开放式实验教学管理模式的探索与实践

Experimental Technology and Management

实验技术与管理

第

34卷第12期 2017年12月Vol. 34 No. 12 Dec. 2017

DOI ： 10. 16791 /. cnki. sjg. 201 7. 12. 04 9

开放式实验教学管理模式的探索与实践

范哲意，刘志文，何冰松，翁澍沁(北京理工大学信息与电子学院，北京 100081)

摘要：以服务国家和学校培养电子信息技术专业“高素质专门人才和拔尖创新人才”为立足点，探索与实践 开放式实验教学管理模式，促进高水平实验教学活动的开展。设计“多种层次、多种类型”的开放式实验教学 内容，实施“划分层次、因材施教”和“以学生为主体，以教师为主导”的开放式实验指导模式。探索有效的开放 实验室的预约管理方式，设计并实现了基于B/S结构的开放式实验教学管理系统，为开放式实验教学管理提 供有力支持。

关键词：实验教学；开放式实验教学内容；开放式实验指导；实验室开放中图分类号：G2.0

文献标识码：B

文章编号：1002-4956(2017) 12-0203-03

Exploration and practice on open management mode of experimental teaching

Fan Zheyi，Liu Zhiwen，He Bingsong，Weng Shuqin

(School of Information and Electronics，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China.)

Abstract： By taking the cultivation of “High-quality and top-notch innovative talents” in the Electronic Information T'cchnology speciality

for

the

country and university

as

the

of experimental teaching is explored and practiced so as to promote the development of the high-level experimental teaching. The open experimental teaching contents of the “Multi-levels and multi-types” are designed，and the open experimental guidance mode of the uDividing students to various levels and teachingthem in accordance with their aptitudes” and “Taking students as the mainbody and taking teachers as theleading role” is implemented. T'he effective open laboratory booking management method is explored，and theopen experimental teaching management system based on the B/S structure is designed and realized， which provides strong support for the open experimental teaching management.

Key words ： experimental teaching; open experimental teaching content; open experimental guidance;laboratory opening

foothold， the open m

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010— 2020年）》[1]、教育部等部门《关于进一步加强高校实 践育人工作的若干意见》[2]中明确提出要强化实践教 学环节，深化实践教学方法改革。开放式实验室建设 和开放式实验教学是深化实验教学改革的重要途径之 一[36]。我校电子信息技术实验中心以服务国家和学 校培养电子信息技术专业“高素质专门人才和拔尖创 新人才”为立足点，多年来在实验教学和实验室管理方 面开展了大胆的改革与实践，统筹规划和实施开放式 实验教学模式，促进高水平实验教学活动的开展，使实

验教学更加有利于培养学生的实际动手能力、创新意 识和创新精神，提高学生的实践能力和创新能力。1

传统实验教学模式存在的问题

目前多数高校的实验教学和实验室管理普遍存在 以下问题和不足[78]:

()传统的实验教学往往采取一刀切模式，参加 某一门实验课程的所有学生在同样的时间段完成同样 的实验内容，对每个学生都是同样的要求和统一的考 核标准，使学生处于约束性很强的被动学习状态。

()目前国内高校实验室多数采用的是非开放式

收稿日期：2017-05-23

作者简介：范哲意（1983 —）男，福建莆田，博士，助理研究员，主要从事 信号与图像处理方向教学与科研工作.

E-mail： funye@bit. edu. cn

管理模式，即学生只能在教学管理部门和实验室安排 好的时间段内到实验室完成规定的实验内容，不能充 分发挥学生学习的积极性和主动性，制约了高质量人

实验技术与管理

才的培养。

(3)实验室在没有安排实验课程教学的时间段往 往处于闲置状态，不利于实验室资源的有效利用。

开放式实验教学模式已经成为高校教育教学改革 的重要内容之一，是深化实验教学改革的重要途径。 针对开放式实验室，我校电子信息技术实验中心分别 从开放式教学模式和开放式实验室管理2个方面进行 了探索和实践。2

