時間：2022-04-24 16:43:10
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇操作系統(tǒng)實驗報告，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
實驗報告格式實驗名稱
要用最簡練的語言反映實驗的內(nèi)容。如驗證某程序、定律、算法，可寫成"驗證×××";分析×××。
學(xué)生姓名、學(xué)號、及合作者
實驗日期和地點(diǎn)(年、月、日)
實驗?zāi)康?/p>
目的要明確，在理論上驗證定理、公式、算法，并使實驗者獲得深刻和系統(tǒng)的理解，在實踐上，掌握使用實驗設(shè)備的技能技巧和程序的調(diào)試方法。一般需說明是驗證型實驗還是設(shè)計型實驗，是創(chuàng)新型實驗還是綜合型實驗。
實驗原理
在此闡述實驗相關(guān)的主要原理。
實驗內(nèi)容
這是實驗報告極其重要的內(nèi)容。要抓住重點(diǎn)，可以從理論和實踐兩個方面考慮。這部分要寫明依據(jù)何種原理、定律算法、或操作方法進(jìn)行實驗。詳細(xì)理論計算過程。
實驗步驟
只寫主要操作步驟，不要照抄實習(xí)指導(dǎo)，要簡明扼要。還應(yīng)該畫出實驗流程圖(實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖)，再配以相應(yīng)的文字說明，這樣既可以節(jié)省許多文字說明，又能使實驗報告簡明扼要，清楚明白。
實驗結(jié)果
實驗現(xiàn)象的描述，實驗數(shù)據(jù)的處理等。原始資料應(yīng)附在本次實驗主要操作者的實驗報告上，同組的合作者要復(fù)制原始資料。
對于實驗結(jié)果的表述，一般有三種方法:
1. 文字?jǐn)⑹? 根據(jù)實驗?zāi)康膶⒃假Y料系統(tǒng)化、條理化，用準(zhǔn)確的專業(yè)術(shù)語客觀地描述實驗現(xiàn)象和結(jié)果，要有時間順序以及各項指標(biāo)在時間上的關(guān)系。
2. 圖表: 用表格或坐標(biāo)圖的方式使實驗結(jié)果突出、清晰，便于相互比較，尤其適合于分組較多，且各組觀察指標(biāo)一致的實驗，使組間異同一目了然。每一圖表應(yīng)有表目和計量單位，應(yīng)說明一定的中心問題。
3. 曲線圖
應(yīng)用記錄儀器描記出的曲線圖，這些指標(biāo)的變化趨勢形象生動、直觀明了。
在實驗報告中，可任選其中一種或幾種方法并用，以獲得最佳效果。
討論
根據(jù)相關(guān)的理論知識對所得到的實驗結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。如果所得到的實驗結(jié)果和預(yù)期的結(jié)果一致，那么它可以驗證什么理論?實驗結(jié)果有什么意義?說明了什么問題?這些是實驗報告應(yīng)該討論的。但是,不能用已知的理論或生活經(jīng)驗硬套在實驗結(jié)果上;更不能由于所得到的實驗結(jié)果與預(yù)期的結(jié)果或理論不符而隨意取舍甚至修改實驗結(jié)果，這時應(yīng)該分析其異常的可能原因。如果本次實驗失敗了，應(yīng)找出失敗的原因及以后實驗應(yīng)注意的事項。不要簡單地復(fù)述課本上的理論而缺乏自己主動思考的內(nèi)容。
另外，也可以寫一些本次實驗的心得以及提出一些問題或建議等。
結(jié)論
結(jié)論不是具體實驗結(jié)果的再次羅列，也不是對今后研究的展望，而是針對這一實驗所能驗證的概念、原則或理論的簡明總結(jié)，是從實驗結(jié)果中歸納出的一般性、概括性的判斷,要簡練、準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)、客觀。
實驗報告范文1一、實驗?zāi)康募耙螅?/p>
本實例的目的是設(shè)置頁面的背景圖像,并創(chuàng)建鼠標(biāo)經(jīng)過圖像。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內(nèi)部局域網(wǎng)，并且接入國際互聯(lián)網(wǎng)。
2、安裝windows xp操作系統(tǒng);建立iis服務(wù)器環(huán)境，支持asp。
3、安裝網(wǎng)頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網(wǎng)頁設(shè)計軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動畫與圖形處理或制作軟件。
三、實驗原理
設(shè)置頁面的背景圖像,并創(chuàng)建鼠標(biāo)經(jīng)過圖像。
四、實驗方法與步驟
1) 在“頁面屬性”對話框中設(shè)置頁面的背景圖像。
2) 在頁面文檔中單擊“”插入鼠標(biāo)經(jīng)過圖像。
五、實驗結(jié)果
六、討論與結(jié)論
實驗結(jié)束后我們可以看到頁面的背景變成了我們插入的圖像，并且要鼠標(biāo)經(jīng)過的時候會變成另一個圖像，這就是鼠標(biāo)經(jīng)過圖像的效果。當(dāng)然這種實驗效果很難在實驗結(jié)果的截圖里表現(xiàn)出來。這個實驗的關(guān)鍵在于背景圖像的選擇，如果背景圖像太大不僅會影響網(wǎng)頁的打開速度，甚至圖像在插入會也會有失真的感覺，因此在插入前對圖像進(jìn)行必要的處理能使實驗的效果更好。
實驗報告范文2一、實驗?zāi)康募耙螅?/p>
本實例是要創(chuàng)建邊框為1像素的表格。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內(nèi)部局域網(wǎng)，并且接入國際互聯(lián)網(wǎng)。
2、安裝windows xp操作系統(tǒng);建立iis服務(wù)器環(huán)境，支持asp。
3、安裝網(wǎng)頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網(wǎng)頁設(shè)計軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動畫與圖形處理或制作軟件。
三、實驗原理
創(chuàng)建邊框為1像素的表格。
四、實驗方法與步驟
1) 在文檔中，單擊表格“”按鈕，在對話框中將“單元格間距”設(shè)置為“1”。
2) 選中插入的表格，將“背景顏色”設(shè)置為“黑色”(#0000000)。
3) 在表格中選中所有的單元格，在“屬性”面版中將“背景顏色”設(shè)置為“白色”(#ffffff)。
4) 設(shè)置完畢，保存頁面，按下“f12”鍵預(yù)覽。
五、實驗結(jié)果
1 概述
《操作系統(tǒng)》課程是計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課，該課程不僅要求學(xué)生較好地掌握理論基礎(chǔ)，而且要求培養(yǎng)學(xué)生良好的課程實踐能力。由于該課程的內(nèi)容比較抽象、深奧，并且課程實驗難做，實驗效果不明顯，所以，該課程的實踐環(huán)節(jié)在很多學(xué)校成為擺設(shè)，有的學(xué)校干脆去掉實踐環(huán)節(jié)。然而，實踐教學(xué)又是本門課的重要組成部分，實踐教學(xué)對于學(xué)生理解和掌握操作系統(tǒng)的基本原理和方法，為今后從事系統(tǒng)程序設(shè)計，并發(fā)程序設(shè)計，多用戶環(huán)境應(yīng)用程序設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。所以，本門課不但必須包含實踐內(nèi)容， 而且還應(yīng)該加強(qiáng)，使之能更好地輔助課堂教學(xué)。[1]
2 《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的運(yùn)作情況
經(jīng)過對各高?！恫僮飨到y(tǒng)》實踐教學(xué)的調(diào)查，《操作系統(tǒng)》實踐部分的開設(shè)形式主要有以下四種：
2.1 驗證操作系統(tǒng)部分功能的實驗
這種實驗方式最簡單，主要思路是，以某個實際的商業(yè)操作系統(tǒng)為實驗環(huán)境，學(xué)生可以嘗試執(zhí)行操作系統(tǒng)提供的某些功能，能力更強(qiáng)的學(xué)生還可利用操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)編寫、運(yùn)行程序，以改進(jìn)功能。通過這兩種方式，學(xué)生可體驗操作系統(tǒng)原理在實際商用操作系統(tǒng)中是如何工作的。
這種方式的特點(diǎn)是，學(xué)生不必編寫操作系統(tǒng)功能實現(xiàn)的代碼，對完全理解操作系統(tǒng)的內(nèi)涵意義不大。
2.2 模擬經(jīng)典算法的實驗
這是比較常見的一種實驗方式。其執(zhí)行過程是，由教師選取操作系統(tǒng)中的一些經(jīng)典算法，如讀者-寫者問題，電梯算法，讓學(xué)生使用其熟悉的編程語言（如：C語言、C++語言）來實現(xiàn)算法。
該方式與程序設(shè)計課程的上機(jī)環(huán)節(jié)相似，這有助于學(xué)生理解《操作系統(tǒng)》的理論和技術(shù)，但是，這種方式由于缺乏訓(xùn)練學(xué)生對操作系統(tǒng)完全性的把握，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生完整掌握操作系統(tǒng)的目的。
2.3 替換實際操作系統(tǒng)的主要模塊
這種方式對學(xué)生的編程能力要求較高。其執(zhí)行過程是，以開源的操作系統(tǒng)為平臺，要求學(xué)生選取其中的主要功能模塊，并對其進(jìn)行替換及擴(kuò)展。然而，開源的操作系統(tǒng)一般比較龐大，結(jié)構(gòu)環(huán)境復(fù)雜，對師生的要求很高，一般高校實施的效果不好，最終只有小部分學(xué)生達(dá)到實驗?zāi)康?，學(xué)生的受益面不大。[3]
2.4 設(shè)計一個操作系統(tǒng)雛形
這種方式的執(zhí)行過程是，教學(xué)中可選取一個包含簡單內(nèi)核的教學(xué)操作系統(tǒng)，讓學(xué)生逐步改進(jìn)、擴(kuò)展其功能；或者干脆讓學(xué)生設(shè)計一個全新的操作系統(tǒng)雛形，該雛形包含操作系統(tǒng)的基本內(nèi)核功能，如處理機(jī)管理、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理功能。
該方式與課程實驗教學(xué)目標(biāo)一致，理論上比較理想，但在實際的執(zhí)行過程中，由于操作系統(tǒng)是一個大型的系統(tǒng)軟件，其設(shè)計、結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，因此這種方式實施起來難度很大。
3 在教學(xué)操作系統(tǒng)GeekOS上完成實驗教學(xué)
由于一般的商業(yè)操作系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐大，學(xué)生規(guī)定課時內(nèi)很難全面掌握，同時，這些操作系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，差不多實現(xiàn)了全部功能，學(xué)生沒有多少新的工作可做。所以，設(shè)計一個基于教學(xué)操作系統(tǒng)的實踐教學(xué)平臺顯得尤為迫切和必要。
3.1 教學(xué)操作系統(tǒng)的分類
教學(xué)操作系統(tǒng)有兩大類：一類是針對RISC結(jié)構(gòu)MIPS處理器的，例：Nachos；另一類是針對CISC結(jié)構(gòu)的X86通用處理器的，例：Minix、 GeekOS。
3.2 GeekOS操作系統(tǒng)概述
最通用的處理器是CISC結(jié)構(gòu)的X86通用處理器。它是一個用C語言開發(fā)的操作系統(tǒng)，學(xué)生可以在Linux或UNIX環(huán)境下對其進(jìn)行功能擴(kuò)充，也可以在g（project1等項目中還包含有磁盤鏡像diskc.img），makefile項目管理文件。
2） Include文件夾。包含兩個子目錄，分別是geekos和libc，在geekos子目錄中有kthread.h，keyboard.h等頭文件，在libc中包含有GeekOS支持的C語言標(biāo)準(zhǔn)字符串函數(shù)頭文件string.h。
3） scripts文件夾。包含項目編譯時用到的一些腳本文件。
4） src文件夾。包含系統(tǒng)內(nèi)核源代碼，用戶修改GeekOS系統(tǒng)時要修改的源代碼如main.c等都位于這個目錄中，在User子文件夾中一般是用來存放用戶的測試文件，在tools子目錄中的代碼是用來建立pfat測試文件系統(tǒng)的。
3.3.2七個項目的功能
project0：在該項目中，要求學(xué)生實現(xiàn)一個內(nèi)核級的I/O進(jìn)程，該進(jìn)程能從鍵盤接收一個按鈕，并顯示在顯示屏上。該項目的目的是讓學(xué)生了理解GeekOS的編譯、鏈接和運(yùn)行，明白計算機(jī)系統(tǒng)是如何啟動的。
project1：在該項目中，要求學(xué)生熟悉可執(zhí)行鏈接文件（ELF）的格式，并通過編程程序來分析該文件，同時將分析結(jié)果送到加載器。該項目的目的是讓學(xué)生理解ELF文件的結(jié)構(gòu)，使學(xué)生掌握如何加載和運(yùn)行可執(zhí)行文件。
在提供的GeekOS內(nèi)核系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為學(xué)生設(shè)計了7個由易到難的設(shè)計項目用于GeekOS的改進(jìn)。這些項目分別涵蓋了操作系統(tǒng)內(nèi)核的各個基本模塊：系統(tǒng)啟動，進(jìn)程管理，存儲管理，文件系統(tǒng)，訪問控制以及進(jìn)程間通信。7個項目都規(guī)定了改進(jìn)的目標(biāo)，并提供了一些設(shè)計指導(dǎo)性的意見，但沒有提供源代碼，所以學(xué)生首先必須熟悉GeekOS的基本工作原理，才能開展各個項目的設(shè)計與實現(xiàn)。
project2：在該項目中，要求學(xué)生編程來支持用戶態(tài)進(jìn)程，這種支持包括初始化用戶態(tài)進(jìn)程空間、初始化用戶進(jìn)程空間、切換用戶進(jìn)程、導(dǎo)入用戶程序。該項目中，計算機(jī)存儲分配方式還是采用段式分配。該項目實現(xiàn)后，學(xué)生就可以使用GeekOS提供的命令行解釋器Shell運(yùn)行一些命令來執(zhí)行PFAT文件系統(tǒng)內(nèi)的用戶測試程序。
project3：在該項目中，要求學(xué)生改進(jìn)GeekOS的調(diào)度程序，實現(xiàn)基于4級反饋隊列的調(diào)度算法（初始GeekOS系統(tǒng)僅提供了FIFO進(jìn)程調(diào)度算法），并實現(xiàn)信號量，支持進(jìn)程間通信。
project4：在該項目中，要求學(xué)生編程實現(xiàn)分頁虛擬存儲管理，以替代前述項目中一直采用的段式存儲管理。學(xué)生實現(xiàn)分頁式虛存管理以后，系統(tǒng)在內(nèi)存不足時，就可以將部分內(nèi)存頁面調(diào)出送到硬盤，以緩解內(nèi)容壓力，實現(xiàn)虛擬存儲技術(shù)。
project5：在該項目中，要求學(xué)生實現(xiàn)GOSFS文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)采用虛擬文件系統(tǒng)，可加載不同的文件系統(tǒng)，PFAT只讀文件系統(tǒng)是默認(rèn)加載的文件系統(tǒng)。該項目的目的是要實現(xiàn)一個多級目錄的、可讀寫的文件系統(tǒng)。
project6：在該項目中，要求在文件系統(tǒng)中新增一個訪問控制列表，并使用匿名半雙工管道實現(xiàn)進(jìn)程間通信。
4 《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的考核
《操作系統(tǒng)》實踐環(huán)節(jié)的考核非常重要，好的考核將激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，達(dá)到實驗效果，辦法如下：
1）教師制定實驗報告格式和要求，教師對學(xué)生完成的實驗報告的作檢查和評價；
2）對設(shè)計性實驗，要求學(xué)生回答并作出評價，回答的問題主要有：闡述解決該問題的算法思想、所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計的、使用的測試用例是如何選取和設(shè)計的、算法性能怎么樣。
3）對一些學(xué)生能實現(xiàn)的算法，要求學(xué)生上機(jī)演示，教師在其演示期間可提問并作評價：主要程序代碼的含義，分析及解釋運(yùn)行結(jié)果。[4]
關(guān)鍵詞：創(chuàng)新驅(qū)動；操作系統(tǒng)；實驗教學(xué)；改革
中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671-0568（2012）11-0116-03
一、引言
操作系統(tǒng)是計算機(jī)專業(yè)重要的核心課程，是一門理論性和綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，該課程的理論學(xué)習(xí)是理解計算機(jī)系統(tǒng)工作、用戶與計算機(jī)系統(tǒng)交互和設(shè)計開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)等基本知識結(jié)構(gòu)的重要途徑，而其實驗教學(xué)則是學(xué)生得以深入理解和驗證課堂教學(xué)內(nèi)容的直接和有效手段。
