计算机实验教学中心面向全校所有专业本科生开课,每年开出计算机实验教学课超过7000人门,完成实验学时数逾750000.计算机学科是一门理论与实践结合得非常紧密的学科,因此实验教学中心的教学指导小组在教学实践中归纳出一套计算机学科特有的实验教学模式:除了独立设置的部分专题实验以外,提倡理论教学与实验教学不分离,提出了有计算机学科特色的课程体系.
在对面向全校的计算机课程(包含实验)作了调整、优化和分工的基础上,中心制订了全校计算机课程和实验体系,如图2.1所示.
基于这样的课程体系,计算机基础课被各院系列入了培养计划,更多的公共选修课程群为学生学习计算机提供了多种选择.例如:他们可以在全校任选课程中自主选择需要的课程,也可以修读计算机应用辅修专业,在计算机的某个技术领域有所专长；学生还可以根据个人兴趣或专业要求选修计算机专业的课程.通过计算机公共课程的实验教学,培养了各专业学生运用计算机技术进行本专业学习和研究的能力、将计算机学科与本学科进行交叉融合的能力,为各专业学生的后续专业课学习和研究生阶段的培养奠定了基础.
图2.1清华大学计算机课程体系
根据图2.1的计算机课程体系,我们提出了分层次的计算机实验教学课程体系,如图2.2所示.
计算机实验教学课程体系包括三个层次:通识基础类实验课程、技术应用类实验课程和专业技术类实验课程.针对计算机课程所共有的特点,即理论紧密地和实践结合在一起,因此我们实验教学中心不是强行将实验教学同理论教学拆开,而是将很多理论教学引入实验室,将理论教学在实验中完成.因此,从实验课程的角度看,也分为三个层次,而且在各种类别的实验课程中都包含有:基本型、综合型和研究创新型实验项目.
图2.2清华大学计算机实验教学课程体系
1)通识基础类实验
通识基础类实验主要包括三部分:计算机文化基础、计算机应用软件基础和计算机网络技术及应用基础实验.
从课程设置方面看,这些基础实验都属于基础通识实验系列,我们又将其细分为应用专题系列实验和公共基础系列实验.应用专题系列实验面向基础相对薄弱的学生,目的是补基础,提高通用工具的应用技能；公共基础系列实验面向全校学生,目的是为各自专业学习奠定计算机应用的基础.辅助专业应用系列实验因不同的专业而不同,目的是在坚实的基础奠定后,按照各专业学生对计算机工具的不同程度的需求,开设不同的实验,将计算机工具充分地融合到其专业研究中,使计算机成为其科研、创新过程中不可或缺的工具.其中典型的实验课程包括:计算机文化基础、计算机程序设计基础、计算机网络基础等等.
这类课程为全校各专业的学生打下了坚实的计算机应用基础,其影响力和实验参与人数是最大的.以计算机文化基础课程为例,每学期选课人数约2500人,覆盖建筑学院、土木水利学院、环境科学与工程系、机械工程学院、航天航空学院、电机系、信息科学技术学院、软件学院、工程物理系、化学工程系、材料科学工程系、理学院、经济管理学院、法学院、人文社会科学院、新闻与传播学院、美术学院等全校17个院系,包括建筑学、建筑环境与设备工程、土木工程、水利水电工程、工程管理、环境工程、给水排水工程、机械工程及自动化、制造自动化与测控技术、工业工程、能源动力系统及自动化、车辆工程、工程力学、微机电系统工程、工程力学与航天航空工程、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子科学与技术、微电子学、计算机科学与技术、自动化、计算机软件、工程物理、核工程与核技术、化学工程与工业生物工程、高分子材料与工程、材料科学与工程、数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、化学、生物科学、生物技术、信息管理与信息系统、会计学、金融学、工商管理、经济学、法学、社会学、国际政治、哲学、历史学、汉语言文学、英语、日语、新闻学、广告学、绘画、雕塑、艺术设计学、艺术设计、工业设计等53个专业.
以-学年为例,我们中心所开设的通识基础类实验课程列表如下:
通识基础类实验课列表
计算机文化基础
网络技术及应用基础
办公自动化软件
计算机网络
网页设计与制作
计算机网络安全
多媒体设计与制作
2)技术应用类实验
技术应用类实验的对象主体是理工类专业和所有需要计算机辅助的其他专业的学生,根据不同专业的需要,我们将其分为两大系列:软件技术应用系列实验和硬件技术应用系列实验.软件技术应用系列实验以程序设计系列、数据结构、操作系统、数据库等实验为主体；硬件技术应用系列实验以计算机硬件技术基础、单片机技术与实验、微计算机技术等实验为主体.这些课程直接为相关专业学生服务,提高学生利用“人类通用智慧工具”分析和解决问题的能力,将计算机科学与技术融入到各自专业中,进而提升学生的综合素质和研究创新能力.
技术应用类实验覆盖的面很大,我们更强调“面向对象”.以程序设计课为例,虽然面向全校开课,全校任何专业的学生都可以选修该课,但主要还是面向建筑学院、土木水利学院、环境科学与工程系、机械工程学院、航天航空学院、电机系、信息科学技术学院、软件学院、工程物理系、化学工程系、材料科学工程系、理学院、经济管理学院等13个院系,所面向的主要专业包括建筑学、建筑环境与设备工程、土木工程、水利水电工程、工程管理、环境工程、给水排水工程、机械工程及自动化、制造自动化与测控技术、工业工程、能源动力系统及自动化、车辆工程、工程力学、微机电系统工程、工程力学与航天航空工程、电气工程及其自动化、电子信息工程、电子科学与技术、微电子学、计算机科学与技术、自动化、计算机软件、工程物理、核工程与核技术、化学工程与工业生物工程、高分子材料与工程、材料科学与工程、数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、化学、生物科学、生物技术、信息管理与信息系统、会计学、金融学、工商管理、经济学等30多个专业,每年选该课的人数约1600人.下表列出了-学年主要的技术应用类实验课.
技术应用类实验课列表
软件技术应用类
硬件技术应用类
计算机程序设计基础
计算机硬件技术基础
数据库技术及应用
微机原理及应用
计算机网络技术基础
单片机技术与实验
c++语言程序设计
单片微机嵌入系统
java语言程序设计
16位单片机原理及应用
vb语言程序设计
高档单片机原理及应用
vc++面向对象与可视化程序设计
可编程控制器及变频器系统
算法设计与分析
电子专题实践
3)计算机专业技术类实验
面向包括计算机系在内的信息学院本科生,同时包括有突出计算机实验能力和兴趣的其他专业学生.计算机专业技术实验包括必修和选修环节,目标是能够将学生培养成为合格的研究者和工程师,有突出的创新能力和意识.
这类实验教学课程从计算机专业方向上又分为:计算机系统结构系列计算机软件及理论系列和计算机应用技术系列.
以-学年为例,专业技术类课程列表如下:
专业技术类实验课列表
除以上开设的三类实验课程外,依托计算机系的学科背景,引导学生自主地参加多种科技活动与竞赛,并以必修、选修等形式(如srt、夏季学期研究训练、综合论文训练等),对学生进行动手能力训练.创新实验训练的各个环节由实验教学中心的全体教师及实验技术人员参加指导.它是课程教学的深入与提高,与实验课程相辅相成,有机结合成为一个整体.
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