开放式实验教学模式

理论抽象且公式推导和数值计算过程繁琐，传统的实 验项目设计往往突出数学分析和原理验证，理论联系 实际不足，原理、方法与应用脱节，多年来形成的一门 课开一门实验的局面导致课群内各门课程间的实验缺 乏联系，缺少能够综合运用信号处理课程体系知识的 综合设计型、研究创新型实验。 综合考虑信号处理课 群相关课程的特点及实验教学要求，统筹设计了“多种 层次、多种类型”的实验教学内容。

信号与系统[]是课群的人门课程，需要通过实验 环节帮助学生建立对信号与系统概念的感性认识，掌 握信号与系统的基本分析方法，实验项目设置上以基 础型实验内容为主，而数字信号处理和随机信号分析 课程内实验则以综合设计型和研究创新型实验项目为 主。除课程内实验之外，从信号处理课群的整体角度 构建了一个综合设计型和研究创新型实验项目“信号 处理系统设计”，从顶层的系统方案设计，到底层的系 统各部分功能的确定及实现，到整个系统的调试完成， 都要求学生完成。该实验为大型开放性实验课 题，作为我校电子信息类实验班学生必修课和其他电 子信息类学生专业选修课，为能力较强的学生提供了 自由发挥的空间，也使传统的学生被动实验变为学生 主动实验。构建的信号处理课群实验教学内容体系基 本情况详见表1,每一门实验课程都给出了不同层次 和类型的实验项目，学生可以从中自主选择实验项目， 但是总学时必须至少满足教学大纲的基本要求。

2.1开放式实验教学内容体系设计

综合考虑电子信息技术实验中心承担的各实验课 程的知识体系，打破单纯以验证课堂理论教学内容而 开设实验的传统做法，从顶层统一规划、优化设计，循 序渐进、划分层次，将实验项目和内容划分“基础型、综 合设计型、研究创新型” 3个层次，构建多层次的实验 教学内容体系。其中，基础型实验注重于课程知识体 系中理论性较强、较抽象且不易理解和掌握的重要核 心知识点；综合设计型实验着力于综合运用所学的知 识模块，旨在培养学生分析问题和解决问题的实践能 力；研究创新型实验着眼于培养学生良好的科研素养， 以及勇于探索的创新精神和创新能力。

以电子信息技术实验中心承担的信号处理课群实 验教学为例，该课群由信号与系统、随机信号分析、数 字信号处理等课程组成，相关课程概念性和原理性强、

表1

课程名称 信号与系统实验 数字信号处理实验 随机信号分析实验 信号处理系统设计

课程学时

16 8 8 16

信号处理课群实验教学内容体系

实验项目类型

基础型 4项，2学时/项 1项，2学时/项 1项，2学时/项

综合设计型 4项，2学时/项 6项，2学时/项 1项，2学时/项

研究创新型 2项，3学时/项 2项，3学时/项 4项，3学时/项

可选实验项目总学时

22学时20学时16学时

数字信号产生、分析与处理软件系统设计（综合设计型、研究创新型）6学时

培养目标定位的不同，在实验教学中设计和构建了难 度层次不同的实验项目，学生可结合自身实际情况选 择完成相应的实验项目，利用鲜活的、为不同学生量身 打造的教学内容调动每个学生参与实验活动的积极 性。在这种教学模式下，学生自我追求的目标越来越 高，所选择的实验项目层次随之逐渐提高，学生创新能 力、动手能力、实际应用能力也随之不断提高。

从基础型实验到综合设计型和研究创新型实验， 是一种“阶梯式”、难度逐级递增的实验教学结构体系。 与基础型实验相比，综合设计型和研究创新型实验的 知识含量要大得多，综合程度要高得多，学生所遇到的 困难也要多得多。因此，从教学和学生认知的基本规

2.2开放式实验教学指导模式

通过教学实践中的调查统计，不同的学生对实验 内容的要求是不相同的，统一的施教和衡量标准使学 生的积极性受到抑制，自主学习、探索创新的精神得不 到发掘和升华。按照电子信息技术高素质专门人才和 拔尖创新人才所需的知识结构、实践能力和创新精神 的要求，通过不断的探索与实践，设计以重点培养学生 创新能力为目标的“划分层次、因材施教”的开放式实 验教学指导模式。