操作系統(tǒng)實驗教學(xué)能強(qiáng)化學(xué)生加深理解操作系統(tǒng)的概念、原理、組成等基本知識，能拓寬學(xué)生編程思路，培養(yǎng)動手操作能力與分析綜合能力，所以實驗教學(xué)的質(zhì)量將直接影響學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力、合作能力等。[1]在創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的指引下進(jìn)行操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的改革，面向市場不斷創(chuàng)新實驗教學(xué)的各項機(jī)制，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，使實驗教學(xué)、人才培養(yǎng)和服務(wù)社會有機(jī)融合、協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)更符合就業(yè)市場對計算機(jī)類技術(shù)應(yīng)用型需求的人才。
二、操作系統(tǒng)實驗教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
1.實驗教學(xué)的重視度不夠
在教育教學(xué)中，大多數(shù)的實驗教學(xué)往往附屬于理論教學(xué)，對學(xué)生的實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新精神的培養(yǎng)不夠重視。而學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)中過于隨意，學(xué)習(xí)紀(jì)律渙散，遲到、早退、曠課、請假等情況屢見不鮮。由于實驗教學(xué)落不到實處，導(dǎo)致學(xué)生動手實踐能力薄弱，創(chuàng)新能力差，缺乏適應(yīng)企業(yè)需求的專業(yè)知識和實踐能力，造成了學(xué)生就業(yè)困難的局面。
2.實驗教學(xué)內(nèi)容設(shè)置問題[2]
操作系統(tǒng)課程的實驗教學(xué)內(nèi)容主要是圍繞教材中的主要算法進(jìn)行驗證性的實驗，但是僅僅靠這幾個算法很難讓學(xué)生直觀地理解眾多抽象的概念，且學(xué)生在這些實驗中學(xué)習(xí)的方法和技能并不能應(yīng)用到實際項目開發(fā)中去，實驗成為一種形式，理論與實踐脫離嚴(yán)重。
3.實驗教學(xué)平臺的選擇問題[1,2]
操作系統(tǒng)課程的實驗教學(xué)環(huán)境選擇較難，大部分的教材都是以Unix系統(tǒng)為例，但是Unix安裝成本較貴，不太適宜用于學(xué)生實驗。Windows系統(tǒng)是學(xué)生較為熟悉的操作系統(tǒng)，但是其大部分源代碼不對外公開，學(xué)生實驗時無法深入到操作系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，不利于學(xué)生對操作系統(tǒng)的工作原理的理解。選用Linux作為實驗操作系統(tǒng)，又因為學(xué)生對Windows系統(tǒng)較為熟悉，大部分沒有接觸過Linux系統(tǒng)，思維定勢難免會給學(xué)習(xí)和認(rèn)知帶來難度，因而也限制了學(xué)生對操作系統(tǒng)工作原理的理解和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4.實驗教學(xué)類型和手段的單一[3]
目前的實驗教學(xué)大多是驗證型和仿真型的，注重的是理論知識的檢驗和證明。這種實驗以教師為中心，學(xué)生完全按照教師的意圖進(jìn)行實踐操作，缺乏自己的思考和創(chuàng)新過程。實驗教學(xué)沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，也因此使學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)和提高受到了限制。
5.缺乏高水平的、雙師型的實驗教學(xué)師資隊伍
高校教師大多是從學(xué)校到學(xué)校，缺乏校企溝通的理念和環(huán)境，缺乏企業(yè)工程化的實踐工作經(jīng)驗，因而無法保證對學(xué)生的操作技能進(jìn)行有效的指導(dǎo)，直接影響實踐教學(xué)的效果和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
針對上述操作系統(tǒng)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，筆者結(jié)合學(xué)?！暗谒呐氛n程立項項目”――計算機(jī)操作系統(tǒng)課程建設(shè)中的實驗教學(xué)的改革實踐，提出了創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略下實驗教學(xué)體系改革的思路以及一些具體的措施。
三、創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略下實驗教學(xué)改革思路
1.推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，構(gòu)建實驗教學(xué)改革的條件
建立產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，為實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)的改革提供有力的支持。具體包括兩個方面的創(chuàng)新工作：
（1）創(chuàng)新制度建設(shè)，搭建高校和企業(yè)合作的外部環(huán)境。建立高校教師到企業(yè)掛職制度，改善教師的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新的實踐，提高專業(yè)技能、積累經(jīng)驗，從創(chuàng)新過程中加深教師對產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知。同時建立流動編制，從企業(yè)聘請集工程理論與技術(shù)專長為一體的工程師進(jìn)行實驗指導(dǎo)，并在制度上促進(jìn)這一機(jī)制的形成。這種制度建設(shè)的改革，培養(yǎng)了高素質(zhì)的、“雙師型”實驗師資隊伍，使實驗教學(xué)教師的知識結(jié)構(gòu)與時俱進(jìn)，從而保證了實驗教學(xué)的質(zhì)量。
（2）創(chuàng)新科研思路，將實驗教學(xué)與科研進(jìn)行有機(jī)融合，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制的可持續(xù)發(fā)展。以科技或市場為驅(qū)動，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，主動找準(zhǔn)企業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)和興趣點(diǎn)，建立以企業(yè)需求為導(dǎo)向的科研項目。同時將科研與實驗教學(xué)相結(jié)合，以綜合性的工程實踐項目為主線，圍繞綜合實踐項目內(nèi)容將項目模塊化，按照操作系統(tǒng)功能的五大模塊：進(jìn)程管理模塊、存儲管理模塊、文件管理模塊、設(shè)備管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊分配到實驗教學(xué)內(nèi)容各環(huán)節(jié)中，從而將實驗教學(xué)與科研實現(xiàn)有機(jī)的融合。在提高教師的科研水平和業(yè)務(wù)水平的同時，實驗教學(xué)的效果和質(zhì)量得到了顯著提高，實驗教學(xué)內(nèi)容也更加貼近了產(chǎn)業(yè)技術(shù)對人才的需求。
2.創(chuàng)新實驗教學(xué)過程，分層次教學(xué)，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
單一的驗證型實驗教學(xué)并不適合培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計能力和綜合運(yùn)用知識的能力，所以要創(chuàng)新實驗課程內(nèi)容，精簡基礎(chǔ)和驗證性實驗，增加模擬設(shè)計性、規(guī)劃研究性和開放性的實驗，使實驗教學(xué)內(nèi)容的層次分明。
在不同階段實施不同的實驗內(nèi)容和形式，讓實驗教學(xué)循序漸進(jìn)完成，以達(dá)到最佳實驗效果。具體實驗教學(xué)過程為：
（1）認(rèn)知學(xué)習(xí)實驗階段。這種實驗主要是驗證型實驗，包括基本的應(yīng)用級和系統(tǒng)管理級的實驗。如，操作系統(tǒng)的安裝、文件操作等，實驗中以教師輔導(dǎo)為主，教會學(xué)生如何安裝虛擬機(jī)、如何加載虛擬機(jī)鏡像、熟悉操作系統(tǒng)各項功能、掌握文件操作命令等。
（2）設(shè)計性實驗階段。以學(xué)生自學(xué)為主，學(xué)生自己編程模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能模塊。主要的實驗有：動態(tài)優(yōu)先權(quán)進(jìn)程調(diào)度算法、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法、頁面置換算法等。當(dāng)學(xué)生遇到問題時，并不直接替他們排除故障，而是提出產(chǎn)生故障的幾種可能性，鼓勵學(xué)生提出問題和不同的見解并自行加以解決。例如，在動態(tài)優(yōu)先權(quán)進(jìn)程調(diào)度算法設(shè)計實驗中，學(xué)生的設(shè)計思路不明確時，可從幾個方面來幫助他們理清思路：是否考慮了進(jìn)程的阻塞時間、在運(yùn)行進(jìn)程已占用CPU時間以達(dá)到所需運(yùn)行時間時是否進(jìn)程還未到達(dá)，等等，提出多種可能的情況，讓學(xué)生自行思考、設(shè)計并解決問題。
（3）研究創(chuàng)新性實驗階段。在進(jìn)行設(shè)計性實驗后，學(xué)生已經(jīng)從書本逐步走向?qū)嵺`，消除了對編寫軟件系統(tǒng)的心理障礙，提高了編程水平。此階段是以提高素質(zhì)為主，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，強(qiáng)調(diào)的是主動研究式的實驗學(xué)習(xí)過程?？蛇x的實驗內(nèi)容較多，如進(jìn)程創(chuàng)建、內(nèi)存分配、文件的讀/寫等，教師給出其中較為有意思部分的源代碼，要求學(xué)生閱讀，然后讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上自行提出課題和基本思路，并利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等查找相關(guān)資料后獨(dú)立完成。學(xué)生在這種研究性學(xué)習(xí)過程中主動獲取知識，開動腦筋進(jìn)行課題的思考和設(shè)計，因而有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
（4）開放性實驗階段。[4]最后，安排學(xué)生進(jìn)行開放性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的主體作用和主動學(xué)習(xí)能力?？勺寣W(xué)生自成小組，在虛擬機(jī)平臺上，從裸機(jī)開始，通過實例利用匯編與C語言編寫一個小型的操作系統(tǒng)的框架，包括處理機(jī)管理、存儲器管理、文件管理和簡單的設(shè)備管理。團(tuán)隊協(xié)作分析和設(shè)計仿真操作系統(tǒng)的架構(gòu)和各項功能、制定實驗計劃、編寫代碼并注釋說明、分析實驗結(jié)果、撰寫說明書和實驗報告，最后由團(tuán)隊統(tǒng)一提交。這樣的實驗有助于學(xué)生把握操作系統(tǒng)的精髓，真實地消化書本知識，同時培養(yǎng)和提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考的探索精神和團(tuán)隊協(xié)作的能力。
3.創(chuàng)新實驗教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的興趣
在實驗中創(chuàng)新實驗教學(xué)方法和手段，使用多樣的教學(xué)方法和手段并靈活應(yīng)用來提高學(xué)習(xí)的積極性、激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。
（1）借助合適的實驗平臺。在實驗教學(xué)平臺選擇上，采用的是在Windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行虛擬機(jī)方式，利用一些虛擬機(jī)軟件，如VisualPC，再運(yùn)行Linux系統(tǒng)。通過學(xué)生較為熟悉的Windows操作系統(tǒng)的相關(guān)功能來對比學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)，這樣的實驗平臺更容易讓學(xué)生更易掌握和理解操作系統(tǒng)的工作原理。
（2）多媒體輔助實驗教學(xué)。利用多媒體技術(shù)為實驗教學(xué)提供交互式教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生清楚實驗的內(nèi)容、重點(diǎn)、目的等，促進(jìn)學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如在銀行家算法實驗中，可以設(shè)計動態(tài)的場景，借助多媒體的應(yīng)用，讓學(xué)生充分了解在該實驗中什么情況下會發(fā)生死鎖現(xiàn)象，又如何設(shè)計實現(xiàn)安全狀態(tài)來避免該現(xiàn)象的發(fā)生等。
（3）啟發(fā)式實驗教學(xué)。實驗教學(xué)中可采用啟發(fā)式的教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生對抽象知識的理解和掌握。例如在操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容中有多處調(diào)度算法，如進(jìn)程調(diào)度算法、虛擬內(nèi)存的頁面調(diào)度算法、磁盤調(diào)度算法等，在實驗教學(xué)中可采用對比分析的啟發(fā)式教學(xué)方法，讓學(xué)生對不同內(nèi)容的調(diào)度算法進(jìn)行比較，從而對實現(xiàn)操作系統(tǒng)課程教學(xué)的目的起到很好的促進(jìn)作用。
（4）案例驅(qū)動式實驗教學(xué)。實驗中通過具體案例來挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，要有意識地從應(yīng)用及工程實踐的角度，用案例、項目的方式對實驗內(nèi)容以多角度描述，然后讓學(xué)生在案例基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)造。如，將開源操作系統(tǒng)Linux作為實例教學(xué)，引導(dǎo)和幫助學(xué)生進(jìn)行深入分析，通過案例分析和“做中學(xué)”，使學(xué)生深刻理解操作系統(tǒng)中的原理和算法和實現(xiàn)技術(shù)，讓學(xué)生在內(nèi)核中添加或修改功能。培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時也培養(yǎng)了學(xué)生對系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析、設(shè)計和開發(fā)的能力。
4.創(chuàng)新實驗教學(xué)考核評價模式
探索、創(chuàng)新更加合理的實驗教學(xué)考核評價模式，不再單純地以上交的實驗報告為最終成績的評定。具體的方法有：提高實驗成績在總成績中的比例，使得學(xué)生更加重視實驗教學(xué)；對不同階段的實驗題目設(shè)置一定的權(quán)重，學(xué)生根據(jù)能力選擇題目；深入學(xué)生實驗項目中，隨時提問，考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、設(shè)計思路等；程序驗收時，抽選部分學(xué)生進(jìn)行答辯，考核學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；結(jié)合學(xué)生平時的各項表現(xiàn)，批改實驗報告，給出實驗教學(xué)最終成績。
四、結(jié)語
操作系統(tǒng)實驗教學(xué)活動可以幫助學(xué)生加深對操作系統(tǒng)原理和算法的理解和掌握，讓學(xué)生通過實驗過程體會到計算機(jī)軟硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的關(guān)系，以及計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)對操作系統(tǒng)發(fā)展的影響等。我們在學(xué)校立項的精品課程建設(shè)項目中，立足本校，更新實驗教學(xué)理念，深化實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)的改革，培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)發(fā)展的跟蹤意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力，鍛煉他們的團(tuán)隊協(xié)作精神，以達(dá)到與企業(yè)的無縫鏈接，為社會培養(yǎng)能適應(yīng)市場需求的創(chuàng)新型與技能性的計算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫述和等.操作系統(tǒng)實驗教學(xué)研究與探索[J].計算機(jī)教育,2010,(1).
[2]張其亮,韓斌.操作系統(tǒng)課程實驗教學(xué)改革探析[J].計算機(jī)教育,2010,(7).
