用；

(2) 计算机技术创新基地。优质实验教学资源整合，仿真、虚拟实验教学辅助系统，科研教学相互促进，提高学生的实践能力和创新能力；

(3) 工程实践人才培养基地标准。管理体制机制革新，企业参与人才培养工作，创新性的实验教学手段，提升学生的科学研究水平和工程素养。

坚持“一个核心，两个注重，三化结合，四个并举”的建设思路：① 一个核心。以“建设符合国家级标准的计算机实验教学示范中心工作”为核心，强化实践育人的核心作用，努力形成布局合理、开放共享的计算机专业实验教学平台，培养优秀的本科专业人才。② 两个注重。实验教学注重能力；创新教育注重个性。整合优质实验教学资源，建立有利于培养学生实践能力和创新能力的计算机实验教学大平台。③ 三化结合。软硬件实验环境一体化、实验平台综合化、实验内容系统化。加快实验教学改革，探索创新性实验教学模式，全面提高教学水平和实验室使用效益。④ 四个并举。工学并举、点面并举、教研并举、建改并举。理论与实践相结合、相促进，坚持专管共用的管理模式，实现网络化、智能化管理；进一步提升网络化实验教学和实验室管理信息平台的服务能力，进一步提升网络辅助教学系统的应用效益。

(1) 计算机硬件系列精品课程群建设。 大力推进教材、多媒体课件、视频教学资源、教学网站、创新型实验项目等多个内容的计算机硬件系列实验一体化教学改革工作[9]。

着力强化对于实验教材、实验项目开发、视频教学资源和教学网站的建设与研究工作。为申报省级、国家级实验教学成果奖做努力。

(2) 计算机技术创新平台建设。稳定发展面向ACM程序设计、信息安全、计算机软件、物联网技术以及机器人技术四个方面的计算机创新实践教学体系建设，统筹创新实践教学资源，设立创新实践指导委员会，负责计算机技术创新的经费、课程以及创新能力评价等工作。

(3) 计算机软件实验分支教学体系建设。设立计算机软件实验教学课程组，统筹计算机软件系列实验教学内容，开展实验项目和实验课程评定，优化课程资源，形成与计算机硬件相呼应的实验教学分支体系。

(4) 岗位聘任与师资队伍建设。以校实验教学型教师岗位分类文件为指南，进一步明确实验教学中心的人员需求和岗位设置，按岗定责，择优遴选，明确岗位责任和利益。

加大引进青年教师，从事实验教学工作和实验技术研究工作。在实验教学型教师的职称评定和业绩考核环节，进一步明确相关内容，提出符合实验教学中心发展的二级指标和要求。

(5) 特色实验教学平台建设。面向物联网工程等新兴专业，结合国家工程实践教育中心，开展特色实验教学平台建设，集实验教学活动、前沿技术展示、学生科技体验为一体。作为申报国家级、省级教学成果，示范辐射的一个突破口，进行重点建设[10]。

4 “三基”实验中心的实施步骤

经过近5年的建设，实验中心整体运行情况得到很大提升，未来的建设方向拟分为四步骤：

(1) 计算机实验教学大平台建设，坚持功能集约与辐射示范相结合的原则，强调“绿色实验室“建设理念，形成安全、节约、开放的实验室管理运行氛围，加大人性化建设力度。

(2) 进一步完善计算机实验教学中心运行监控保障制度，实现视频全覆盖，人员全纪录，设备全备案的模式，确保实验资产安全、运行安全以及使用高校。

(3) 进一步完善实验教学改革成果与业绩考核的挂钩制度，推动实验教学人员教研热情，催生高质量的实验教学成果。

(4) 进一步加强KAQ模式[11]下的培养体系建设，以课程为抓手，逐门课程论证和讨论，设立实验中心课程建设指导委员会，聘请专职教师、教学督导以及管理人员共同开展精品课程建设。

与此同时，针对实验教学理念，坚持“服务性、开放性、基础型以及示范性”的建设方针，凝练教学理念，注重顶层设计，开展先进实验教学理念与建设经验的总结与宣传，积极组织和申报各级各类实验教学研究改革项目。

针对实验教师队伍，强调实验教师的职业生涯规划与实验教学中心发展的内在联系，以岗定责，明确教师责任，以责任促业绩，以业绩论成绩，共同推动实验中心发展，同时，将师资建设以及水平提升作为实验教学中心的重点工作，纳入发展规划之中。

针对实验教学体系，开展实验教学分级分类座谈，听取教师、督导和学生的意见和建议，进一步梳理硬件、软件、创新实践实验教学体系，优化实验项目，拓展实践空间，为学生提供优质的实验教学资源。

针对实验室管理与运行，继续完善提升网络门户及网络化管理水平，坚持实验室全面开放并制定考评体系，坚持以岗定责，人员到岗的聘任及管理模式。

5 “三基”实验中心的具体措施

经过一年多的建设工作，实验中心建立了明确的发展方向，在很多方面获得了宝贵的经验。

(1) 完善实验教学评价，提高实验教学质量。深化实验课程过程管理评价体制，对实验项目设计、实验过程指导，实验课程考核提出多种考核指标，制定相应的奖惩机制。在保持多元化新型实验成绩考核方式的基础上，丰富课堂教学方式。建立督学听课查课制度，对实验教学形成推动合力，全面提高实验教学质量。