从实际出发，以学生为主体，尊重学生的个性差 异，打破所有学生统一培养模式的僵局，针对不同学生 知识掌握程度和动手能力方面的差异，以及不同学生

范哲意，等：开放式实验教学管理模式的探索与实践

律看，大多数学生不可能一蹴而就，合理的实验教学方 法应该是循序渐进、逐步升级，按照不同的实验定位， 对基础型、综合设计型、研究创新型分层次进行实验教 学。通过基础型实验，使学生掌握和加深理解重要核 心知识点，掌握基本实验方法和技能，为从事后续的综 合设计型实验打好基础；通过综合设计型实验，使学生 综合运用知识的能力和实际动手能力得到培养与提 高，进而为进行研究创新实验做好准备，并最终培养学 205

全院不同专业方向学生。不同学生空闲的时间都不一 样，如果没有统筹安排，则有可能出现学生集中在某一 个时间段都来实验室，而另一些时间段则会出现实验 室虽然开放了，但是来的学生很少，实验室空置严重。 为了解决这个问题，设计开发了基于B/S模式的开放 式实验室教学管理系统，系统采用ASP技术，结合微 软SQLServer数据库设计实现，包括实验预约、实验 结果验收、实验报告管理、教学资源共享等功能。系统 生自主学习、自主研究的能力，使学生具备解决问题的 实践能力和勇于探索、创新的精神。

教学过程中强调“以学生为主体，以教师为主导”， 把传统的“教师教，学生学”转变为“教师引导，学生自 主学习”。在指导过程中采用“划分层次、因材施教”的 模式，对于基础相对薄弱的学生，提倡引导学生掌握实 验方法，培养严谨的实验作风。教学中采用探究式、互 动式、问题解决式的方法，把实验过程作为教学重点， 辅导中讲解和提问相结合，鼓励学生自己获取知识；对 于基础相对扎实一些的学生，要重视学生学习的主动 性、实验内容的复合性和实验方法的多样性，实验过程 中充分发挥学生的主体作用，教师少讲解或不讲解，对 学生遇见的问题分析到位、指导到位，以不同的方式给 学生提出不同的问题，要求学生在实验中自己找出答 案，使学生克服依赖思想，提高自己解决问题的信心与 能力；对于拔尖的学生，教师以引导和服务为主，注重 培养学生相互协作的精神、创新能力和实践能力，促使 学生积极主动地参与知识的学习和发现。

“划分层次、因材施教”的实验教学模式改革，不仅 注重纵向（实验项目）分层次，使实验教学循序渐进、逐 步升级，在夯实基础的同时构筑高地；同时也注重横向 (学生）分层次，学生依据自己的意愿和能力，选择不同 层次的实验项目，教师根据学生的基础和知识掌握情 况分层次指导，给予学生更大的发展空间，使其积极性 和创造性得以充分发挥。通过多年的实践，这种教学 指导模式已经取得了良好的效果。3

开放式实验室管理

传统的实验教学管理中，由教学管理部门和实验 室根据实验课程及每门课程的学生人数进行排课，学 生只能在安排好的时间内到指定的实验室完成规定的 实验内容，这种非开放式实验教学模式不能充分发挥 学生的积极性和主动性，制约了高质量人才的培养。

实验室实行开放，不仅要保证实验室开放的时间， 还要保证实验室的利用效率。为此将实验室开放分为 2类，一类是面向实验室承担的实验课程开放，另一类 是面向课外创新实验（含本科生和研究生）开放。

面向实验室承担的实验课程和课题开放，要面向

结构如图1所示。

图1

开放式实验教学管理系统结构图

实验室管理人员结合实验室承担的实验课程、每 门课程的学生人数、不同专业学生的理论课上课时间 表确定实验室可以向学生开放的时间段，并对每一门 课程根据教学大纲的要求给出实验学时和实验内容的 基本要求。要求学生登录管理系统预约，在系统给出 的开放时间段内自主选择实验时间，每个实验时间段 内根据给出的开放式实验项目自主选择实验内容，不 同起点、不同层次的学生可以在同一个时间段、同一个 实验室完成不同的实验项目，但是每个学生完成实验 的总学时和实验内容至少必须满足课程给定的基本要 求。此外，管理系统还可以实现实验结果的在线验收、 学生在线提交实验报告、教师在线批阅实验报告等功 能，实现无纸化的实验教学管理。