1課程概述
“信息安全導(dǎo)論”是面向計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)員的一門專業(yè)技術(shù)課程。隨著部隊信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展，部隊對信息系統(tǒng)的依賴日益加重，信息安全問題日益突出，因此在利用信息化提升部隊?wèi)?zhàn)斗力的同時，必須研究信息安全的自身特點(diǎn)，尋找信息安全問題的解決之道。
本課程要求學(xué)員了解信息安全的重要性和復(fù)雜性、理解信息安全的基本概念和基本原理、掌握信息安全的基本技能和基本方法。而實驗教學(xué)的主要目的是讓學(xué)員通過實驗?zāi)軌蛘莆栈镜男畔踩雷o(hù)技能，了解系統(tǒng)存在的安全隱患，樹立牢固的安全意識，培養(yǎng)良好的安全習(xí)慣，另一方面提高實踐操作和應(yīng)用能力。
課程的課內(nèi)學(xué)時為32課時，課外學(xué)時即實驗學(xué)時為12學(xué)時。課程內(nèi)容基本覆蓋了信息安全領(lǐng)域所涉及的主要分支和領(lǐng)域，共包括信息安全緒論、密碼學(xué)基礎(chǔ)、計算機(jī)系統(tǒng)安全、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、計算機(jī)應(yīng)用安全和信息系統(tǒng)安全工程六章內(nèi)容。而課外實驗由于學(xué)時有限，只能在課程內(nèi)容中進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
2實驗教學(xué)內(nèi)容選擇
由于時間有限，應(yīng)該優(yōu)先選擇最基本、最常用的安全技術(shù)方面的實驗，并按照所需技術(shù)水平的高低進(jìn)行階梯式的安排。
根據(jù)這一原則在整個課程中計算機(jī)系統(tǒng)安全章節(jié)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全章節(jié)中涉及的內(nèi)容成為實驗內(nèi)容安排的重點(diǎn)。
2.1計算機(jī)系統(tǒng)安全的實驗內(nèi)容選擇
在計算機(jī)系統(tǒng)安全章節(jié)中的計算機(jī)操作系統(tǒng)的安全內(nèi)容成為實驗內(nèi)容的首選。計算機(jī)操作系統(tǒng)是應(yīng)用軟件同系統(tǒng)硬件的接口，其目標(biāo)是高效地、最大限度地、合理地使用計算機(jī)資源。沒有系統(tǒng)的安全就沒有信息的安全。操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)軟件中最基礎(chǔ)的部分，其安全問題的解決最為關(guān)鍵。目前操作系統(tǒng)主要分為 Windows系列的操作系統(tǒng)和類Unix的操作系統(tǒng)。雖然這些操作系統(tǒng)符合C2級安全級別，即自主安全保護(hù)和受控存儲控制，但操作系統(tǒng)仍存在不少安全漏洞，而大多數(shù)惡意代碼正是針對操作系統(tǒng)存在的安全漏洞進(jìn)行攻擊，因此導(dǎo)致出現(xiàn)很多安全問題。
為了讓學(xué)員了解操作系統(tǒng)存在的安全漏洞以及攻擊者入侵操作系統(tǒng)的手段，加強(qiáng)自身的安全意識，我們設(shè)計了一個Windows 2000漏洞入侵實驗。實際上，對于大部分的安全問題，我們可以通過對操作系統(tǒng)的安全管理配置操作來進(jìn)行防范。在實驗內(nèi)容中，我們選擇Windows 2000和Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行操作系統(tǒng)的安全管理配置操作的學(xué)習(xí)。
2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的實驗內(nèi)容選擇
在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全章節(jié)中防火墻技術(shù)、嗅探技術(shù)和VPN技術(shù)被選擇為實驗的內(nèi)容。
許多來自網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程攻擊可以通過防火墻技術(shù)來進(jìn)行防范。防火墻是在兩個網(wǎng)絡(luò)之間執(zhí)行訪問控制策略的一組硬件和軟件系統(tǒng)，其目的是保護(hù)本地網(wǎng)絡(luò)的通信安全。使用防火墻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)是最常用的安全技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，全球接入因特網(wǎng)的計算機(jī)中有1/3以上處在防火墻保護(hù)之下。因此，理解防火墻的工作原理，并能根據(jù)定義的安全策略配置相應(yīng)的安全規(guī)則是學(xué)習(xí)安全技術(shù)的一個重點(diǎn)。
嗅探技術(shù)主要通過將網(wǎng)卡設(shè)置為混雜模式來接收和分析所有經(jīng)過網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)包。而利用嗅探器竊取別人的用戶密碼和秘密信息是惡意攻擊者常用的手段。通過學(xué)習(xí)嗅探器的使用，可以使學(xué)員們了解數(shù)據(jù)包的基本結(jié)構(gòu)，從而加深對后階段實驗的理解，同時增強(qiáng)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時需要安全保護(hù)的意識。
在學(xué)習(xí)嗅探器使用的實驗中，學(xué)員已經(jīng)認(rèn)識到數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)牟话踩?。而VPN技術(shù)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全傳輸?shù)囊环N安全技術(shù)。VPN稱為虛擬專用網(wǎng)，它是在因特網(wǎng)上實現(xiàn)的一個專用網(wǎng)絡(luò)。由于利用VPN技術(shù)構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包是加密傳輸?shù)?，從而能夠保證信息在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臋C(jī)密性。通過學(xué)習(xí)VPN 服務(wù)的配置和連接的建立技術(shù)，可以加深學(xué)員對VPN技術(shù)的理解。
最后，學(xué)員通過學(xué)習(xí)本門課程不斷地提高自身信息安全技術(shù)水平，并按照如圖1的階梯式實驗內(nèi)容的安排進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠了解入侵操作系統(tǒng)的典型攻擊手段、掌握主流操作系統(tǒng)的安全管理配置操作、掌握防火墻的基本配置和使用、學(xué)會嗅探工具的使用和掌握VPN服務(wù)的配置和連接。
3實驗內(nèi)容設(shè)計
根據(jù)圖1的安排，整個實驗課程的內(nèi)容包括六個實驗。每個實驗所占課時為2個課時，為了讓學(xué)員們能夠在短時間達(dá)到實驗要求，實驗內(nèi)容主要以驗證性的實驗為主，部分提高型的設(shè)計實驗為輔。驗證性的實驗內(nèi)容的實驗步驟比較詳細(xì)，力爭學(xué)員在實驗課時間內(nèi)完成所需實驗，而提高型的實驗內(nèi)容用于部分感興趣的同學(xué)在課后進(jìn)一步提高技術(shù)水平。
3.1Windows 2000漏洞入侵的實驗內(nèi)容
操作系統(tǒng)存在許多安全漏洞如緩沖區(qū)溢出，很多攻擊都是針對這些漏洞進(jìn)行的。此次實驗的操作系統(tǒng)選擇的是Windows 2000。實驗的主要目的是讓學(xué)員們了解典型入侵過程，提高安全意識。針對漏洞入侵的典型過程如圖2。在入侵典型過程中安裝后門和清除入侵痕跡不屬于必備環(huán)節(jié)，而是較高級的攻擊者采取的方法。 此次實驗的主要內(nèi)容是設(shè)計兩個可驗證步驟的漏洞入侵過程，讓學(xué)員可以在實驗課時內(nèi)按照實驗步驟完成實驗。這兩個入侵過程分別為：1433溢出漏洞攻擊和弱口令入侵。第一個實驗包括了典型入侵過程的主要環(huán)節(jié)。第二個實驗進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括了安裝后門的環(huán)節(jié)。
3.2操作系統(tǒng)的安全配置實驗內(nèi)容
針對攻擊者的攻擊，實際上可以通過對操作系統(tǒng)進(jìn)行安全管理配置的操作來進(jìn)行防范。操作系統(tǒng)的安全配置實驗包括Windows的安全管理配置和Linux的安全管理配置兩次實驗。
這兩次實驗的具體操作雖然不同，但實驗的內(nèi)容是相同的。每次的實驗內(nèi)容包括三部分：系統(tǒng)用戶管理、系統(tǒng)服務(wù)管理和系統(tǒng)安全配置。
多用戶的操作系統(tǒng)通過將用戶進(jìn)行分組的管理，每組賦予不同的權(quán)限，來限制用戶對系統(tǒng)資源的使用，從而防止非授權(quán)用戶進(jìn)行非法操作。通過系統(tǒng)用戶管理的學(xué)習(xí)，學(xué)員不僅可以掌握如何增加和刪除用戶，而且還可以學(xué)會如何修改用戶權(quán)限。
由于針對操作系統(tǒng)的漏洞進(jìn)行攻擊是攻擊者的主要手段，因此操作系統(tǒng)應(yīng)遵循最小特權(quán)原則，盡可能關(guān)閉不需要的服務(wù)。通過系統(tǒng)服務(wù)管理，學(xué)員可以知道如何根據(jù)需求關(guān)閉特定的服務(wù)和端口。
為了防御攻擊，操作系統(tǒng)還可以進(jìn)行專門的安全配置。審核策略就是其中的一項重要的功能。審核策略可以對特定事件如登陸失敗的事件進(jìn)行日志記錄。系統(tǒng)管理員通過對日志記錄進(jìn)行分析可以對攻擊者的攻擊行為進(jìn)行事后追蹤。同時，管理員還可以發(fā)現(xiàn)攻擊者的不良企圖，從而加強(qiáng)對系統(tǒng)的防護(hù)。
3.3嗅探工具Sniffer的使用的實驗內(nèi)容
利用嗅探器竊取別人的用戶密碼和秘密信息是惡意攻擊者常用的手段。此實驗的目的是通過學(xué)習(xí)典型嗅探器sniffer的使用了解數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)，加深學(xué)員對后階段實驗的理解，并增強(qiáng)學(xué)員對數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸要進(jìn)行保護(hù)的安全意識。
整次實驗包括如何利用嗅探器sniffer對報文進(jìn)行捕獲、解碼和編寫報文的內(nèi)容。其中報文捕獲和解碼是基本學(xué)習(xí)內(nèi)容，而編寫報文為提高內(nèi)容。
報文捕獲的實驗內(nèi)容如下：
利用sniffer工具捕獲指定目標(biāo)機(jī)發(fā)出的所有數(shù)據(jù)包。
利用sniffer分析捕獲的報文。讓學(xué)員兩人一組：一人在目標(biāo)機(jī)上登錄某網(wǎng)站并輸入用戶名和密碼;一人捕獲其發(fā)出的數(shù)據(jù)包并分析出用戶名和密碼。
報文解碼的實驗內(nèi)容包括熟悉各種協(xié)議報文結(jié)構(gòu)并對捕獲的IP報文主要是報文頭部的各種信息進(jìn)行分析。
編寫報文的實驗內(nèi)容是利用sniffer提供的報文編輯功能，自行編寫一個IP報文并發(fā)送到合作伙伴的目標(biāo)機(jī)上，并由合作伙伴捕獲進(jìn)行分析。
3.4防火墻iptables的啟用與配置的實驗內(nèi)容
使用防火墻是防范攻擊者攻擊的一種最常用的安全技術(shù)。此實驗的目的是通過啟動配置linux系統(tǒng)下的防火墻iptables，理解防火墻的工作原理，并能根據(jù)定義的安全策略配置相應(yīng)的安全規(guī)則。
此次實驗需要兩臺機(jī)器，可驗證的實驗步驟如下：
(1) 一臺機(jī)器啟動防火墻iptables，充當(dāng)服務(wù)器。
(2) 服務(wù)器清空防火墻的過濾規(guī)則表。
(3) 另一臺機(jī)器充當(dāng)客戶機(jī)，使用掃描器nmap對服務(wù)器進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)其開放的服務(wù)，并使用其提供的服務(wù)。
(4) 服務(wù)器配置報文過濾表使得客戶機(jī)不能訪問服務(wù)器提供的任何服務(wù)。
(5) 客戶機(jī)再次訪問服務(wù)器，已不能使用其提供的服務(wù)。
3.5VPN服務(wù)器配置與連接的實驗內(nèi)容
VPN技術(shù)是在因特網(wǎng)上構(gòu)建的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。它通過一套復(fù)雜的協(xié)議來保證數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行安全的傳輸。此實驗的目的就是通過對學(xué)習(xí)VPN服務(wù)器的配置和連接建立來加深學(xué)員對VPN概念的理解。
實驗內(nèi)容選擇學(xué)習(xí)VPN中最常用的一種訪問連接方式——遠(yuǎn)程訪問連接方式。通過虛擬專用網(wǎng)的遠(yuǎn)程訪問方式，VPN客戶端可以通過IP網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng))與充當(dāng)VPN服務(wù)器的遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器建立虛擬點(diǎn)對點(diǎn)連接。這種方式最適用于公司內(nèi)部經(jīng)常有流動人員遠(yuǎn)程辦公的情況。
可驗證的實驗步驟包括：
(1) 配置和啟動Windows 2000 Server下的VPN服務(wù)器。
(2) 授予用戶通過VPN連接服務(wù)器的權(quán)限。
(3) 授權(quán)用戶與VPN服務(wù)器建立VPN連接。
4教學(xué)效果
信息安全導(dǎo)論實驗課程的每次實驗都需要提交實驗報告來考察實驗教學(xué)的效果。從提交的實驗報告來看，所有學(xué)員都在既定時間內(nèi)完成了實驗規(guī)定的基本內(nèi)容，而部分學(xué)員在課外時間完成了提高部分的內(nèi)容。信息安全導(dǎo)論課程的總評分中筆試占70%，實驗成績占30%。整個課程的成績在良好以上的學(xué)員占 30%，中以上的學(xué)員占80%，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，我們對學(xué)員進(jìn)行了調(diào)查，學(xué)員普遍反映通過實驗課的學(xué)習(xí)加深了對信息安全技術(shù)的理解，同時提高了自身的安全意識。
關(guān)鍵詞：大作業(yè)；實踐教學(xué)；創(chuàng)新能力；考核方式
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 22-0109-04
為了構(gòu)建一個為更多學(xué)生提供更具綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性的實踐環(huán)境，以使每個大學(xué)生在4年學(xué)習(xí)中都能接受多個實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，使得學(xué)生在掌握扎實的基本知識與技能的基礎(chǔ)上，同時提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。為了做到這一點(diǎn)，必須在實踐教學(xué)方式上做進(jìn)一步的研究。
1實踐教學(xué)的設(shè)計思想
課程實踐教學(xué)的設(shè)計思想為：構(gòu)架多層次、立體化實踐教學(xué)平臺，逐步提升學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。課程實踐教學(xué)的主要環(huán)節(jié)有：課內(nèi)上機(jī)實驗、課外項目引導(dǎo)下的大作業(yè)(綜合性/設(shè)計性實驗)、教授和博士指導(dǎo)本科生學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊活動、社會調(diào)查、實踐基地專業(yè)實習(xí)等。
實踐教學(xué)必須改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，積極探索大作業(yè)驅(qū)動下的雙主體教學(xué)模式，探索由啟發(fā)式、實例導(dǎo)入的“螺旋式”、討論式、參與式、辯論式等教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)模式；改變傳統(tǒng)的單一化教學(xué)平臺，構(gòu)架立體化教學(xué)平臺，如構(gòu)建課堂(理論)教學(xué)、課內(nèi)實驗教學(xué)、課外項目引導(dǎo)式大作業(yè)、教授和博士指導(dǎo)的本科生學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊活動、實踐基地教學(xué)等相結(jié)合的立體化教學(xué)平臺；改變傳統(tǒng)的教學(xué)手段，充分采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，如開發(fā)內(nèi)容豐富的大作業(yè)課程教學(xué)網(wǎng)站, 該網(wǎng)站對精選的大作業(yè)題目進(jìn)行分類管理，對每類大作業(yè)題目的一個樣例，給出詳盡的需求分析和相應(yīng)的案例，供學(xué)生做大作業(yè)參考，同時不斷更新該網(wǎng)站，動態(tài)反映有關(guān)題目的最近研究動態(tài)、新的需求、新的設(shè)計方案。在網(wǎng)站上定期一些技術(shù)解決方案，好的設(shè)計例子，相關(guān)的參考資料供學(xué)生參考。
任課教師必須密切結(jié)合教學(xué)要求，將基礎(chǔ)性實驗與大作業(yè)、綜合性設(shè)計性實驗相結(jié)合。教師對基礎(chǔ)性實驗認(rèn)真指導(dǎo)和點(diǎn)評，使學(xué)生能夠掌握教學(xué)大綱中要求的基本知識、基本理論和基本方法，在綜合性、設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上完成大作業(yè)。在實踐教學(xué)中采用小組討論、集體答辯、教師點(diǎn)評的形式，能夠提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力。
2大作業(yè)驅(qū)動下的實踐教學(xué)的內(nèi)容
綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)主要體現(xiàn)在大作業(yè)方面，大作業(yè)通過讓學(xué)生對一門課程綜合性的問題或綜合幾門課程知識的問題，結(jié)合其他專業(yè)知識、計算機(jī)知識和數(shù)學(xué)知識，從資料收集、提出解決、選擇最佳方案到最終實現(xiàn)方案等一系列過程的實踐，可為學(xué)生今后的創(chuàng)業(yè)提供一個能力鍛煉的舞臺。
大作業(yè)作為課程學(xué)習(xí)中的一個重要環(huán)節(jié)，通過鍛煉學(xué)生的資料搜集、協(xié)作精神、解決綜合問題的能力，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，自主學(xué)習(xí)探討，勇于發(fā)現(xiàn)問題，獨(dú)立分析問題；與他人通力協(xié)作，可以增強(qiáng)其獨(dú)立意識、創(chuàng)新意識、合作意識，提高其觀察力、思維力、想象力和動手能力等。這些能力的培養(yǎng)將為學(xué)生今后創(chuàng)業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。
不同的課程，其實踐教學(xué)內(nèi)容不同。但是，無論什么樣的課程，實踐教學(xué)都應(yīng)該包括如下的內(nèi)容：
(1) 基礎(chǔ)性的實驗：這部分內(nèi)容主要是鍛煉學(xué)生對本課程基本技能的訓(xùn)練，加深學(xué)生對基本理論的理解和運(yùn)用。這類的實驗一般稱為驗證性實驗，實驗個數(shù)一般6~8個左右，實驗時數(shù)12~16，主要由教師在實驗課中，首先花費(fèi)20分鐘左右的時間向?qū)W生講授實驗原理和實驗方法，學(xué)生依據(jù)老師講授的知識進(jìn)行課內(nèi)實驗，實驗完成后填寫相應(yīng)的實驗報告。
例如：在“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理”課程中安排16學(xué)時上機(jī)實驗，完成8個基礎(chǔ)實驗。實驗內(nèi)容主要包括使用SQL Server2000，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的基本操作、數(shù)據(jù)庫的完整性約束、觸發(fā)器和存儲過程、數(shù)據(jù)庫的安全機(jī)制等。
通過課內(nèi)上機(jī)實驗，使學(xué)生熟練掌握教學(xué)大綱中要求的基本知識、基本理論和基本方法。
(2) 綜合性的實驗
為了提高實踐教學(xué)效果，必須將課外項目引導(dǎo)下的大作業(yè)(綜合性/設(shè)計性實驗)教學(xué)內(nèi)容引入到實踐教學(xué)的內(nèi)容中。
綜合性的實驗是指實驗內(nèi)容涉及本課程的綜合知識或相關(guān)課程知識的實驗。開設(shè)綜合性實驗的目的是對學(xué)生的實驗技能進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實驗動手能力、數(shù)據(jù)處理以及查閱資料的能力。
每門課程綜合性的實驗個數(shù)一般1~2個，實驗課時10~12左右。在該實驗中，教師一般將學(xué)生3~4人分成一組，教師向?qū)W生下達(dá)大作業(yè)任務(wù)書，學(xué)生依據(jù)大作業(yè)任務(wù)書，以小組為單位，在老師的指導(dǎo)下逐步完成。
大作業(yè)的選題一般來自教學(xué)或生產(chǎn)實踐中。教師可以設(shè)計多個選題供學(xué)生選擇，也可以由學(xué)生自主選題。多個選題其好處在于題目的多樣性，可以最大地豐富學(xué)生的閱歷，也能夠充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動性。
也可以采用同一個班設(shè)計一個選題，采用同一個選題的好處是可以激發(fā)不同組之間學(xué)生的相互競爭，每個組的同學(xué)都可以從其他組中吸取精華，不斷地充實自己。
例如：《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》課程的大作業(yè)要求學(xué)生針對企事業(yè)單位管理中的實際問題，在查閱相關(guān)資料和初步調(diào)研的基礎(chǔ)上，建立一個簡化應(yīng)用系統(tǒng)的E-R概念模型，使用規(guī)范化的理論進(jìn)行優(yōu)化，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，并在SQL Server 2000平臺上實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計，最后撰寫設(shè)計文檔。
(3) 設(shè)計性的實驗
設(shè)計性實驗是指給定實驗要求和條件，由學(xué)生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的探索性實驗，著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實際問題的能力、創(chuàng)新能力以及組織管理能力。
例如“現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程的大作業(yè)要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，針對企事業(yè)單位管理中的實際問題，通過需求分析，建立E-R概念模型，使用規(guī)范化的理論進(jìn)行優(yōu)化，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式，同時進(jìn)行代碼設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，最后完成相應(yīng)文檔資料的編寫，包括：小組完成需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計報告，個人完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書、數(shù)據(jù)庫代碼設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計說明書、應(yīng)用軟件代碼設(shè)計、用戶使用說明書。
在實踐教學(xué)過程中，可以組織高年級學(xué)生參加由教授和博士指導(dǎo)的本科生學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊。教授和博士指導(dǎo)本科生開展科學(xué)研究，可以激發(fā)本科生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力；通過科研，可以使本科生的學(xué)習(xí)由被動到主動，較早地學(xué)習(xí)到科研的基本方法和技能；在參與科研的過程中，學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力等，無疑將得到很好的鍛煉和提高，提高學(xué)生自身的競爭力。
實踐教學(xué)的一個非常有效的途徑是通過校企合作，為學(xué)生的校外實踐活動提供良好的平臺。積極組織學(xué)生參加各項社會實踐活動，到企事業(yè)單位實地調(diào)查、參觀，并在此基礎(chǔ)上組織學(xué)生到實踐基地開展專業(yè)實習(xí)，參與企事業(yè)單位的生產(chǎn)和管理，使學(xué)生了解企事業(yè)單位信息管理的需求、應(yīng)用現(xiàn)狀，了解軟件開發(fā)的過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新欲望，培養(yǎng)學(xué)生從實際應(yīng)用需求中提出問題、分析問題和解決問題的能力。如，組織學(xué)生到相應(yīng)的高新技術(shù)企業(yè)參觀和實踐，使學(xué)生掌握如何利用系統(tǒng)的方法來解決企事業(yè)單位管理中的實際問題，并進(jìn)一步通過大作業(yè)或?qū)I(yè)實習(xí)，將所學(xué)的知識運(yùn)用到解決企事業(yè)單位管理中的實際問題。
3實踐教學(xué)考核方式的改革
必須對實踐考核方式進(jìn)行改革，考核范圍應(yīng)包括：基礎(chǔ)實驗考核、綜合性實驗報告、設(shè)計性實驗報告、大作業(yè)、文檔資料、演講和答辯等。