(2) 加大实验教学培训，提高实验师资水平。提高嵌入式为主线的硬件实验实践技能培训，同时重视计算机软件实验教学，积极谋划和鼓励教师参加各级各类专业实践教学培训[12]，增长见识，丰富知识结构；以实验教学研讨为契机，为老师校外培训和访问交流创造机会，从整体上提高教师的授课能力。

(3) 促进实验教学研究，催生实验教学成果。围绕人才培养模式、教学手段方式以及实验室设备研制三个方面，开展实验教学研究。形成分级分类的个性化培养模式，结合已创建的创新人才培养实验班，开展层次分阶的实践人才培养模式。在教学手段方式上，坚持指导与自主相结合的教学模式，继续发挥学生的创造性，提升课程品质和教学效果。鼓励老师开展虚拟实验设备、软硬件实验平台以及智能信息化实验管理平台的研制工作。

(4) 确保实验经费投入，提高环境建设水平。进一步实现对于实验中心硬件环境的升级改造，对陈旧设备进行适时更新，并按照新的人才培养方案和实验课改需求，新增实验设备；在实验中心运行管理方面，继续开展数字化运行模式[13]，实现监控工程、管理制度到人员考勤、业绩评价为一体的运行管理体制，全面提高中心的整体环境建设水平。

(5) 加强国际国内联系，提升辐射影响范围。继续提高实验中心的社会服务智能，同时，积极开展以实验教学中心为主体的教学研讨与学术交流活动，提升中心的社会影响力；组织中心教师进行广泛的科学调研，进一步提高中心成员的思想认知和管理水平。

6 “三基”实验中心的建设成效

(1) 依托“中心”实验课程建设，形成以“数字逻辑实验”精品课程和“可编程技术实验”、“计算机组成原理实验”、“嵌入式系统课程设计”为代表的计算机硬件精品课程群。

(2) 自示范中心获批建设以来，中心教师各级实验教学研究立项42项，其中，省部级以上立项5项，获奖3项，2011年获国家多媒体课件竞赛一等奖3项。中心教师累计出版教材19部，自编实验教材与讲义9部，发表学术论文共83篇，实验教学改革相关论文38篇。自制实验设备9项。

(3) 自2010年学校年度教学表彰奖励中，我中心先后有1人获校“十佳”优秀主讲教师称号，有6人获校优秀主讲教师，有1人获校最受学生喜爱教师。共获得优秀主讲教师二等奖4人次，优秀主讲教师三等奖8人次，教学研究评价二等奖1人次。

(4) 中心先后组织了全国计算机专业教育研讨会，计算机专业教学指导委员会、黑龙江省信息产业厅、全国10余所高校教师参加了会议。会议就专业建设、实验教学、创新人才培养等人们关注的问题展开研讨。对于中心建设效果及运行情况给予了充分的肯定，发挥了示范辐射作用。中心在教育部计算机嵌入式专委会进行典型发言，系统地介绍了“三化结合”硬件教学理念的设计思路和实现效果。

目前，接受委托承办的学生竞赛67次，服务其他高校学生总数50余人，政府主管部门委托培训5 500人次，为社会行业服务的其他培训达7万人次。

中心热情接待国内外高校教师、专家学者参观，每年接待参观人员200余人次，在2012年全国实验室高校与创新工作会议期间，共接待18所高校50余位代表，提高了中心的知名度，建立了广泛的合作联系[14]。

2011年9月，由教育部高等教育司主办的高校实验室开放和大学生科技创新工作现场交流会，教育部高等教育司司长、工业和信息化部人事教育司副司长、省市教育部门及学校有关领导、全国160多所高校400余名实验室管理部门相关负责人和教师代表出席了这次会议。会议期间，与会代表参观了我中心并认为：中心在课内外一体化实验环境建设，引导学生开展课外科技活动，培养优秀的学生科技创新团队[15]，承办学科赛事方面作出了卓有成效的工作。

7 结 语

多年来，实验中心的“三基”建设成果显著，大批学生经历了灵活多样的创新能力培养经历，获得了学术保研或者个性化保研资格，得到了更多的深造机会，具有更好的竞争优势和动手能力。此外，从创新中心走入社会工作岗位的毕业生，在多次用人单位调研中都获得了用人单位的好评，满意度高。人才培养质量再一次证明了“三基”建设的理念和成果，为后续实验中心的示范性建设规划奠定了基础和条件。

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The Construction of Experimental Teaching Center of the "Three Bases"

SUNJian-guoa,HUJin-hongb,WANGXiao-dib,WUJun-penga

(a. Department of Computer Science and Technology; b. Department of Property and Management of Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

It has an important task on the practical personnel training in higher education, also, as an important place for the cultivation of practical talents, it got the attention from all kinds of colleges and universities during the establishment of experimental teaching center. In order to further improve the quality of the cultivation of talents, this paper takes the experimental teaching center of Harbin Engineering University, the training method and mode of virtual experiment teaching center as the breakthrough point, and systematically introduces the training mode and characteristics of innovative talents, expounds the realization process of "university computer basis education base, scientific and technological innovation base and engineering practice ability training base". The practice shows that the construction of the experimental teaching center of the trinity is helpful to improve the practical ability of the college students and the consciousness of thinking, the combination of social needs, and improve the quality of personnel training.

experiment center; practice ability; talent training; teaching reform

2015-04-10

孙建国(1981-)，男，黑龙江巴彦人，博士，副教授，副所长，院长助理，主要从事大学生科技创新指导，主要研究领域为嵌入式系统与信息安全。

Tel.:0451-82588318; E-mail: sunjianguo@hrbeu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2016)02-0147-05