在完成实验室承担的实验课程教学任务之外，实 验室可以面向课外创新实验（含本科生和研究生）开 放，学生可以登录开放式实验室教学管理系统，查询除 教学计划安排的实验课程教学时间之外实验室开放的 时间，以及实验室具备的实验条件，从管理系统进行预 约，经实验室管理人员确认后，可以到实验室进行课外

(下转第217页）

ISSN 1002-4956CNH-2034/T

Experimental Technology and Management

实验技术与管理

第

34卷第12期 2017年12月Vol. 34 No. 12 Dec. 2017

DQI：10. 16791/j. cnki. sjg.2017. 12.050

实验课程改革

C语言程序设计交互式微课程资源开发应用

孙兆东，葛日波

(大连理工大学城市学院，辽宁大连 1 16600)

摘要：依托“微课程”的“翻转课堂”教学模式，对打破传统的教学方式、提高学习效果产生了性影响。 从交互式微课程资源开发入手，并在“C语言程序设计”课程设计教学环节中构建了“翻转课堂”教学模式，提 高了教学效果，改善了学生获取知识的途径和效率，作用明显。关键词：C语言程序设计；交互式；微课程；开发与应用中图分类号：GG2.0

文献标识码：B

文章编号：1002-4956(2017) 12-0206-04

Development and application of interactive micro-course resources

in C Language Programming course

Sun Zhaodong, Ge Ribo

(City Institute，Dalian University of Technology，Dalian 1 16600，China.)

Abstract： The flipped classroom teaching mode based on the micro-course has a revolutionary impact on changing the traditional teaching methods and improving the learning effect. From the development of theinteractive micro-course resources，the flipped

classroom

teaching mode

for

the

Programming course design is constructed, which has the obvious effect on enhancing the teaching effect and improving the way and efficiency for students to acquire knowledge.

Keywords: C language programming; interaction; micro-course; development and application

teaching o

随着移动通信、云计算、宽带互联技术的飞速发 展，新技术、新知识的更新频率不断加快，快速学习和 掌握新知识、新技术的能力已经成为大学生综合素质 的重要体现。打破传统教学模式，为学生提供快速、高 效和个性化服务，成为高等教育改革的热点。国内外 研究表明，微教学资源的合理开发和利用，有利于促进 信息技术与学科的深度融合，能够营造与网络时代相 适应的数字化学习环境，可以为学习者提供更具针对 性的自助式学习服务，促进高等教育教学方式变革，具 有划时代的战略意义。与传统的微课相比，交互式微

课程有利于打破陈旧的课程资源结构，有效地提高资 源的共建共享和利用效率，方便“翻转课堂”教学模式 的构建，更加符合碎片化学习的时代要求[1]。本文结 合“C语言程序设计”的课程特点，提出了交互式微课 程资源设计框架，构建了“翻转课堂”教学模式，并在我 校城市学院计算机专业部分班级进行了教学尝试，结 果证明，交互式微课程方便“翻转课堂”教学模式的实 施，有利于促进学习者的学习兴趣和学习主动性，提高 了学习效果。1l.i

概念及其界定微课程

“微课程”一词英文为“miCo couse”，起源于上个 世纪的美国。在国内，“微课程”这一概念最早由广东 省佛山市教育局胡铁生于2010年提出[24]。他认为微 课程是以微视频为核心，并与“微教案”“微练习”“微课 件”等支持性资源和“微反思”“微评价”等扩展性资源 一起构成的一个半结构化、情境化、网页化、开放性的

收稿日期=2017-07-13

基金项目：辽宁省2016年度大学生创新训练项目（201613198023) 作者简介：孙兆东（996 —）男，黑龙江齐齐哈尔通信工程专业本科

学生

通信作者：葛日波（1968—）男，山东高密，硕士，教授，工程实践中心主

任，主要从事算法与理论研究.

E-mail： ececity@dlut. edu. cn