實踐教學(xué)作為理論教學(xué)的一個重要補(bǔ)充部分，得到了越來越多院校的重視。許多高等院校在制定教學(xué)計劃時，都將相應(yīng)的實踐教學(xué)納入到正常的教學(xué)計劃中，同時配備相應(yīng)的實踐教學(xué)課時，其考核采用了理論與實踐考核相結(jié)合、傳統(tǒng)考試與上機(jī)考試相結(jié)合等方式。
但是實踐考試占用多大比例？考試內(nèi)容又如何確定？什么樣的考試才能最大限度地啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識？一般來說，實踐考試的比重依課程而異，計算機(jī)類的課程分為三類：
(1) 基礎(chǔ)理論類
這類課程主要包括程序設(shè)計語言、計算機(jī)原理、操作系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程。這些課程其實踐內(nèi)容往往是驗證性實驗為主，輔助一個小的綜合性的實驗，其考核方式可以采用：
① 實踐考試占該課程比重的15%~25%
② 以基礎(chǔ)實驗為主，包括平時的實驗和實驗報告，其比重約占實踐考試的5%~10%左右
③ 上機(jī)考試：采用抽題方式。教師在組織考試前，首先確定若干個考試題目，題目以涵蓋本課程的基本知識和基本技能為主，題目不宜難?？梢圆捎妙A(yù)先將所有題目發(fā)給學(xué)生進(jìn)行課后練習(xí)，考試時從中選擇2~3題由學(xué)生在實驗環(huán)境中實現(xiàn)。這部分的比重約占實踐考試的5%~10%左右。
④ 綜合性的實驗：包括綜合性實驗報告、實驗程序等，這部分內(nèi)容由學(xué)生以小組為單位課外完成。評分的依據(jù)至少包括演講答辯的能力、程序質(zhì)量、實驗報告這三方面的內(nèi)容。評分可以給小組評定一個分?jǐn)?shù)，也可以依據(jù)每個同學(xué)在小組中擔(dān)任的角色、任務(wù)量的大小等來評定。但以小組評定一個分?jǐn)?shù)為好，原因是充分發(fā)揮團(tuán)隊的力量，使得學(xué)生在最初的學(xué)習(xí)階段就懂得團(tuán)隊在開發(fā)過程中對個人創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要作用。這部分的比重約占實踐考試的5%左右。
(2) 專業(yè)課程
這類課程主要包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念、編譯原理、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、各種軟件開發(fā)技術(shù)(如VC開發(fā)技術(shù)、JAVA開發(fā)技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù))、計算機(jī)安全技術(shù)、移動通信技術(shù)、圖象處理技術(shù)、操作系統(tǒng)內(nèi)核分析等課程。這些課程其實踐內(nèi)容往往是少量的驗證性實驗，以一到兩個綜合性的實驗為主，其考核方式可以采用：
① 實踐考試占該課程比重的25%~40%
② 以基礎(chǔ)實驗為輔，包括平時的實驗和實驗報告，其比重約占實踐考試的5%到10%左右
③ 上機(jī)考試采用抽題方式。教師在組織考試前，首先確定若干個考試題目，題目以綜合本課程的基本知識和基本技能為主，題目稍難?？梢圆捎妙A(yù)先將所有題目發(fā)給學(xué)生進(jìn)行課后練習(xí)，考試時從中選擇1到2題由學(xué)生在實驗環(huán)境中實現(xiàn)。這部分的比重約占實踐考試的5%~10%左右。
④ 綜合性實驗：包括大作業(yè)(含文檔資料)、實驗程序等，這部分內(nèi)容由學(xué)生以小組為單位課外完成。評分的依據(jù)至少包括演講答辯的能力、程序質(zhì)量、大作業(yè)報告這三方面的內(nèi)容。評分可以給小組評定一個分?jǐn)?shù)，也可以依據(jù)每個同學(xué)在小組中擔(dān)任的角色、任務(wù)量的大小等來評定。但是以小組評定一個基礎(chǔ)分?jǐn)?shù)，再依據(jù)每個同學(xué)在小組中擔(dān)任的角色、任務(wù)量的大小等來評定為佳，原因是不僅可以充分發(fā)揮團(tuán)隊的力量，也充分調(diào)動學(xué)生在整個開發(fā)過程中的積極性，發(fā)揮個人創(chuàng)新能力的重要作用。這部分的比重約占實踐考試的20%左右。
如《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念》課程的筆試占總成績的60%，基礎(chǔ)性實驗占8%，上機(jī)考試占10%，綜合性實驗及大作業(yè)(含文檔資料)占20%。
在實踐教學(xué)過程中，每個學(xué)生完成8個基礎(chǔ)實驗，教師針對實驗過程中出現(xiàn)的典型問題從多方面進(jìn)行點(diǎn)評以引導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力；另外，學(xué)生以3～4人為一組完成一個綜合性的大作業(yè)，在大作業(yè)中，以小組為單位完成相應(yīng)的需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計，然后每個學(xué)生依據(jù)本組的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫腳本設(shè)計并生成數(shù)據(jù)庫。
(3) 專業(yè)實踐課程
這類課程主要包括電子商務(wù)技術(shù)、課程設(shè)計(如操作系統(tǒng)課程設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計、編譯方法課程設(shè)計等)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)、中間件技術(shù)、信息檢索技術(shù)等課程。這些課程其實踐內(nèi)容往往以設(shè)計性實驗為主，其考核方式可以采用：
① 實踐考試占該課程比重的80%~100%
② 考試以設(shè)計性實驗為主，包括大作業(yè)(含文檔資料)、實驗程序等，這部分內(nèi)容由學(xué)生以小組為單位在課內(nèi)外完成。評分的依據(jù)同綜合性的大作業(yè)，但是小組的評分占實踐考試的20%左右，個人評分比重約占實踐考試的70%左右。
例如“現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程的基礎(chǔ)性實驗占10%，大作業(yè)(含軟件及文檔資料)占90%。大作業(yè)包括：數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書、詳細(xì)設(shè)計、用戶手冊、PPT報告等。
在實踐教學(xué)過程中，每個學(xué)生完成8個基礎(chǔ)實驗，基礎(chǔ)性的實驗要求同綜合性實驗；另外，每個學(xué)生還必須完成一個設(shè)計性的大作業(yè)，大作業(yè)以4～5名學(xué)生為一組，完成相應(yīng)的需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計，寫出數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書，這部分比重約占實踐考試的20%左右，然后每個同學(xué)依據(jù)本組的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫代碼設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、應(yīng)用軟件代碼設(shè)計、用戶使用說明書和PPT報告，相應(yīng)占實踐考試的比重分別為：10%、10%、40%、5%和5%。
4總結(jié)
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科課程改革總體設(shè)想是：圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生就業(yè)為中心，以提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和操作技能為重點(diǎn)，強(qiáng)化實踐能力。為了進(jìn)一步提高實踐教學(xué)的效果，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，大作業(yè)教學(xué)，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的動手能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生面向?qū)嶋H應(yīng)用提出問題的意識；增強(qiáng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力；增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。由此可見，“大作業(yè)教學(xué)”是將創(chuàng)新能力的培養(yǎng)融于實踐教學(xué)過程中的成功舉措。
作者簡介：
吳京慧，江西財經(jīng)大學(xué)信息管理學(xué)院 330013
關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)；Moodle
中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)12-2802-03
The Exploration of Experiment Teaching Reform Based on Moodle in Colleges
LAI Yong-kai, WU Bao-yan
(Shaoguan university, Shaoguan 512005, China)
Abstract: The text discusses Current Situation of experiment teaching and the request about Information Instruction，proposed how to start experiment teaching based on moodle，and analysed its meaning and effect on information experiment teaching.
Key words: Experiment Teaching; network; moodle
1實驗教學(xué)現(xiàn)狀
實驗教學(xué)是地方高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生鞏固知識、鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力，其效果直接影響著課程的教學(xué)質(zhì)量。隨著面向21世紀(jì)的高等素質(zhì)教育教學(xué)改革推進(jìn)和各高等院校專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整，多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對高校的教學(xué)模式的變革與教學(xué)組織形式的多樣化已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用，教學(xué)改革正朝著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。但是與理論教學(xué)比較，實驗教學(xué)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用方面還相對滯后。
目前高校實驗教學(xué)中驗證性實驗仍然占較大的比重，設(shè)計性、綜合性的實驗較少。導(dǎo)致這種現(xiàn)狀的其中一個原因是長期形成的教學(xué)觀念和方式，實驗課程以“教師為中心”,“重知識、重形式、重驗證”。學(xué)生必須在固定的時間、環(huán)境完成指定的實驗，學(xué)生學(xué)習(xí)能力和水平的差異往往沒有充分考慮。另一個原因是實驗課程依附于理論課程，各實驗間相互獨(dú)立，學(xué)生和教師相互交流較少，這樣的實驗對學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力鍛煉有限。
2基于Moodle實驗教學(xué)實施的可行性
Moodle是基于建構(gòu)主義教育理論而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)課程管理系統(tǒng)，是一個免費(fèi)的開放源代碼的軟件。當(dāng)前，世界范圍內(nèi)超過3萬家教育機(jī)構(gòu)使用Moodle作為在線課程教學(xué)系統(tǒng)或傳統(tǒng)教學(xué)方式的補(bǔ)充[1]。Moodle平臺依據(jù)建構(gòu)主義的教學(xué)思想，即教育者（老師）和學(xué)習(xí)者（學(xué)生）都是平等的主體，在教學(xué)活動中，他們相互協(xié)作，并根據(jù)已有的經(jīng)驗共同建構(gòu)知識。
2.1學(xué)生對信息化環(huán)境的認(rèn)知及學(xué)習(xí)能力
地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡導(dǎo)致大學(xué)生信息化學(xué)習(xí)能力存在差距。家庭條件較好的學(xué)生很早就開始接觸信息化環(huán)境，例如信息技術(shù)課程的開設(shè)、手機(jī)、電腦、網(wǎng)絡(luò)等，而且接觸信息化環(huán)境的年齡還有不斷下降的趨勢，對于這部分學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)。家庭條件相對較差一些的學(xué)生大部分到了大學(xué)才有較多的機(jī)會接觸信息化環(huán)境，他們對這種環(huán)境也需要一個適應(yīng)過程，因此在大學(xué)一年級他們對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的適應(yīng)能力較弱，而到了高年級就比較容易適應(yīng)了。因此大學(xué)生具備一定的從各種不同信息源如互聯(lián)網(wǎng)、圖書館等獲取、評估和使用信息的能力。
2.2架設(shè)Moodle的環(huán)境需求
Moodle教學(xué)平臺可在多種支持PHP的平臺上安裝運(yùn)行，是基于LMAP (Linux Apache MySQL PHP)架構(gòu)下開發(fā)完成的輔助教學(xué)平臺[2]。因此既可以選擇Windows作為Moodle的系統(tǒng)平臺，也可以選擇性能好、安全性高、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大的Linux操作系統(tǒng)作為Moodle安裝的系統(tǒng)平臺?？蛻舳嗽L問Moodle不存在太多限制，目前常用的操作系統(tǒng)和瀏覽器均可兼容。Moodle系統(tǒng)許多功能都可以和電子郵件結(jié)合，如果部署有電子郵件服務(wù)將獲得更佳效果。
2.3教師設(shè)計基于Moodle實驗教學(xué)的能力
在Moodle網(wǎng)絡(luò)平臺中教學(xué)資源并利用教學(xué)資源開展網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)活動，這對大部分老師來說是陌生的。使用網(wǎng)絡(luò)平臺之前都需要一定的培訓(xùn)和指導(dǎo)。以往教師技能培訓(xùn)通常采用集中授課的方式開展，但是容易受到時間、場地等因素的制約。而且短時間的集中培訓(xùn)并不能讓每個老師都很快熟悉各個應(yīng)用細(xì)節(jié)，老師在應(yīng)用的時候遇到問題的時候經(jīng)常得不到指導(dǎo)。為了讓教師適應(yīng)使用網(wǎng)絡(luò)實施實驗教學(xué)，可以設(shè)計基于網(wǎng)絡(luò)資源的教師培訓(xùn)課程，既可以克服集中培訓(xùn)的不足，也可以把技術(shù)支持變成一種長期的、延續(xù)性的服務(wù)。通過交流互動，盡快幫助老師們熟悉Moodle平臺的使用，提高網(wǎng)絡(luò)實驗課程建設(shè)和應(yīng)用質(zhì)量。
把多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與實驗教學(xué)結(jié)合是目前實驗教學(xué)改革的熱點(diǎn)。利用Moodle開展實驗教學(xué)活動有以下優(yōu)勢：Moodle使用廣泛、易于部署；教師在學(xué)習(xí)使用Moodle平臺的同時接觸建構(gòu)主義教學(xué)理念，對長期養(yǎng)成的“教師為中心”的觀念形成沖擊；利用Moo dle平臺可以使部分實驗過程不受時間、地點(diǎn)、環(huán)境的限制，并促進(jìn)學(xué)生與教師和學(xué)生之間的交流活動。因此在傳統(tǒng)實驗教學(xué)基礎(chǔ)上使用Moodle開展基于網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)是可行的。
3實驗教學(xué)過程的優(yōu)化
通過Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，把實驗教學(xué)的學(xué)習(xí)和互動延伸到課外對實驗教學(xué)過程進(jìn)一步優(yōu)化。其中重點(diǎn)加強(qiáng)了預(yù)習(xí)階段和課后評價反饋階段和課后評價階段。
圖1基于Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的實驗教學(xué)流程
實驗預(yù)習(xí)階段，老師組織預(yù)習(xí)資源，提出問題，學(xué)生圍繞著老師的問題思考，瀏覽教學(xué)資源和互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展性材料，然后思考實驗方案并分組設(shè)計實驗方案。在這個過程，老師可以積極參與問題討論。在實驗方案通過老師審核后，即可進(jìn)入實驗操作流程。
實驗操作階段，如果有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，學(xué)生還可以與其他同學(xué)和老師在實驗過程中參與在線討論和交流，這樣可以擴(kuò)大討論的信息量和深度。如果不具備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，那么在線交流討論環(huán)節(jié)可以留到課后進(jìn)行，課堂上用傳統(tǒng)的老師指導(dǎo)分組討論形式。
實驗總結(jié)階段，學(xué)生可以邊討論邊撰寫自己的實驗報告，如果發(fā)現(xiàn)問題還可以利用以前同學(xué)留下的實驗案例和互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料。老師在學(xué)生提交實驗報告后進(jìn)行在線批改，這樣批改痕跡和反饋意見也可以給全班同學(xué)瀏覽，讓學(xué)生互相學(xué)習(xí)和討論各小組的實驗成果。
4基于Moodle開展實驗教學(xué)的意義
4.1信息化教學(xué)資源的整合
不同的實驗課程中經(jīng)常存在一些可以共同使用的教學(xué)資源，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中課程相互獨(dú)立性較強(qiáng)，不利于這些教學(xué)資源的整合與共享?；诰W(wǎng)絡(luò)的信息化環(huán)境開展實驗教學(xué)活動可促進(jìn)以下的資源整合。如實驗指導(dǎo)材料、實驗課程標(biāo)準(zhǔn)、信息化教材、教學(xué)輔助軟件等。利用Moodle把課程之間、教師之 間、學(xué)生之間的教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中、通過合理的設(shè)計可更大程度地共享和應(yīng)用，而且學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)可獲取更多的課外知識和大量信息，使課堂教學(xué)得到很好的延伸。同時，如果條件具備，還可以讓 課外的指導(dǎo)教師，例如一些行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員、高年級學(xué)生、研究生等參與到實驗指導(dǎo)活動，這樣就可以最大限度地整合社會資源。
4.2有特色的實驗教學(xué)模式
過去實驗教學(xué)設(shè)計主要圍繞著項目和內(nèi)容設(shè)計，而使用Moodle平臺后要求使用資源和活動的設(shè)計，這樣我們就改變了傳統(tǒng)以教師為中心的教學(xué)模式。在以前的實驗，學(xué)生是按照教師設(shè)計好的內(nèi)容步驟開展實驗，然后用同一方式統(tǒng)計反饋數(shù)據(jù)。采用新的教學(xué)模式后有些實驗可以通過提出問題，提供資源和環(huán)境，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案，自己設(shè)計自己的實驗報告。學(xué)生的科學(xué)研究精神得到了進(jìn)一步的鍛煉。在實驗教學(xué)中，加強(qiáng)了師生相互間的交流互動，增強(qiáng)了橫向聯(lián)系，這樣更有助于提高實驗質(zhì)量，把問題研究引向深入。
4.3實現(xiàn)課堂的延伸
在實驗教學(xué)中應(yīng)用Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，可以讓學(xué)生在進(jìn)入實驗室或相關(guān)的實驗環(huán)境之前完成實驗預(yù)習(xí)任務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境圍繞設(shè)計的問題開展討論，老師也可以及時進(jìn)行批改。這種模式相當(dāng)于把實驗的預(yù)習(xí)流程優(yōu)化了，以前學(xué)生進(jìn)行實驗預(yù)習(xí)，相互之間的討論聯(lián)系極少。進(jìn)入實驗室后，老師還要檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，這些都占用了不少的實驗指導(dǎo)時間，而且等做實驗才反饋預(yù)習(xí)效果也不夠及時。實驗過程中，要是實驗室能提供多媒體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生可以一邊開展實驗操作，一邊和其他實驗小組討論實驗問題。而完成操作后，在課后可以通過網(wǎng)絡(luò)提交實驗心得和實驗報告，并可以圍繞著老師的問題，通過互聯(lián)網(wǎng)的資源，進(jìn)一步把課程內(nèi)容拓展、引向深入。通過Moodle，學(xué)生完全突破了時空的限制，最終形成了“縱向深入，橫向聯(lián)體，校內(nèi)外一體化”的教育框架。
4.4實現(xiàn)過程性評價
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)評價把實驗結(jié)果作為一種可量化、可測量的目標(biāo)，并以是否達(dá)標(biāo)來進(jìn)行最終評價，是一種目標(biāo)取向的評價，這種評價方式追求的是評價客觀性。過度強(qiáng)調(diào)量化的最終的結(jié)果就容易忽略實驗過程的價值，具有片面性。過程性評價強(qiáng)調(diào)評價主體多元化，強(qiáng)調(diào)個性化和差異性評價。Moodle教學(xué)平臺提供了日志、論壇等多種在線交互功能。通過要求學(xué)生完成階段任務(wù)，可以對每個學(xué)生的實驗情況進(jìn)行過程跟蹤。除此之外，還可以為學(xué)生的每個學(xué)習(xí)過程評分，及時地把活動的意見反饋給學(xué)生。只要能夠提供及時的反饋，學(xué)生就能及時修改自己的作品，通過反復(fù)的修改，學(xué)生們能提交很有創(chuàng)意和質(zhì)量的實驗報告。
4.5提高學(xué)生創(chuàng)造性思維和科學(xué)研究精神
相對于理論教學(xué)實驗教學(xué)具有直觀性、實踐性、綜合性、啟發(fā)性和探索性的特點(diǎn)。在實驗過程中，學(xué)生通過操作、實踐，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生觀察分析問題的能力，而且還影響著學(xué)生的世界觀、思維方法、創(chuàng)新能力等方面的發(fā)展。而在原有實驗教學(xué)基礎(chǔ)上推廣結(jié)合多媒體網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)模式，可以改變在實驗教學(xué)中傳統(tǒng)的“教師——學(xué)生”這種單向傳遞信息的方法，發(fā)展和應(yīng)用“教師——多媒體網(wǎng)絡(luò)——學(xué)生”的相互作用的模式。使傳遞信息由單向性向多向性變化，學(xué)生也由被動接受變?yōu)橹鲃幼杂X的探索學(xué)習(xí)，相應(yīng)地，教師也由主導(dǎo)者的地位變?yōu)榱藛l(fā)者和助學(xué)者的角色.這些變化對學(xué)生的主體意識、參與意識、探索學(xué)習(xí)意識的培養(yǎng)都是有效的支持[3]。通過網(wǎng)絡(luò)開展探究性的實驗教學(xué)活動有利于學(xué)生形象思維和創(chuàng)造思維的發(fā)展。學(xué)生參與實驗方案的設(shè)計，就不再是依賴于教師設(shè)定的方案去實驗，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究精神，達(dá)到了以往傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式達(dá)不到的效果，促進(jìn)了學(xué)生的智力因素與非智力因素的協(xié)調(diào)發(fā)展提高了學(xué)生的綜合實踐能力。
5結(jié)束語
隨著信息技術(shù)的普及與發(fā)展，教學(xué)手段朝著多媒體網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。有了計算機(jī)、校園網(wǎng)、資源庫、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺等軟硬件的支持，教學(xué)手段變得越來越豐富了。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實驗教學(xué)逐漸成為高校實驗教學(xué)改革的熱點(diǎn)。雖然Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用在國內(nèi)外都還處在探索階段，但是，作為一個優(yōu)秀的教學(xué)平臺系統(tǒng)，一定可以為實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用帶來很多的支持，將有力地推動實驗教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)方法的變革。
參考文獻(xiàn)：
[1] William H.Rice IV.Moodle E-Learning Course Development[M]. Published by Packt publishing Ltd.
