该项目由6个子项目组成,侧重点在网络工程设备的配置以及组网技术,涉及的主要知识点包括OSI参考模型的7层功能、TCP/IP协议,尤其是OSPF路由协议的区域层次化路由及IP地址规划、网络设备的配置、SNMP网管协议、网络操作系统等。
从以上介绍可知,每一个实验项目都不是单一课程的配套实验的简单延伸,都综合了网络课程群中多门课程的相关理论。下面我们以其中的两个子项目为例,作一个简单介绍。
①用协议分析仪分析网络安全
该项目的实验内容是利用网络工程设备自己动手搭建网络,使用网络协议分析仪捕获网络中的数据,分析协议过程,获取其中的明文口令。这就要求学生熟练掌握网络设备的基本配置,了解TCP/IP协议的主要内容,并自己设计实验的具体内容,比如可以设计一个邮件服务器程序和客户程序,通过客户机登录服务器收取邮件,从而捕获客户机登录时的用户名和明文口令,也可以捕获Telnet或者FTP登录时的用户名和明文口令。这样一来,给学生自由发挥的空间很大,实验内容和实验报告也呈现出了多样性。
②实现一个网络嗅探程序
该项目的实验内容同样可以由学生自己设计,例如可以设计一个对SMTP、POP3、HTTP、FTP、Telnet进行嗅探的程序,也可以是其他的网络嗅探程序。但不论是何种程序,都要求学生对涉及的各协议的主要内容、工作原理等有相应了解,同时有熟练的网络编程能力。
三、综合性实验的开设方式
计算机网络综合性实验针对已学习了计算机网络系列课程并完成了相关课程配套实验的学生开设,具体开设方式有以下两种:
1.将综合性实验作为独立的一门课程开设
由网络课程群中的课程主讲教师和实验指导教师共同研讨,拟定出具体的选题方向,开设1~2门纳入教学计划中的计算机网络综合实验课程,每门课32个学时,2个学分,由3~4个实验组成,供学生选修。同时组织相关教师制定实验教学大纲和撰写实验指导书,并配备专门的实验课程任课教师对学生进行讲授和现场指导,这样就从根本上保证了课程质量。为了进一步提高教学质量,还要经常组织课程群中的教师就教学和实验中存在的问题展开讨论,进行交流,不断改进教学方法和实验手段。
2.作为学生的课程设计课题
可以将网络综合实验中一些大型实验作为课程设计课题供学生选择。这类题目难度较大,综合性、设计性较强,需要学生运用多门课程的理论知识解决问题。指导教师只将题目的要求以及要点告诉学生,而不给出具体步骤和程序的主要代码。这样就要求学生在教师的有限指导下,由自己有目的地查阅资料、学习相关知识,独立设计、完成课题。
课程设计的地点也不仅限于实验室,而是扩展到了实验室之外。由实验室提供课题所需的仪器设备和开放的实验环境,学生可根据课题内容先在实验室外完成部分设计任务,例如编写程序代码等,然后再到实验室来完成那些需要相应的实验环境支撑的设计部分。这样一来,学生就不是单纯、被动地在实验室里完成规定的实验内容,验证书本上的理论知识,而是充分发挥他们的想像力和动手能力,利用书本上学到的理论知识去解决实际问题,从而激发学生学习的主动性,使实验教学从简单的验证型转化为综合型、设计型。
四、结束语
综上所述,笔者认为实验课程的目的不是采用一种单一的、简单的教学模式让学生照本宣科地进行验证性实验,而是要着重培养学生的科学研究精神和理论联系实际的能力,这就要求我们必须改变以往的实验教学方式,多开设一些具有综合性、设计性的实验,以充分发挥学生的创新能力。目前,我们的实验改革已开始进行,虽然也取得了一定的成绩,但还处于探索阶段,实验的内容和方法也有待进一步完善,我们仍需在实践中去不断地改进和充实实验内容。
搭建高水平实验教学平台加强学生创新能力培养
余魅