關(guān)鍵詞：Linux操作系統(tǒng)；軟件工程；編程實踐
中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0088-03
一、Linux人才需求層次
市場對Linux操作系統(tǒng)人才需求分為兩大類：基于Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)者和Linux操作系統(tǒng)管理員。市場對兩類群體的需求是不完全一樣的，他們所需要掌握的技術(shù)范圍和知識架構(gòu)也是不一樣的。高校的教學(xué)并非是使每個學(xué)生都成為操作系統(tǒng)的開發(fā)者，更多的是基于操作系統(tǒng)的使用者，認(rèn)識到這種金字塔式的人才結(jié)構(gòu)，就需要針對不同的教學(xué)對象研究其知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、課程知識點(diǎn)的關(guān)聯(lián)和教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重。另外，Linux操作系統(tǒng)的課程內(nèi)容是原理與應(yīng)用的交叉，目的在應(yīng)用，這類應(yīng)用知識在面向職業(yè)的需求中得到極大重視，是實用型人才培養(yǎng)中很重要的一環(huán)。
二、軟件工程類Linux操作系統(tǒng)課程教學(xué)存在的問題
（一）教學(xué)內(nèi)容簡單，不符合軟件工程人才培養(yǎng)目標(biāo)
大部分高職高專院校的Linux操作系統(tǒng)課程主要講授Linux操作系統(tǒng)的使用，主要包括Linux操作系統(tǒng)的管理和維護(hù)。而軟件工程類人才培養(yǎng)目標(biāo)要求進(jìn)一步深化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和編程技能，培養(yǎng)學(xué)生利用Linux操作系統(tǒng)提供的支持進(jìn)行程序設(shè)計和應(yīng)用開發(fā)的能力，主要包括系統(tǒng)調(diào)用、應(yīng)用接口、程序設(shè)計等。
（二）缺乏合適的教學(xué)組織形式，與軟件工程人才培養(yǎng)模式不吻合
目前Linux操作系統(tǒng)教學(xué)課程內(nèi)容多，知識點(diǎn)分散，缺乏合適的教學(xué)組織形式，不便于學(xué)生理解和掌握，沒有真正做到項目為導(dǎo)向，案例驅(qū)動的軟件工程人才培養(yǎng)模式。
（三）重理論，輕實踐
目前Linux操作系統(tǒng)教學(xué)偏重于理論和知識的講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)與實踐相脫節(jié)，編程能力得不到培養(yǎng)，不能很好地利用理論解決實際問題。
（四）教學(xué)方法單一
目前，課程的教學(xué)方法比較單一，教學(xué)手段不靈活，還是滿堂灌，缺乏啟發(fā)、提問、交流、軟件演示等互動式課堂教學(xué)方法。
三、強(qiáng)化編程的軟件工程類Linux操作系統(tǒng)教學(xué)體系
軟件工程類專業(yè)主要通過案例教學(xué)、課程實驗、實習(xí)和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技能。目前，在Linux操作系統(tǒng)的教學(xué)中以上方式都有所體現(xiàn)，但是，在實際教學(xué)過程中往往各個環(huán)節(jié)較為分散，沒有形成系統(tǒng)完整的體系，缺乏與理論教學(xué)相互銜接的互動環(huán)節(jié)。因此，基于軟件工程專業(yè)的特點(diǎn)和學(xué)生的實際情況，強(qiáng)化學(xué)生的編程實踐能力，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，綜合應(yīng)用各種方式構(gòu)建與理論教學(xué)形成良好互動的強(qiáng)化編程的教學(xué)體系，如圖1所示。該體系包括理論教學(xué)體系和實踐教學(xué)體系兩部分，突破了以往以理論教學(xué)為主的體系，將Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用拓展到學(xué)生培養(yǎng)的全過程。
（一）強(qiáng)化編程的理論教學(xué)體系
1.課堂講授內(nèi)容。進(jìn)行企業(yè)調(diào)研，分析Linux操作系統(tǒng)的崗位技能需求，更新課堂講授內(nèi)容，不僅講授Linux操作系統(tǒng)的管理和維護(hù)，還增加了Linux操作系統(tǒng)程序設(shè)計和開發(fā)的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化編程理論和技術(shù)，深化學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和技能。課程以公司項目為引導(dǎo)，以工作任務(wù)為中心，采用情境教學(xué)方式，設(shè)計教學(xué)單元和教學(xué)案例。教學(xué)情境從簡單到復(fù)雜，從局部到整體，逐步提高學(xué)生編程能力[7-9]。課程通過教學(xué)情境的方式提供現(xiàn)實的技術(shù)需求背景，將教材上抽象、零散瑣碎的知識進(jìn)行整合，賦予現(xiàn)實的職業(yè)技能含義，便于學(xué)生真正理解和掌握。同時，在講授課程的過程中，采用情境導(dǎo)入-案例導(dǎo)入-技能需求分析―知識和技能講解―軟件演示―學(xué)生課堂演練―課堂總結(jié)的教學(xué)方式，實現(xiàn)了軟件工程以項目為導(dǎo)向，案例驅(qū)動教學(xué)的教學(xué)模式。課程通過IT企業(yè)調(diào)研，分析職業(yè)崗位的能力需求，強(qiáng)化編程理論和技術(shù)，設(shè)計了五大學(xué)習(xí)情境：Linux基本應(yīng)用、Linux環(huán)境shell編程、Linux系統(tǒng)配置與管理、Linux程序設(shè)計（一）、Linux程序設(shè)計（二），見表1。每個情境又設(shè)計了多個子項目，以項目作引導(dǎo)，以案例驅(qū)動逐步完成小任務(wù)，這樣可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免學(xué)生面對大項目的畏難情緒，能讓學(xué)生學(xué)習(xí)更容易，學(xué)后有成就感。教師也能有針對性地教學(xué)，容易檢查教學(xué)效果。
2.專題講座。除課堂講授外，在理論教學(xué)中根據(jù)情況開設(shè)認(rèn)證培訓(xùn)。對目前國內(nèi)知名的Linux認(rèn)證，如紅帽的RHCT認(rèn)證和RHCE認(rèn)證進(jìn)行集中培訓(xùn)，一方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，鼓勵學(xué)生就所學(xué)的知識和技能進(jìn)行實戰(zhàn)演練；一方面增加學(xué)生就業(yè)砝碼，增強(qiáng)社會競爭力。在理論教學(xué)中根據(jù)情況開設(shè)專題講座，促使學(xué)生了解專業(yè)發(fā)展前沿，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
（二）強(qiáng)化編程的實踐教學(xué)體系
1.課堂實踐。包括課堂討論、課堂演練和實驗課。課堂討論是在理論教學(xué)過程中加強(qiáng)師生互動的有效方法，結(jié)合案例討論編程方法和技術(shù)。對案例，采用啟發(fā)、提問、交流、軟件演示等互動課堂教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。將軟件演示貫穿于教學(xué)始終，培養(yǎng)學(xué)生實際編程能力。課堂演練是課堂上教師進(jìn)行軟件演示后，要求學(xué)生進(jìn)行課堂演練，檢查學(xué)生是否真正掌握知識和技能，就出現(xiàn)的問題及時進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評。實驗課中，把實驗項目分類整理成驗證類實驗、綜合類實驗和設(shè)計類實驗，增加設(shè)計類實驗（主要是編程類實驗）在實驗項目中的比重，強(qiáng)化學(xué)生的編程實踐能力。要求學(xué)生對實驗項目中提出的問題進(jìn)行分析、設(shè)計實驗方案和實驗步驟，驗證實驗結(jié)果。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性地使用Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用和開發(fā)的能力[10]。實驗課的考核方式采用實驗課堂成績和實驗報告成績相結(jié)合的方式，避免了部分學(xué)生不好好做實驗、拷貝作業(yè)等作弊行為。
2.課外實踐。Linux操作系統(tǒng)課程知識量大，僅僅靠課堂學(xué)習(xí)很難充分掌握。因此，需要布置適量的課后作業(yè)，強(qiáng)化學(xué)生的動手實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生思考和解決問題的能力。課程要求學(xué)生以2～3人的形式組成項目實踐小組，利用Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計和開發(fā)，布置了如基于Linux操作系統(tǒng)的電子通訊錄、基于Linux操作系統(tǒng)的即時通訊系統(tǒng)、基于Linux操作系統(tǒng)的文件傳輸軟件等項目題目，要求他們提交項目軟件和文檔，并在課堂上做展示報告。這樣，一方面鍛煉了學(xué)生實際編程能力，一方面培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊合作能力，取得了較好的教學(xué)效果。
3.綜合實踐。綜合實踐包括課程設(shè)計、畢業(yè)論文和大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目。軟件工程專業(yè)的學(xué)生通過程序設(shè)計來與操作系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，而基于操作系統(tǒng)的編程，是最直接地熟悉、使用和理解操作系統(tǒng)內(nèi)容的過程。課程設(shè)計中，要求學(xué)生在應(yīng)用程序中直接調(diào)用Linux操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用、API和系統(tǒng)命令，對系統(tǒng)內(nèi)部部件（如內(nèi)存）或者接口（如USB）進(jìn)行編程，編程實現(xiàn)對系統(tǒng)資源（如進(jìn)程表）的獲取和顯示。更進(jìn)一步，鼓勵學(xué)生進(jìn)行操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序的編寫，鼓勵學(xué)生使用系統(tǒng)開發(fā)工具（如SDK、控件等）。這些課程設(shè)計，可以作為設(shè)計案例，也可以逐步擴(kuò)大，作為本科生畢業(yè)設(shè)計的課題。Linux操作系統(tǒng)不僅提供了非常好的開發(fā)平臺和開發(fā)工具，而且提供了非常多的開源項目和軟件，學(xué)生利用這些開源項目和軟件進(jìn)行自己項目的設(shè)計和開發(fā)，具有非常好的應(yīng)用價值。
四、結(jié)語
Linux操作系統(tǒng)課程是一門理論與實踐并重的課程，課程難度較大。根據(jù)軟件工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)，更新Linux操作系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，強(qiáng)化編程實踐環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建實施理論與實踐互動的教學(xué)體系，將理論與編程實踐充分結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)學(xué)生編程實踐能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，真正實現(xiàn)了學(xué)以致用的教學(xué)目的。這一新的體系不僅是Linux操作系統(tǒng)教學(xué)改革的突破口，而且也是高校培養(yǎng)軟件工程人才的有益嘗試。
參考文獻(xiàn)：
[1]王文.項目驅(qū)動的Linux操作系統(tǒng)課程教學(xué)改革[J].計算機(jī)教育，2007，（9）：77-79.
[2]應(yīng)毅.針對實際應(yīng)用的Linux實驗教學(xué)研究[J].計算機(jī)教育，2010，（20）：65-67.
關(guān)鍵詞：體驗；科學(xué)探究；虛擬實驗；實效性
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2013）18-0080-04
一、引言
培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗的精神和方法是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，它能培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣，提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，還可以鍛煉學(xué)生的科學(xué)技能，培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，同時也是學(xué)習(xí)科學(xué)知識的一種重要方法。但在目前，基于對實驗經(jīng)費(fèi)和實驗安全的考慮，學(xué)校中的大部分學(xué)習(xí)實驗往往都只能按照教師規(guī)定的操作步驟一步步進(jìn)行，這樣必然也只能得出符合課本結(jié)論的實驗結(jié)果。從本質(zhì)上講，這也是一種死記硬背。這樣的實驗管理不利于培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和提高其創(chuàng)新能力，同時也有悖于開展科學(xué)實驗的初衷。
根據(jù)波普理論，一個假設(shè)是否成為科學(xué)，不在于其是否能被證實，而在于其被證偽。[1]在科學(xué)實驗中，人們可以試錯，不斷試驗以求正確的結(jié)果。實驗教學(xué)也應(yīng)該讓學(xué)生去自主探索，在探索中體驗，在體驗中學(xué)習(xí)，而不是死記操作步驟來驗證已知的結(jié)果。但在目前的實驗條件和實驗環(huán)境下要達(dá)到這一點(diǎn)有難度，所以我們轉(zhuǎn)而求助虛擬現(xiàn)實技術(shù)。
虛擬實驗是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)實驗教學(xué)中，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)與實驗教學(xué)發(fā)展的必然產(chǎn)物。虛擬實驗不僅可以提高實驗教學(xué)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，同時還可以實現(xiàn)實驗情景和實驗數(shù)據(jù)的可視化、增強(qiáng)實驗過程的可控性，對革新傳統(tǒng)的實驗教學(xué)觀念也有很大的促進(jìn)作用。關(guān)于虛擬實驗和虛擬實驗系統(tǒng)的研究有很多，其主要目的或是為了解決異地教學(xué)中的實驗困難，或是為了緩解實驗設(shè)備的臺套數(shù)與學(xué)生人數(shù)之間的矛盾。大部分虛擬實驗系統(tǒng)都有嚴(yán)格的實驗規(guī)程和實驗步驟，真正能讓學(xué)生“親身”嘗試錯誤、能讓學(xué)生在真實的情境中體驗錯誤的研究很少。
體驗式虛擬實驗是一種將體驗式學(xué)習(xí)理論與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于科學(xué)實驗的一種學(xué)習(xí)方法。它將體驗式學(xué)習(xí)理論與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，讓學(xué)生在虛擬的實驗情景中盡情地發(fā)揮其想象力，像做“游戲”一樣地反復(fù)嘗試修改其中的變量，盡可能多地獲取具體經(jīng)驗，在體驗學(xué)習(xí)樂趣的同時促進(jìn)其對知識的建構(gòu)。為此，我們在遵循科學(xué)探究的原則和體驗原則的基礎(chǔ)上對體驗式虛擬實驗的功能模塊和實驗流程進(jìn)行設(shè)計，并通過實踐，探索體驗式虛擬實驗在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索能力上的可行性及其有效的使用策略。
二、體驗式虛擬實驗的設(shè)計
1.體驗性虛擬實驗設(shè)計的基本原則
（1）科學(xué)探究的原則
設(shè)計體驗式虛擬實驗的目的是為了更好地進(jìn)行實驗教學(xué)。在實驗教學(xué)中，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究能力的培養(yǎng)是一項非常重要的教學(xué)目標(biāo)。因此，科學(xué)探究是設(shè)計體驗式虛擬實驗的第一原則。
《美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》是這樣表述的：科學(xué)探究指的是科學(xué)家們用來研究自然界并根據(jù)研究所獲得的證據(jù)做出解釋的各種方式。科學(xué)探究也指的是學(xué)生用以獲取知識、領(lǐng)悟科學(xué)的思想觀念，領(lǐng)悟科學(xué)家們研究自然界所用的方法而進(jìn)行的各種活動。[2]科學(xué)探究是一種多側(cè)面的活動，它需要通過觀察提出問題；需要利用已有知識提出猜測或假設(shè)，并設(shè)計相關(guān)方案對猜測或假設(shè)進(jìn)行驗證；需要運(yùn)用多種手段來收集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解讀。
因此，在進(jìn)行體驗性虛擬實驗設(shè)計時應(yīng)該給學(xué)生提供“試誤”的機(jī)會，讓學(xué)生“親身”嘗試錯誤，這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生正確的錯誤觀，同時也能讓學(xué)生真正體會到科學(xué)探索的真諦。因為科學(xué)發(fā)展的歷程本來就是一個不斷地提出猜想和假設(shè)，發(fā)現(xiàn)錯誤并證偽，再提出新的猜想和假設(shè)的循環(huán)往復(fù)的過程，在科學(xué)研究中只有敢于犯錯才能推動科學(xué)向前發(fā)展。[3] 如果只是讓學(xué)生按部就班地重復(fù)“正確”的實驗過程，不僅違背了科學(xué)實驗的初衷，也不利于調(diào)動學(xué)生參與實驗的積極性和探索精神的培養(yǎng)。
另外，在科學(xué)實驗中，不管是“證實”還是“證偽”，都要以實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)。因此，體驗性虛擬實驗也要能為實驗提供各種數(shù)據(jù)，便于學(xué)生對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和解讀。
（2）體驗的原則
“體驗”是體驗性虛擬實驗的第一個定語，體驗學(xué)習(xí)的原理和方法也是設(shè)計體驗性虛擬實驗要遵循的重要原則。體驗是指通過實踐來認(rèn)識周圍的事物，親身經(jīng)歷。體驗既是一種活動，也是活動的結(jié)果。作為活動，指主體親歷某件事并獲得相應(yīng)的認(rèn)識和情感；作為活動的結(jié)果，指主體從其親身經(jīng)歷中獲得相應(yīng)的認(rèn)識和情感。[4]在實際學(xué)習(xí)活動中，體驗強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與，用心靈親自感悟。
將體驗學(xué)習(xí)的原理應(yīng)用于實驗教學(xué)應(yīng)該認(rèn)識到：①體驗是一種非知識本位的學(xué)習(xí)，而是指向?qū)W生人格的和諧發(fā)展。[5] 因此，在實驗設(shè)計時應(yīng)倡導(dǎo)以綜合活動為特征，整體吸收知識經(jīng)驗而不是獨(dú)立地背誦答案的過程；②古人將體驗解釋為“以身體之，以心驗之”。“以身體之”指鼓勵學(xué)習(xí)者尋求自己的體驗和自我發(fā)展，而不是強(qiáng)調(diào)在與他人競爭中獲勝的目標(biāo)。“以心驗之”則指僅有學(xué)習(xí)者的身體力行（體）是不夠的，更重要的是學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)經(jīng)驗的領(lǐng)悟、體察和反思，強(qiáng)調(diào)質(zhì)的感悟而非量的增加之結(jié)果。[6]
因此，體驗性虛擬實驗在設(shè)計時應(yīng)堅持學(xué)習(xí)者的主體地位，為學(xué)生提供情境，鼓勵探索，并積極反思。
2.體驗式虛擬實驗設(shè)計
（1）實驗的功能模塊設(shè)計
基于以上設(shè)計原則，對體驗式虛擬實驗的功能設(shè)計如下：能根據(jù)實驗要求構(gòu)建合適的實驗條件、能自主地設(shè)計實驗方案并能對方案的可行性和正確性進(jìn)行驗證、能根據(jù)需要收集實驗所需要的數(shù)據(jù)，能以實驗報告的形式對實驗的過程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。其功能模型見圖1。
構(gòu)建實驗條件功能塊是指學(xué)習(xí)者在清楚實驗?zāi)康暮蛯嶒炓蟮幕A(chǔ)上，可以在體驗式虛擬實驗環(huán)境中自行選擇或配置所需要的儀器設(shè)備，為具體的實驗做好準(zhǔn)備；設(shè)計實驗方案功能塊是指學(xué)習(xí)者可以自主地進(jìn)行實驗方案的設(shè)計并且能將設(shè)計方案付諸于實踐；驗證實驗方案功能塊是指學(xué)習(xí)者在實施實驗方案的過程中可以對實驗方案的可行性和準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗，為確定之前的設(shè)計方案是否有效提供必要的數(shù)據(jù)；編寫實驗報告功能塊是為學(xué)習(xí)者提供一個分析實驗數(shù)據(jù)和評價實驗方案的平臺，讓學(xué)習(xí)者在總結(jié)的過程中進(jìn)行自我評價，針對沒有實現(xiàn)的目標(biāo)重新構(gòu)建實驗條件，對實驗方案進(jìn)行修改和完善，最終實現(xiàn)知識的遷移。
（2）實驗流程設(shè)計
根據(jù)體驗性虛擬實驗的特點(diǎn)，設(shè)計的實驗過程如圖2所示。首先，熟悉實驗的目的和要求，清楚要做什么，理解相關(guān)的實驗原理；然后根據(jù)需要選擇和配置實驗所需的設(shè)備；再綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能設(shè)計實驗方案；在方案的實施過程中不斷地對方案進(jìn)行審視、修改，直至設(shè)計方案具體實現(xiàn)；通過各種手段對方案的正確性和合理性進(jìn)行檢測，根據(jù)測試結(jié)果對實驗方案進(jìn)行修改和完善。當(dāng)實驗結(jié)束后，要求編寫實驗報告，包括實驗的目的和要求、實驗設(shè)備的選配、實驗方案的設(shè)計、實施過程中的問題和改進(jìn)的措施、測試結(jié)果和對方案的評價以及實驗反思等內(nèi)容。
三、體驗式虛擬實驗的實施及實效性分析
1.體驗式虛擬實驗的實施過程
為探索體驗式虛擬實驗在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力方面的可行性，以及了解真實實驗和體驗式虛擬實驗各自的特點(diǎn)，為以后能合理的使用這兩種不同的實驗?zāi)Ｊ教峁┙梃b，筆者選擇《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程，在任課教師的協(xié)助下，在湖南科技大學(xué)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)二年級的兩個班級開展了體驗式虛擬實驗的實踐嘗試。對教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》這門課程對實踐能力要求比較高，受實驗設(shè)備和實驗時間的限制，這個課程的實驗大都是分組（3-5人）進(jìn)行的，并且在實驗內(nèi)容和時間上也很受限制。比如：在對等網(wǎng)互聯(lián)的實驗中，實驗室提供是設(shè)備都安裝的是統(tǒng)一的操作系統(tǒng)（如：Windows XP），但如果有學(xué)生想嘗試在不同的操作系統(tǒng)下進(jìn)行實驗就行不通。諸多的限制讓我們萌發(fā)了進(jìn)行體驗式虛擬實驗的嘗試。
（1）虛擬實驗平臺的選取
基于以上的設(shè)計理念，我們選擇VMware公司出品VMware Workstation軟件做為體驗式虛擬實驗的平臺，主要基于它的以下優(yōu)點(diǎn)：[7]
仿真性強(qiáng)。虛擬機(jī)軟件可以提供一個近似真實的計算機(jī)硬件環(huán)境，在真實機(jī)器上完成的試驗在虛擬機(jī)上均可完成。同時它還可以在一臺宿主機(jī)上集成幾個虛擬客戶機(jī)操作系統(tǒng)，組建一個虛擬機(jī)局域網(wǎng)環(huán)境，這個網(wǎng)絡(luò)的行為與真實的網(wǎng)絡(luò)完全一致。
獲取數(shù)據(jù)便利。實驗過程中每一步實驗狀態(tài)均可通過虛擬機(jī)技術(shù)的“快照”功能保存，以便對實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析或進(jìn)行階段性結(jié)果的保存。
安全性高。虛擬技術(shù)使虛擬機(jī)成為獨(dú)立于宿主機(jī)之外的計算機(jī)，虛擬機(jī)僅表現(xiàn)為存儲于主機(jī)磁盤上的一系列文件――配置文件（*.vmx）、磁盤文件（*.vmdk）、日志（vm.log）等，因而對虛擬機(jī)的“物理”底層的配置修改，僅僅是針對文件的修改，不會對宿主機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響；但VMware Workstation軟件不具備實驗報告的編輯功能，所以實驗報告模塊需在其它的應(yīng)用程序中完成。
（2）實踐內(nèi)容
《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的實驗部分一共設(shè)計了5個實驗：雙絞線線纜的制作，對等網(wǎng)的配置，主從網(wǎng)絡(luò)的配置，網(wǎng)絡(luò)Web、FTP、DNS服務(wù)器的建立和無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。根據(jù)虛擬實驗的特點(diǎn)，在體驗式虛擬實驗的過程中只選擇其中的3個實驗：對等網(wǎng)的配置，主從網(wǎng)絡(luò)的配置，網(wǎng)絡(luò)Web、FTP、DNS服務(wù)器的建立。
（3）實踐過程
考慮到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生而言是一個全新的知識，并且在此之前，學(xué)生都沒有接觸過VMware Workstation軟件，所以本次嘗試同時使用了真實實驗和體驗式虛擬實驗。對所選的實驗內(nèi)容都要求學(xué)生以小組的形式在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗室進(jìn)行一次真實實驗，了解實驗基本原理、需要使用的儀器設(shè)備以及基本操作過程。在真實實驗的基礎(chǔ)上，利用虛擬實驗進(jìn)行拓展。在虛擬實驗的過程中，學(xué)生可以將自己所有可能的想法付諸實踐，檢驗其可行性，并對出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，從而加深對所學(xué)知識的理解。在整個實踐過程中，教師扮演協(xié)助者和資源提供者的角色。
2.體驗式虛擬實驗的實效性分析
湖南科技大學(xué)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)二年級的兩個班共有52人，在進(jìn)行完真實實驗和體驗式虛擬實驗后一周，利用自編的問卷對虛擬實驗環(huán)境的特點(diǎn)、真實實驗與虛擬實驗優(yōu)勢比較、虛擬實驗的適用領(lǐng)域、影響虛擬實驗使用效果的主要因素以及真實實驗與虛擬實驗的組合方式等方面進(jìn)行了調(diào)查。共發(fā)放問卷50份（有2人請假），共回收有效問卷43份。
對虛擬實驗環(huán)境的特點(diǎn)的調(diào)查結(jié)果顯示，有88%的參與者對本階段所選用的虛擬實驗軟件VMware Workstation的仿真度持肯定態(tài)度，52%的參與者認(rèn)為它的操作難度適中，有46%的參與者認(rèn)為它比較難或很難操作，只有1人（占2%）認(rèn)為該軟件操作難度低。
通過本階段的虛擬使用，對實驗原理更清楚的占70%（30人），保持原樣的占30%（13人），對實驗方法更清楚的占50%（22人），保持原樣的占50%（21人），對實驗步驟更清楚的占53%（23人），保持原樣的占47%（20人），對實驗數(shù)據(jù)處理更清楚的占35%（15人），保持原樣的占58%（25人），更加模糊的占7%（3人）。
在與實驗有關(guān)的10項能力（A.激發(fā)興趣和注意力，B.自主思考和主動參與，C.協(xié)助能力，D.對規(guī)則和原理的掌握，E.對技能的掌握，F(xiàn).對抽象思維能力，G.對邏輯思維能力，H.對綜合應(yīng)用能力，I.對分析和解決問題能力，J.對創(chuàng)新能力）的培養(yǎng)方面，認(rèn)為真實實驗比虛擬實驗更有優(yōu)勢的是（選3項）E、C和D；認(rèn)為虛擬實驗比真實實驗更有優(yōu)勢的是（選3項）J、F和G。
在利用體驗式虛擬實驗進(jìn)行實驗教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)：A.可以不受時空限制方便地進(jìn)行實驗，B.可以嘗試不同的操作，C.出現(xiàn)錯誤時不必?fù)?dān)心損壞設(shè)備，D.實驗環(huán)境安全，E.減少實驗室硬件投入，F(xiàn).調(diào)動學(xué)生的積極性，要求參與者按重要程度由強(qiáng)到弱的順序排序。結(jié)果顯示，其中將A排在第一位的有13人（占30%），將B排在第一位的有12人（占28%），C排在第一位的有15人（占35%），將F排在最后一位的有28人（占65%）。
在影響體驗式虛擬實驗使用效果的原因：A.不能很好地體現(xiàn)操作過程的真實性，B.沒有提供合作學(xué)習(xí)環(huán)境，C.沒有提供探索學(xué)習(xí)的空間，D.對虛擬實驗環(huán)境不熟悉，E.對實驗原理不熟悉，F(xiàn).虛擬環(huán)境與真實環(huán)境有差別，不能很好投入，要求參與者按重要程度由強(qiáng)到弱的順序排序。結(jié)果顯示，其中將D排在第一位的有20人（占47%），將F排在第一位的有12人（占28%），將E排在最后一位的有28人（占65%）。
關(guān)于虛擬實驗在實驗教學(xué)中的作用的調(diào)查（多選），其中認(rèn)為可用于取代真實實驗的占9%（4人），認(rèn)為可用于實訓(xùn)、技能考核前使用的占67%（29人），認(rèn)為可用于用作預(yù)習(xí)或鞏固實驗內(nèi)容的占86%（37人），認(rèn)為可用于用于拓展實驗的占74%（32人）。
在對最佳實驗途徑（A.真實實驗，B.虛擬實驗，C.先進(jìn)行真實實驗，再進(jìn)行虛擬實驗，D.先進(jìn)行虛擬實驗，再進(jìn)行真實實驗，E.先進(jìn)行真實實驗，再進(jìn)行虛擬實驗，再真實實驗， F.先進(jìn)行虛擬實驗，再進(jìn)行真實實驗，再虛擬實驗）的選擇結(jié)果如圖4所示。其中D的得票率最高（24人），占56%，主要理由是：安全、成本低，通過虛擬實驗先進(jìn)行探索和試誤，再進(jìn)行真實實驗更有真實感和成就感；其次是E（10人），占23%，主要理由是：通過一個循環(huán)，系統(tǒng)性和科學(xué)性更強(qiáng)，更有感覺。
綜合以上數(shù)據(jù)，可知虛擬實驗具有出現(xiàn)錯誤時不必?fù)?dān)心損壞設(shè)備、可以不受時空限制方便地進(jìn)行實驗和可以嘗試不同的操作的優(yōu)點(diǎn)。與真實實驗相比，虛擬實驗在培養(yǎng)創(chuàng)新能力、抽象思維能力和邏輯思維能力上更有優(yōu)勢，而真實實驗在對技能的掌握、協(xié)助能力的培養(yǎng)和對規(guī)則原理的掌握上比虛擬實驗更勝一籌。
對體驗式虛擬實驗效果的影響，虛擬實驗環(huán)境的熟悉程度占第一位。雖然絕大部分參與者認(rèn)為實驗軟件VMware Workstation的仿真度尚可，但有近半數(shù)的人認(rèn)為它的操作有難度，只有1人認(rèn)為它的操作很容易，所以在利用體驗式虛擬實驗進(jìn)行實驗教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)的調(diào)查中，有65%的參與者將調(diào)動學(xué)生積極性排在了最后一位。這與參與者是第一次使用該軟件有一定影響。另一個影響大的因素是真實環(huán)境與虛擬環(huán)境之間的遷移。由于虛擬機(jī)中的網(wǎng)卡等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是虛擬元件，與真實環(huán)境中差別較大，很多參與者都覺得難以想象經(jīng)過IP設(shè)置后，這些虛擬機(jī)就構(gòu)成了一個網(wǎng)絡(luò)。所以本次實踐在實驗方法和實驗步驟的理解上并沒有取得明顯的進(jìn)步，在對實驗數(shù)據(jù)的獲取上甚至還有人覺得更加模糊。
大部分參與者都認(rèn)為單純的真實實驗或虛擬實驗都不是最佳的實驗途徑。從調(diào)查來看，雖然大家都認(rèn)可虛擬實驗的安全、低成本，但真實實驗的真實感還是無可替代，絕大部分人都認(rèn)為最終還是要返璞歸真才感覺踏實。
四、對體驗式虛擬實驗的實踐反思與啟示
本次對體驗式虛擬實驗的實踐活動雖然實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，但也存在一些不足：首先，雖然在本次實踐中，參與者認(rèn)為虛擬實驗在培養(yǎng)創(chuàng)新能力、抽象思維能力和邏輯思維能力上比真實實驗更有優(yōu)勢，但本次實踐只選用了一種虛擬實驗軟件，對于其他類型或類似的虛擬軟件是否能得到相類似的結(jié)論尚不清楚；其次，受時間、人力和物力等因素的限制，無法對虛擬實驗的效果進(jìn)行長期跟蹤，對影響虛擬實驗效果的因素分析也有其局限性。
通過本次實踐得到的兩點(diǎn)啟示：
1.認(rèn)知負(fù)荷最小化，讓體驗更輕松
所謂的認(rèn)知負(fù)荷是指同時被要求施加在工作記憶上的智力活動的全部數(shù)量，即工作記憶必須注意和處理的內(nèi)容總和。認(rèn)知負(fù)荷理論提出了三種基本類型的認(rèn)知負(fù)荷：內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷、外部認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。其中內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷取決于所要學(xué)習(xí)材料的本質(zhì)與學(xué)習(xí)者的專業(yè)知識之間的交互程度。外部認(rèn)知負(fù)荷是超越內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷的額外負(fù)荷，它主要是由設(shè)計不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)引起。相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷是指與促進(jìn)圖式構(gòu)建和圖式自動化過程相關(guān)的認(rèn)知負(fù)荷。為了促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生，在教學(xué)過程中應(yīng)盡可能減少外部認(rèn)知負(fù)荷，增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，并且使總的認(rèn)知負(fù)荷不超出學(xué)習(xí)者能承受的認(rèn)知負(fù)荷，否則，就會產(chǎn)生較低的認(rèn)知效率。[8]
體驗式虛擬實驗是在一個虛擬的環(huán)境下進(jìn)行，其虛擬環(huán)境的仿真程度、信息的呈現(xiàn)方式、學(xué)習(xí)者對系統(tǒng)的熟練程度等都可能給學(xué)習(xí)者帶來附加的認(rèn)知負(fù)荷，增加學(xué)習(xí)者在信息加工過程中的負(fù)擔(dān)，從而影響信息加工的效果。因此，在選擇體驗式虛擬實驗環(huán)境時應(yīng)盡可能地減少認(rèn)知負(fù)荷，讓學(xué)習(xí)者的體驗過程更輕松。比如：可以在實驗前預(yù)留足夠的時間讓學(xué)習(xí)者熟悉虛擬環(huán)境；提供詳細(xì)的虛擬環(huán)境使用手冊；提供豐富的資源，減少一些與實驗?zāi)康牟幌嚓P(guān)的準(zhǔn)備工作的耗時。在這次實踐中就可以為學(xué)習(xí)者提供安裝了各種操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，這樣可以節(jié)約學(xué)習(xí)者下載系統(tǒng)軟件和安裝系統(tǒng)的時間，而把精力用在如何構(gòu)建基于不同操作系統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上。
2.虛實結(jié)合，讓體驗更真實
虛擬實驗的優(yōu)勢在于其可以提供安全的實驗環(huán)境，可以毫無顧及的嘗試錯誤，在錯誤中理解實驗的原理和操作規(guī)則；真實實驗的魅力在于其真實的觸感和操作時身處其中的感覺。實驗教學(xué)應(yīng)該將虛擬實驗和真實實驗相互結(jié)合，做到實中有虛，虛實結(jié)合，這樣既能給學(xué)生提供放縱的空間，也能讓學(xué)生有回歸現(xiàn)實的機(jī)會，讓其體驗更加真實，同時也能使實驗教學(xué)更加豐富、有趣。
參考文獻(xiàn)：
[1]王永平.證偽主義思想的意義及啟示[J].求實， 2010（1）：106-107.