【摘要】在新时期,工科院校培养人才的核心是创新能力的培养,创新能力培养的主要途径是实验教学,实验教学的关键是实验室建设。因此,作为学生创新能力培养的重要平台——实验室建设是工科院校加强实验实践教学的重要任务。本文从加强学生创新能力培养的角度介绍了电子科技大学新时期在本科教学实验室建设方面所取得的成绩。
【关键词】实验室建设创新平台实践教学改革
21世纪是知识经济时代,是一个充满竞争和挑战的时代。尤其是我国加入WTO以后,高等院校的学生将来面对的挑战和竞争将更加激烈。高等院校及其培养的学生要迎接未来的挑战,最重要的是要不断创新,因此应坚持对当代大学生的创新能力的培养。江泽民同志多次强调指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力,一个没有创新能力的民族难以屹立于世界民族之林。”创新是我们在国际上占领科技和经济领域的制高点,是在竞争中立于不败之地的基本特征。
一、高等院校创新思维与创新能力培养的必要性
1.培养高校学生创新能力是现代科技迅猛发展的需要
创新能力的基础是具有创新能力的人才,是人的创造性和创造能力的体现。科学技术的迅速发展,科学发现和技术发明不断涌现,极大地增强了人类认识世界、改造世界的能力,成为社会和经济发展的推动力量。特别是现代信息技术的迅猛发展与普及,从根本上不断改变着人类的生产和生活方式。进入21世纪,国内国际以科技经济为核心的竞争,实际上是人才的竞争。因此,培养具有创新精神与创新能力的高素质人才是当前发展现代科技的关键。大学生作为建设祖国未来的栋梁,要适应现代科技迅猛发展的需要,就必须具有开拓的创新精神和较强的创新能力,并在实践中不断增强自己的创新能力。
2.培养学生的创新能力是高校教育改革的需要
在受长期计划经济影响的传统教育体制中,我国的教育模式和教育方法严重滞后,尤其是高等院校人才的培养和社会需求存在脱节的现象。主要表现在:重理论轻实践,很大部分高校只重视理论教育,忽视实践教育,导致学生动手能力较弱,难以适应现代科技发展对大学生工程素养方面的需求;学科壁垒效应严重,现在很多高校尤其是工科院校专业划分过细,导致学生知识面较窄,适应能力不强,综合能力薄弱,难以成为高质量的复合型人才;文理脱节现象严重,由于我国的教育体制改革跟不上科技发展的需要,在中等教育时期一直沿用文理分科教育的弊端在高等教育里得到延续甚至发展,导致我国培养的大学生普遍存在工科学生缺乏“人文素养”、文科学生缺乏“工程素养”的现象,这样的人才难以满足现代工程技术对人才的综合能力的需要。因此,高校必须加快教学改革的步伐,改革现有的教育模式。
3.培养学生的创新能力是应对近年来学生大规模扩招后就业压力的需要
随着我国高等教育大众化政策的逐步贯彻,自21世纪初以来,相当部分的高校招生规模逐步扩大。据相关媒体报道,高中学生的升学比例由20世纪90年代初的1∶6左右迅速上升到目前的1∶3甚至2∶3。导致我国大学每一年的招生人数由1998年的110万左右迅速上升到2004年的420万左右,增加了近3倍,在校生人数规模达到了2000万左右。同时,由于我国近年来的经济体制改革,就业机会本身就较20世纪90年代初少得多,因此,毕业大学生的就业压力进一步加大。据统计,近年高校毕业生的平均就业率一直在50%左右,有相当部分高校的一次性就业率还远低于该平均值。因此,加强高校学生创新能力的培养显得更加重要。高校应在多方面探索学生创新能力、创新精神的培养和训练途径,以增强学生就业的竞争能力。
二、培养学生创新能力的基本条件是搭建高水平实验教学平台
在新时期,工科院校培养人才的核心是创新能力的培养,创新能力培养的主要途径是实验教学,实验教学的关键是实验室建设。因此,作为学生创新能力培养的重要平台,实验室建设是工科院校加强实验实践教学的重要任务。近年来,我校提出了“基础理论与工程实践训练并重”的人才培养目标,在实验室建设方面取得了显著的成果,为加强我校学生工程实践训练搭建了高水平的平台。