[2]美國國家研究理事會.美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1999.
[3]龐文，尹海潔. 證偽主義的理論實質(zhì)及其再認(rèn)識[J].自然辯證法研究，2008（9）：88-91.
[4]李梅.體驗學(xué)習(xí)――21世紀(jì)重要的學(xué)習(xí)方式[D].南京：南京師范大學(xué)，2004.
[5]王嘉毅，李志厚.論體驗學(xué)習(xí)[J].教育理論與實踐，2004（12）：44-47.
[6]王燦明.體驗學(xué)習(xí)解讀[J].全球教育展望，2005（12）：14-17.
作者簡介：谷建華，男，教授，研究方向為網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)；周興社，男，教授，博導(dǎo)，西北工業(yè)大學(xué)計算機(jī)學(xué)院院長，研究方向為網(wǎng)絡(luò)化嵌入式計算和普適計算。
摘 要：文章結(jié)合西北工業(yè)大學(xué)的實際和操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，提出“厚基礎(chǔ)、重實踐、強(qiáng)能力” 的操作系統(tǒng)課程培養(yǎng)目標(biāo)，著重論述操作系統(tǒng)課程在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法方面的研究和實踐。
關(guān)鍵詞：計算機(jī)操作系統(tǒng)；精品課程；能力培養(yǎng)
西北工業(yè)大學(xué)于20世紀(jì)70年代后期組建了計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，開設(shè)了計算機(jī)操作系統(tǒng)課程。經(jīng)過30多年來的教學(xué)實踐和研究，幾代教師的共同努力，結(jié)合本校的實際，我們在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面積極改革、銳意進(jìn)取，形成了自己的特色。
1 制訂教學(xué)目標(biāo)
西北工業(yè)大學(xué)作為一所國內(nèi)一流、國際知名的研究型大學(xué)，其計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是陜西省的名牌專業(yè)，同時二級學(xué)科計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是國家重點(diǎn)學(xué)科之一，培養(yǎng)高水平研究與工程兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才是學(xué)校的重要目標(biāo)之一[1]。
操作系統(tǒng)是計算機(jī)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它的任務(wù)是要使學(xué)生理解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本原理、主要功能和相關(guān)設(shè)計技術(shù)，掌握當(dāng)今主流操作系統(tǒng)的應(yīng)用模式和管理方法，了解其運(yùn)行環(huán)境和實現(xiàn)細(xì)節(jié)，對學(xué)生在計算思維，算法分析，系統(tǒng)軟件分析、設(shè)計與實現(xiàn)，計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、設(shè)計與應(yīng)用等方面的能力的培養(yǎng)具有重要作用[2-3]。
為此，結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)和操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們制訂了“厚基礎(chǔ)、重實踐、強(qiáng)能力”的操作系統(tǒng)課程培養(yǎng)目標(biāo)。
2 革新教學(xué)理念
為了保證課程的教學(xué)質(zhì)量，在教學(xué)理念上，我們推行研究性教學(xué)、注重學(xué)科方法論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和理性思維；根據(jù)操作系統(tǒng)課程內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，設(shè)置多層次的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時利用兩個課堂、建立多種考核方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展和創(chuàng)新能力的提高。經(jīng)過多年努力，收到了良好的效果。
1) 推行研究性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。
在傳授操作系統(tǒng)理論知識的同時，通過介紹相關(guān)知識的來龍去脈，將知識的發(fā)現(xiàn)過程和大師的思維過程展現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、激發(fā)學(xué)生求知欲望；并利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)模擬知識發(fā)現(xiàn)的過程，使學(xué)生能夠感受知識的創(chuàng)新過程，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識。
2) 注重學(xué)科方法論，培養(yǎng)學(xué)生理性思維。
在講授經(jīng)典知識的同時，通過實例分析，將學(xué)科最基本的方法和在實現(xiàn)操作系統(tǒng)軟件時通常應(yīng)該考慮的問題要點(diǎn)、研究思路和方法介紹給學(xué)生，加大對學(xué)生抽象思維能力和邏輯思維方法的培養(yǎng)，強(qiáng)化對學(xué)生進(jìn)行計算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的理解、設(shè)計、實現(xiàn)能力的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生的理性思維能力。
3) 強(qiáng)化實踐性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和團(tuán)隊精神。
通過設(shè)置“體驗型、驗證型和創(chuàng)新型實驗”的實驗體系，我們確立了“循序漸進(jìn)、融會貫通、精講多練”的實驗教學(xué)原則。結(jié)合科學(xué)研究，教師從科研課題中提煉創(chuàng)新題目，或通過參加高水平的全國課程競賽，吸引學(xué)生進(jìn)入開放實驗室，在主講教師和實驗教師共同的指導(dǎo)下，學(xué)生以分組形式進(jìn)行創(chuàng)新研究實驗，并在此過程中不斷提高自身的動手能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。
4) 利用第二課堂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
在確保課堂內(nèi)授課質(zhì)量的同時，充分利用第二課堂(課外)時間。鼓勵并引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)操作系統(tǒng)教學(xué)軟件，不但加深了學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，而且還提高了學(xué)生綜合運(yùn)用軟件工程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計方法等課程知識的能力，同時還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，可謂一舉多得。邀請國內(nèi)外知名學(xué)者和國際著名IT公司的研究人員為本科生講解操作系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
5) 建立多種考核方式，科學(xué)評判學(xué)生能力。
調(diào)整考試方法，采用多種形式，注重對過程及能力的考核。理論課教學(xué)將期末考試成績權(quán)重降為70%；增加實驗?zāi)芰εc日常素質(zhì)考查，權(quán)重為30%；同時鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料撰寫專題小論文、實驗報告和平時表現(xiàn)綜合評定考查學(xué)生成績。
3 更新教學(xué)內(nèi)容
3.1 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計思想
根據(jù)課程的作用與任務(wù)，精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的指導(dǎo)思想是：保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，提高教學(xué)內(nèi)容的實用性，重視教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)性，強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容的實踐性。
3.2 強(qiáng)化能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容
更新教學(xué)理念，加強(qiáng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)，理論教學(xué)和實驗教學(xué)相互結(jié)合，同時強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)，設(shè)制單獨(dú)的實踐課程。為此，我們設(shè)置了三個階段的教學(xué)內(nèi)容：理論教學(xué)、課內(nèi)實驗和課程設(shè)計。
1) 理論教學(xué)：分成13大模塊，操作系統(tǒng)概論；進(jìn)程的描述及控制；線程；進(jìn)程的調(diào)度；進(jìn)程間通信；死鎖及處理；基本的存儲管理；虛擬存儲管理；設(shè)備管理；文件管理；保護(hù)及安全；操作系統(tǒng)實例分析；操作系統(tǒng)新知識選講。
2) 課內(nèi)實驗：設(shè)置與理論教學(xué)同步進(jìn)行的課內(nèi)實驗，以體驗型實驗為主，輔以驗證型實驗。
3) 課程設(shè)計：獨(dú)立設(shè)置了課程設(shè)計1門，以驗證型實驗為主，輔以創(chuàng)新型實驗。
3.3 層次化的實踐教學(xué)內(nèi)容
計算機(jī)操作系統(tǒng)是一門實踐性很強(qiáng)的課程，一般性地闡述其工作原理，很可能使本來具體生動的內(nèi)容變得十分抽象、枯燥并難以理解。解決好理論與實踐相結(jié)合的問題是提高操作系統(tǒng)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。操作系統(tǒng)上機(jī)實踐環(huán)節(jié)是操作系統(tǒng)課程的重要組成部分，對于理解操作系統(tǒng)課程中的相關(guān)理論和知識點(diǎn)有著非常重要的作用。我們確立了“循序漸進(jìn)、融會貫通、精講多練”的實驗教學(xué)原則，并依據(jù)實驗的深度，將實驗內(nèi)容分為三個層次。
1) 體驗型實驗：使用操作系統(tǒng)的相關(guān)工具或編制簡單的程序，觀察程序的運(yùn)行，了解操作系統(tǒng)的各種行為，從而體會操作系統(tǒng)的相關(guān)概念。
2) 驗證型實驗：通過分析有關(guān)操作系統(tǒng)的源碼，修改相關(guān)的程序或?qū)崿F(xiàn)教科書(參考資料)上的相應(yīng)算法，驗證操作系統(tǒng)中的原理和算法。
3) 創(chuàng)新型實驗：結(jié)合具體操作系統(tǒng)源碼的分析，針對操作系統(tǒng)的某些算法的不足，對其進(jìn)行改進(jìn)或提出新的算法并實現(xiàn)。
4 創(chuàng)新教學(xué)方法
1) “課程理論教學(xué)”與“課程實踐鏈”相結(jié)合。
針對操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，教學(xué)中始終堅持理論與實踐的統(tǒng)一，二者相互促進(jìn)。學(xué)生通過“課程實踐鏈”上多個連續(xù)環(huán)節(jié)的實踐，分析及解決遇到的問題，促進(jìn)他們對相關(guān)知識點(diǎn)的理解；同時在“課程理論教學(xué)”上，改變過去教學(xué)中“老師臺上講，學(xué)生埋頭記”的“滿堂灌”模式，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，構(gòu)建學(xué)生的主體地位，使學(xué)生能在教師的引導(dǎo)下自主地、主動地、創(chuàng)造性地學(xué)習(xí)。
2) “教學(xué)”和“科研”相結(jié)合。
我們教學(xué)團(tuán)隊老師都是一直從事(嵌入式)操作系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件科研與開發(fā)工作，主持或參加了多項國家或省部級項目、863項目、自然科學(xué)基金項目等，取得了多項科研成果。我們深深懂得教學(xué)與科研相長的道理，以及教學(xué)和科研相結(jié)合的重要性。所以始終把在科研中取得的成果，如進(jìn)程實時調(diào)度算法、快速文件系統(tǒng)等，不斷的融入到教學(xué)當(dāng)中。提升了教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。
3) “中文”與“英文”相結(jié)合。
為適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)與國際接軌，培養(yǎng)國際化復(fù)合型人才的要求，在教學(xué)中采用了雙語教學(xué)。參考了大量的國內(nèi)外相關(guān)的資料，特別是國外權(quán)威的經(jīng)典教材，制作了電子教案。針對學(xué)生對全英文電子教案不能完全適應(yīng)的現(xiàn)實，采用部分內(nèi)容中英文并舉的方式，取得了良好的教學(xué)效果。
2011年起，我們采取了“特生特教”的方法，通過自主報名、教師優(yōu)選，從每個班級選取了2～3名英語通過六級的學(xué)生組成一個純英語操作系統(tǒng)教學(xué)班。近半學(xué)期的教學(xué)實踐表明學(xué)生主動性較高、效果良好。
4) “主題教學(xué)”與“專家講座”相結(jié)合。
在做好核心主題和基本知識單元教學(xué)的同時，積極聘請國內(nèi)外知名學(xué)者和國際著名IT公司的研究人員開展操作系統(tǒng)相關(guān)研究的前沿學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展的最新動態(tài)，獲取大量的專業(yè)信息，啟發(fā)學(xué)生對課程的興趣。
5) “大班授課”與“小組討論”相結(jié)合。
“大班授課”側(cè)重核心知識單元的講解，老師針對教學(xué)中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)設(shè)置問題，啟發(fā)學(xué)生的思維，引導(dǎo)“小組討論”。學(xué)生根據(jù)問題，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和上機(jī)實踐，提出解決方案或思路，學(xué)以致用，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。
6) “綜合考核”與“素質(zhì)培養(yǎng)”相結(jié)合。
改革考核方式，注重學(xué)生的實踐能力。采取以測試學(xué)生基礎(chǔ)理論知識為主的理論考核；以測試學(xué)生實際動手能力及基本技能為主實踐考核。同時引入“課程實踐鏈”表現(xiàn)評價體系，依據(jù)各環(huán)節(jié)和其相應(yīng)權(quán)重考核學(xué)生的綜合表現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新意識和想象力的培養(yǎng)。
5 突出課程特色
1) 有機(jī)結(jié)合的課程體系。
由操作系統(tǒng)原理、Windows操作系統(tǒng)核心技術(shù)(微軟精品課程)、操作系統(tǒng)課程設(shè)計(教育部-微軟精品課程)、系統(tǒng)級程序設(shè)計(引自美國卡內(nèi)基•梅隆大學(xué))、高級操作系統(tǒng)等組成了課程群。形成了循序漸進(jìn)地、涵蓋原理、技術(shù)、設(shè)計、編程實踐的課程體系。幾門課程相互銜接、相互補(bǔ)充、有機(jī)配合共同打造操作系統(tǒng)教學(xué)的課程體系。
2) 多層次漸進(jìn)式實驗設(shè)置。
形成了體驗性、驗證性和創(chuàng)新性實驗的實驗體系，確立了“循序漸進(jìn)、融會貫通、精講多練”的實驗教學(xué)原則。
3) 廣泛的國際合作。
我們積極與微軟、SUN、Intel等國際著名IT公司展開了廣泛的合作，及時把這些公司最新的操作系統(tǒng)技術(shù)融入到教學(xué)當(dāng)中，站在巨人的肩膀上，學(xué)習(xí)他們的先進(jìn)技術(shù)和教學(xué)手段是提高我們教學(xué)質(zhì)量的捷徑，取得了很好的效果。
6 結(jié)語
西北工業(yè)大學(xué)的操作系統(tǒng)課程在2010年被評為國家級精品課程。我們會加倍努力，深化教學(xué)改革、強(qiáng)化精品意識，強(qiáng)化學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，進(jìn)一步拓展理論教學(xué)和實踐教學(xué)的內(nèi)容和方式，不斷研究適合中國國情的教學(xué)之路，使我校的操作系統(tǒng)課程百尺竿頭、更上一層。
參考文獻(xiàn)：
[1] 谷建華,周興社. 西北工業(yè)大學(xué)“操作系統(tǒng)”課程改革實踐[J]. 計算機(jī)教育,2009(7):10-12.
[2] 高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010:151-155.
[3] 羅宇,鄒鵬,吳慶波,等. “操作系統(tǒng)”國家精品課程課程建設(shè)總結(jié)[J]. 計算機(jī)教育,2009(7):39-41.
Research on Exquisite Course of Operating System in NWPU
GU Jianhua, ZHOU Xingshe, ZHANG Yu
(School of Computer Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)
藥物分析實驗：每一個實驗小組將提取所得的藥材浸膏經(jīng)高效液相色譜儀進(jìn)行測定，利用歸一化法確定提取產(chǎn)品的純度及其他雜質(zhì)含量，同時學(xué)習(xí)使用精密儀器檢測的方法和原理，如果產(chǎn)品純度不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生就重新回到中藥化學(xué)實驗室進(jìn)行重結(jié)晶操作，直到提取的產(chǎn)品純度及各有關(guān)物質(zhì)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。中藥制劑實驗：提取的藥材浸膏和輔料按照一定的處方做成滴丸，并進(jìn)行外觀形狀和重量差異檢查。中藥藥理實驗：通過中藥制劑實驗制得的滴丸，來到藥理實驗室在動物體內(nèi)進(jìn)行測試，學(xué)習(xí)動物給藥、取血、解剖等操作以及檢測流程，利用實驗原始數(shù)據(jù)制作藥時曲線，確定半衰期、血藥濃度等。通過這樣的綜合性實驗，一個中藥研發(fā)的各個過程分別貫穿在每個基礎(chǔ)學(xué)科的實驗中，中藥炮制、中藥化學(xué)、中藥制劑及藥物分析、中藥藥理這五門實驗課程有效融合，學(xué)生切身學(xué)習(xí)和體會了藥物研發(fā)的基本流程，又在實驗過程中掌握了各種基本操作、儀器使用和數(shù)據(jù)處理。學(xué)生在參與的過程中積極思考，培養(yǎng)了科研思維和綜合能力，取得了很好的教學(xué)效果。
開展設(shè)計性實驗項目。關(guān)于設(shè)計性實驗項目，學(xué)生可以自行分組，自選題目，前期讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)或者去圖書館查閱大量的相關(guān)文獻(xiàn)資料，自己獨(dú)立設(shè)計完整的實驗方案。指導(dǎo)老師再組織學(xué)生對該方案的可行性、科學(xué)性、操作難易、注意事項等問題展開討論，學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果反復(fù)修改方案，最終確立最佳的實驗方案。然后學(xué)生進(jìn)入實驗室獨(dú)立操作，從準(zhǔn)備實驗開始就由學(xué)生自己動手，包括前期的配置溶液、挑選儀器到每一個實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等等。在實驗過程中，指導(dǎo)老師主要起監(jiān)督和引導(dǎo)的作用，可以對實驗方案提建議，但是要由學(xué)生自己分析和下結(jié)論，這種設(shè)計性實驗?zāi)軌蚯袑嵟囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神以及分析問題和解決問題的能力。開展仿真實驗教學(xué)。隨著計算機(jī)技術(shù)的普及和迅猛發(fā)展，給中藥學(xué)實驗教學(xué)帶來了新的機(jī)遇。
目前，有些學(xué)校已開發(fā)出中藥制藥仿真實訓(xùn)操作、制劑生產(chǎn)質(zhì)量管理實訓(xùn)等教學(xué)軟件，采用視頻、圖片、動畫等方式介紹部分中藥劑型的生產(chǎn)操作流程，以及制藥設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、車間設(shè)計規(guī)范和GMP要求。目前筆者所在學(xué)校的中藥制藥技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)團(tuán)隊開發(fā)出的中藥制藥仿真實訓(xùn)操作系統(tǒng)軟件，學(xué)生上課地點(diǎn)在電腦機(jī)房，可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊進(jìn)入中藥注射劑生產(chǎn)模擬操作系統(tǒng)，觀看全部的注射劑生產(chǎn)過程。這種網(wǎng)絡(luò)仿真實驗教學(xué)，可以彌補(bǔ)實驗設(shè)備、實驗場地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的不足，豐富實驗資源，也使學(xué)生對生產(chǎn)操作流程有了更直觀的認(rèn)識，為他們以后進(jìn)入企業(yè)實習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
建立完善的實驗課程評價體系。目前傳統(tǒng)的實驗成績考核多以學(xué)生上交的實驗報告為主，忽視了對學(xué)生動手操作能力和創(chuàng)新能力的評價。改革后實驗教學(xué)考核可以分為兩個方面：一是平時成績，包括實驗積極主動性、實驗課堂紀(jì)律、實驗操作的規(guī)范度、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗報告書寫和實驗成敗等。二是考試成績，包括實驗理論考試成績和實驗操作考試成績。實驗理論考試主要涉及一些實驗室的安全守則、實驗儀器名稱及使用注意事項等；實驗操作考試可以采用抽簽、單人考、現(xiàn)場操作、現(xiàn)場打分的模式，這種考評機(jī)制能夠調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生高度重視實驗課。
實驗教師是實驗室的主體，在教書育人、資源配置、管理協(xié)調(diào)、對外服務(wù)等方面起著理論教師不可替代的作用。實驗教師除了具有扎實的專業(yè)知識外，還應(yīng)掌握現(xiàn)教育新知識，具有開拓創(chuàng)新能力。因此，有必要對實驗教師定期開展培訓(xùn)，以適應(yīng)教學(xué)改革的不斷需要?？梢越嶒炄藛T的在崗培訓(xùn)及深造機(jī)制，有計劃、有步驟地派出業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)、愛崗敬業(yè)的實驗教學(xué)人員進(jìn)修學(xué)習(xí)，可以參加學(xué)習(xí)研討班、到兄弟院校聽課學(xué)習(xí)，也可以到企業(yè)掛職鍛煉。
學(xué)校也可以引進(jìn)高級技術(shù)人才，如引進(jìn)知名藥廠的工程師，加強(qiáng)生產(chǎn)性、實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于提高實驗教學(xué)的應(yīng)用性。學(xué)校可以定期與相關(guān)供應(yīng)廠商聯(lián)合舉辦新型儀器設(shè)備講座、大型儀器設(shè)備展覽或其他形式的業(yè)務(wù)培訓(xùn)班。
實驗教師通過不斷開闊眼界，提高對新型儀器設(shè)備的使用能力，可以在工作中及時排除儀器故障，提高儀器設(shè)備的使用率和完好率。學(xué)校還應(yīng)該鼓勵實驗教師積極與企業(yè)建立校企合作項目，或者參與到理論教師的課程改革和課題組科研項目中，通過實踐和理論的融會貫通，使實驗教師的工作能力有所提高。學(xué)校還應(yīng)該在職稱評定、工作量考核方法等方面對實驗教師采取鼓勵性的優(yōu)惠政策，使實驗教師的工作更加受到重視。
通過對中藥學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)行以上幾方面的改革，改善教與學(xué)的效果，提高教與學(xué)的效率，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新。實驗教學(xué)工作作為教學(xué)改革的一個重要組成部分日益受到重視，我們力求在發(fā)展中不斷探索，不斷創(chuàng)新，將實驗教學(xué)推向一個新水平，從而培養(yǎng)出更加優(yōu)秀的具有實踐和創(chuàng)新的高素質(zhì)藥學(xué)人才。
作者：李博朱俊訪單位：廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院
【關(guān)鍵詞】計算機(jī) 實驗課 教學(xué)細(xì)節(jié)
【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）08-0224-01
對高職院校來說，計算機(jī)學(xué)科的課程教學(xué)目標(biāo)重點(diǎn)應(yīng)定位在培養(yǎng)學(xué)生技能操作、實踐應(yīng)用能力方面，所以對于計算機(jī)課程的教學(xué)，任課老師更應(yīng)注重學(xué)生技能的培養(yǎng)，教學(xué)更要加強(qiáng)針對性和實戰(zhàn)性。目前很多高職院校意識到這一點(diǎn)，對計算機(jī)課程實現(xiàn)了教學(xué)改革，加大實驗課在教學(xué)計劃中的時間比例，甚至加大實驗室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，使用全機(jī)房式教學(xué)，這一舉措起到了舉足輕重的作用。
對于計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來講，一門課程學(xué)得好不好，很大程度上取決于實驗課堂上對知識點(diǎn)的掌握程度和實際操作能力；對于老師來講，一門課程受不受歡迎，很大程度上也取決于老師對實驗課堂組織及教學(xué)過程，如果能把實驗課堂組織規(guī)劃好，將大大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，本人結(jié)合自己多年來在計算機(jī)教學(xué)中的實驗課程實踐經(jīng)歷，來和各位老師探討一下計算機(jī)實驗課程中要注意的六個細(xì)節(jié)問題。
細(xì)節(jié)一：教材內(nèi)容巧處理。實驗課程的計劃是計算機(jī)課程的實驗上機(jī)的總體安排，大部分計算機(jī)專業(yè)教材書在征訂時都帶有配套的實驗實習(xí)指導(dǎo)書，由于教材版本的層出不窮，各院校機(jī)房軟件環(huán)境各不相同，每位老師所帶學(xué)生的專業(yè)不同，加之計算機(jī)驚人的發(fā)展速度，任課老師在教學(xué)過程中不能一味搞“拿來主義”，而是要結(jié)合實際情況作一些合理的調(diào)整。這樣就需要老師自己動手編寫切實可行的實驗課計劃及實驗課大綱，除了總體的實驗課計劃外，對于每一次的上機(jī)實驗課還要編寫詳細(xì)的實驗大綱，做到實驗任務(wù)更加細(xì)化更加明確化。
細(xì)節(jié)二：軟硬設(shè)施提前備。提前做好實驗室軟硬環(huán)境的準(zhǔn)備工作，是充分保證實驗課正常上課的前提條件，更是提高實驗課教學(xué)效果的重要手段。
硬件環(huán)境。比如：機(jī)房里計算機(jī)的數(shù)量和座位是否能滿足學(xué)生上機(jī)的需要，計算機(jī)及有關(guān)外部設(shè)備是否都能正常運(yùn)行，教學(xué)中所需的一些輔助教學(xué)設(shè)備是否能滿足上機(jī)實驗的要求。在條件允許的情況下，加大實驗室設(shè)備的更新?lián)Q代將大大有利于實踐教學(xué)。
軟件環(huán)境。比如每一次實驗課所需要的操作系統(tǒng)軟件、高級語言環(huán)境、相應(yīng)的應(yīng)用軟件和輔助教學(xué)軟件是否安裝好，是否能正常運(yùn)行，預(yù)先都要調(diào)試好隨時可供使用；包括中途換機(jī)房上課或是換他班上課，重啟系統(tǒng)等細(xì)節(jié)的動作，都可以起到增加課堂效率的作用。
細(xì)節(jié)三：固定座位養(yǎng)習(xí)慣。有這樣一種現(xiàn)象：學(xué)生一到機(jī)房上實驗課，人就放松了，顯得有些過分隨意，完全沒有課堂教學(xué)里的那種嚴(yán)肅感。大多數(shù)學(xué)生到機(jī)房上課往往習(xí)慣于亂座，實驗過程中還喜歡亂竄，這些都是明顯缺乏紀(jì)律性的表現(xiàn)。所以，每學(xué)期的第一次課我總是會給學(xué)生安排好座位并要求固定下來，這個細(xì)節(jié)很有用，有利于學(xué)生良好行為習(xí)慣的培養(yǎng)。固定座位有很多好處，可以增強(qiáng)學(xué)生上課的紀(jì)律感，增強(qiáng)學(xué)生愛護(hù)機(jī)器的責(zé)任感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，同時也更方便老師按花名冊給出成績和考勤。
細(xì)節(jié)四：實驗任務(wù)巧定量。實驗課一開始，老師就要向?qū)W生指出本次實驗課的目的和要求，指明實驗內(nèi)容和需要注意的事項，對實驗中的重難點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)生可能出現(xiàn)的常見問題要給予必要的提示和說明，讓學(xué)生做到心中有數(shù)，尤其是實驗任務(wù)一定要巧定量。實驗任務(wù)過多過重，學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成不了，會在很大程度上挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，時間久了學(xué)生就會出現(xiàn)厭學(xué)情緒；實驗任務(wù)過少，學(xué)生很短時間內(nèi)很容易地就完成了實驗任務(wù)，一部分學(xué)生就會顯得無所事事，一部分學(xué)生完成任務(wù)就會做其他與學(xué)習(xí)無關(guān)的事情，課堂紀(jì)律很容易被破壞。所以，我的做法是：靈活布置實驗任務(wù)，對于學(xué)習(xí)效果好的班級題量相應(yīng)會重，對于基礎(chǔ)差些的班級實驗任務(wù)做到分層次，分成必做題和附加題兩部分，這樣可兼顧到各層次的同學(xué)，又在一定程度上激勵了學(xué)生你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍；老師在實驗課堂上運(yùn)用好時間催促，提醒學(xué)生某一時間應(yīng)該做到哪一個小題，讓學(xué)生在整個課堂上充滿了緊張感，這種做法效果非常實用。
細(xì)節(jié)五：小老師起大作用。一個班級中，一堂實驗課中，總會有一部分同學(xué)作業(yè)完成得非常好。我會在第一時間把作業(yè)完成得又好又快的同學(xué)名字公布出來，在同學(xué)們中間也起到了榜樣的作用。同時把這一部分同學(xué)充分調(diào)動起來，讓他們協(xié)助老師完成上機(jī)過程中的巡查指導(dǎo)，這樣一方面協(xié)助了老師輔導(dǎo)答疑，更重要的是在相當(dāng)大程度上增強(qiáng)了學(xué)生的自信心和成就感，這對學(xué)生是一種最好的肯定。另外值得提一下的是：計算機(jī)教學(xué)中也要注意學(xué)生意志品質(zhì)能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作的能力的思考的意識。有些學(xué)生缺乏獨(dú)立完成任務(wù)的意識，遇到一點(diǎn)小困難就求助于同學(xué)或老師，更有的學(xué)生則心甘情愿放棄操作，坐在那里看別人完成。這就是明顯的意志品質(zhì)不強(qiáng)的表現(xiàn)，時間久了學(xué)生容易養(yǎng)成一種依賴心理，學(xué)習(xí)興趣下降，學(xué)生動手能力的培養(yǎng)也產(chǎn)生了一定影響。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；虛擬化；實驗教學(xué)平臺
一、概述
計算機(jī)編程類課程是理工類專業(yè)的典型課程，具有實驗要求高、環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)?；诰W(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)實驗平臺已在國外高水平大學(xué)的理工科教學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果，其必將成為國內(nèi)大學(xué)理工科課程教學(xué)改革的探索方向。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以為學(xué)生提供一種全新的學(xué)習(xí)模式，滿足學(xué)生隨時隨地學(xué)習(xí)的需求。在國外，網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)正處在快速發(fā)展的階段，以MOOC為代表的大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程已從北美洲、歐洲傳播到亞洲、南美洲、非洲及大洋洲。國外一些高校借助虛擬化及云技術(shù)也搭建了自己的計算機(jī)科研實驗平臺，如Grid5000、PlanetLab及DAS-4等。通過平臺搭建，教學(xué)實驗資源的提供和使用方式發(fā)生了巨大的變化，形成了橫跨多個資源節(jié)點(diǎn)、對用戶透明的實驗環(huán)境。
二、當(dāng)前存在的問題
國內(nèi)高校目前的計算機(jī)類編程實驗大多還是以單機(jī)操作為主，許多高校計算機(jī)實驗教學(xué)管理還沒有完全實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，導(dǎo)致實驗教學(xué)的組織、實施、質(zhì)量管理過程中存在很多不盡人意的問題，影響實驗教學(xué)的順利進(jìn)行。
另外，實驗環(huán)境不同，編譯結(jié)果也是千差萬別。實驗報告大多是紙質(zhì)手寫，學(xué)生把大量精力浪費(fèi)在抄寫代碼的過程中。此種形式也給教師審核帶來很大不便，使其無法把精力全部放在實驗教學(xué)上。
三、虛擬化實驗教學(xué)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的整體方案將部署在VMware vSphere平臺上，其中包含以下三大方案：
1.MOOC教學(xué)板塊。
在線上播放課件，以網(wǎng)絡(luò)為依托，應(yīng)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過多媒體教學(xué)信息的收集、傳輸、處理和共享實現(xiàn)教育教學(xué)目標(biāo)。如可以將課堂視頻、課外習(xí)題、課堂講義等資源傳輸?shù)浇K端供學(xué)生自主選擇，自主學(xué)習(xí)。
2.基于Docker容器技術(shù)的在線實驗環(huán)境。
所使用的環(huán)境結(jié)構(gòu)基于Docker容器技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)的使用環(huán)境，用戶的所有操作僅限于最上層的操作界面。此外，不同用戶共享除用戶層以外的其他層，類似應(yīng)用于沙盒和還原中的技術(shù)，不同實驗會有不同的材料層。
3.Online Judge在線評測。
Online Judge采用模塊化分層設(shè)計，各個模塊之間相互高度解耦，并相互隔離，保證其可用性及安全性。操作系統(tǒng)選用Linux操作系統(tǒng)，Web部分采用普通Web方案。判題部分是整個Online Judge網(wǎng)站的核心所在。把判題部分單獨(dú)抽出來組成一類服務(wù)，便于隨時通過增加判題節(jié)點(diǎn)加快判題的速度。Web端發(fā)送判題的請求給RabbitMQ等消息隊列，每一個判題節(jié)點(diǎn)就是一個worker，這樣可以增加判題節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。判題核心就是編譯、運(yùn)行用戶提交的代碼程序，通過設(shè)置時間、內(nèi)存等限制，對ptrace進(jìn)行監(jiān)控，對系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行限制，解決安全性問題。
四、安全性問題
1.時間、資源的限制。
使用rlimit控制內(nèi)存，方便在運(yùn)行結(jié)束后獲得內(nèi)存使用情況的數(shù)據(jù)。使用rlimit進(jìn)行CPU時間控制，但其只能控制CPU時間，不能控制實際運(yùn)行時間，所以需要額外添加alarm進(jìn)行實際時間的限制。文件句柄同樣通過rlimit實現(xiàn)，以保證程序不要打開太多文件。如果可行的話，最好還是使用stdio然后管道重定向，完全禁止程序的文件IO操作。
2.訪問控制。
通過chroot建立一個jail，將程序限制在指定目錄中運(yùn)行。由于是比賽程序，使用的動態(tài)鏈接庫很有限，所以直接靜態(tài)編譯。
3.嘞蘅刂啤
監(jiān)控程序使用root權(quán)限運(yùn)行，完成必要準(zhǔn)備后fork并切換為受限用戶運(yùn)行程序。
4.系統(tǒng)調(diào)用控制。
監(jiān)控所有的系統(tǒng)調(diào)用，運(yùn)用白名單+計數(shù)器過濾。
五、結(jié)論
本文研究了當(dāng)前編程實驗教學(xué)方式存在的不足，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，探究了新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)模式和方法，構(gòu)建了一個以實踐性教學(xué)思想為指導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，為教學(xué)提供了資源性支持、交互性支持和管理性支持，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供良好的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)實驗環(huán)境，同時也可以幫助教師搭建學(xué)習(xí)環(huán)境，指導(dǎo)學(xué)習(xí)過程，監(jiān)控學(xué)習(xí)狀態(tài)，了解教學(xué)反饋和開展教學(xué)評價。
參考文獻(xiàn)：