1.集中资金,重点建设和改造了一批基础课(含专业基础课)实验室,实现了实验技术和手段的现代化
基础课与专业基础课的实验教学在我校的教学中占据极其重要的地位,不论是培养学生的实验设计方法、基本的测量技术、分析和处理数据的方法等基本技能,还是对学生以后专业知识的有效支撑,基础课及专业基础课的实验教学都有着其他课程不可替代的作用。同时,对于我校来说,由于电子信息类专业比较集中,全校近90%的学生都属于电类专业,因此,电类基础课与专业基础课面向的学生是最广泛的,具有基础性强、量大面广等特点。建设好基础课及专业基础课实验室是我校的首要任务。
我校首批进入国家“211工程”和“985工程”建设后,从2000年开始以来,经过多方筹集资金,共投入了近2000万元经费,重点建设和改造了我校规模最大的基础课和专业基础课实验室群。先后新建设成了“国家工科数学课程教学基地”、“国家电工电子课程教学基地”、“信号与系统试验中心”、“微机系统与接口实验中心”、“电磁场与波实验中心”等专业基础课实验室,同时改造和升级了如“电子实验中心”(覆盖《电路分析基础》、《模拟电路》、《数字电路》等课程)、“物理实验中心”、“数学实验室”等一批已经建成多年的基础课和专业基础课实验室。在投资建设和改造中,学校强调以高水平、高起点为建设目标,力求跻身于国内同行先进行列。一方面,这些实验室都形成了至少300m2的规模,均具有年接待3000名左右本科生的能力;另一方面,这些实验室都引入了新设备、新工艺及多媒体教学等先进的实验技术和手段,同时,开设了大量的综合性、设计性实验项目。
2.加强专项投资,校、院共建了一批上规模、上档次的专业实验室,突出了我校电子信息类专业的特色
对于我校这种电子信息类专业比较集中的工科院校,培养的不仅是具有较高的理论水平的人才,更重要的是培养具有很强的动手能力与实践能力的专业型人才。专业实验室的设备是否先进及实验教学水平的高低是衡量工科院校学科建设成就的一个重要体现。同时学生在校期间培养专业应用与创新能力的主要场所是各类专业实验室,因此,建设一批设备一流、实验手段先进、体现不同专业特色的专业实验室,对于培养工科院校理论水平高、实践能力强的优秀人才至关重要。这就要求学校在实验室建设经费方面加大投入,或是有效地利用学校有限的资金,保证各专业实验室建设上规模、上档次。
为了建设一批上规模、上档次的专业实验室,突出我校电子信息类专业的特色,从2000年以来,学校集中了大部分学校实验室建设专项经费共计3000余万元,用于建设和改造我校各学院的专业实验室。同时,为了保证实验室建设投资资金的有效利用,我们采取了学校和学院、系联合共建的原则,实行实验室项目负责人制度。由学校教务处与学院及项目负责人签订“实验室专项建设合同”,在建设过程中,教务处配合审计处等职能部门对建设资金的使用进行跟踪、监控,并组织专家按合同中约定的建设目标对实验室的建设情况进行验收,保证了实验室建设的高质量和高水平。
2000~2004年,已先后建成包括“骨干传输系统实验室”、“无线局域网WLAN系统实验室”、“IC设计与微电子工艺教学实验室”、“现代测试技术综合实验室”、“生物技术公共实验平台”、“计算机系统及硬件实验室”、“工业工程实验室”等40余个专业实验室。新建成的专业课实验室都具有实验技术手段先进、实验项目新、综合性强的特点,对全面提高实验教学质量起到了重大作用。截至目前,我校共建设成了70余个专业课教学实验室,基本覆盖了我校从元器件到整机系统各专业的课程。
3.充分利用学校专业优势,加强与国际国内知名IT企业的结合,建设了一批高水平的“校企联合实验室”,为我校实验室建设探索了新的模式