時間：2022-04-24 16:43:10
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇操作系統實驗報告，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
實驗報告格式實驗名稱
要用最簡練的語言反映實驗的內容。如驗證某程序、定律、算法，可寫成"驗證×××";分析×××。
學生姓名、學號、及合作者
實驗日期和地點(年、月、日)
實驗目的
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的理解，在實踐上，掌握使用實驗設備的技能技巧和程序的調試方法。一般需說明是驗證型實驗還是設計型實驗，是創新型實驗還是綜合型實驗。
實驗原理
在此闡述實驗相關的主要原理。
實驗內容
這是實驗報告極其重要的內容。要抓住重點，可以從理論和實踐兩個方面考慮。這部分要寫明依據何種原理、定律算法、或操作方法進行實驗。詳細理論計算過程。
實驗步驟
只寫主要操作步驟，不要照抄實習指導，要簡明扼要。還應該畫出實驗流程圖(實驗裝置的結構示意圖)，再配以相應的文字說明，這樣既可以節省許多文字說明，又能使實驗報告簡明扼要，清楚明白。
實驗結果
實驗現象的描述，實驗數據的處理等。原始資料應附在本次實驗主要操作者的實驗報告上，同組的合作者要復制原始資料。
對于實驗結果的表述，一般有三種方法:
1. 文字敘述: 根據實驗目的將原始資料系統化、條理化，用準確的專業術語客觀地描述實驗現象和結果，要有時間順序以及各項指標在時間上的關系。
2. 圖表: 用表格或坐標圖的方式使實驗結果突出、清晰，便于相互比較，尤其適合于分組較多，且各組觀察指標一致的實驗，使組間異同一目了然。每一圖表應有表目和計量單位，應說明一定的中心問題。
3. 曲線圖
應用記錄儀器描記出的曲線圖，這些指標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
根據相關的理論知識對所得到的實驗結果進行解釋和分析。如果所得到的實驗結果和預期的結果一致，那么它可以驗證什么理論?實驗結果有什么意義?說明了什么問題?這些是實驗報告應該討論的。但是,不能用已知的理論或生活經驗硬套在實驗結果上;更不能由于所得到的實驗結果與預期的結果或理論不符而隨意取舍甚至修改實驗結果，這時應該分析其異常的可能原因。如果本次實驗失敗了，應找出失敗的原因及以后實驗應注意的事項。不要簡單地復述課本上的理論而缺乏自己主動思考的內容。
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。
結論
結論不是具體實驗結果的再次羅列，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，是從實驗結果中歸納出的一般性、概括性的判斷,要簡練、準確、嚴謹、客觀。
實驗報告范文1一、實驗目的及要求：
本實例的目的是設置頁面的背景圖像,并創建鼠標經過圖像。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內部局域網，并且接入國際互聯網。
2、安裝windows xp操作系統;建立iis服務器環境，支持asp。
3、安裝網頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網頁設計軟件;
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
設置頁面的背景圖像,并創建鼠標經過圖像。
四、實驗方法與步驟
1) 在“頁面屬性”對話框中設置頁面的背景圖像。
2) 在頁面文檔中單擊“”插入鼠標經過圖像。
五、實驗結果
六、討論與結論
實驗結束后我們可以看到頁面的背景變成了我們插入的圖像，并且要鼠標經過的時候會變成另一個圖像，這就是鼠標經過圖像的效果。當然這種實驗效果很難在實驗結果的截圖里表現出來。這個實驗的關鍵在于背景圖像的選擇，如果背景圖像太大不僅會影響網頁的打開速度，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、實驗目的及要求：
本實例是要創建邊框為1像素的表格。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內部局域網，并且接入國際互聯網。
2、安裝windows xp操作系統;建立iis服務器環境，支持asp。
3、安裝網頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網頁設計軟件;
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”設置為“1”。
2) 選中插入的表格，將“背景顏色”設置為“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”設置為“白色”(#ffffff)。
4) 設置完畢，保存頁面，按下“f12”鍵預覽。
五、實驗結果
1 概述
《操作系統》課程是計算機及相關專業的核心基礎課，該課程不僅要求學生較好地掌握理論基礎，而且要求培養學生良好的課程實踐能力。由于該課程的內容比較抽象、深奧，并且課程實驗難做，實驗效果不明顯，所以，該課程的實踐環節在很多學校成為擺設，有的學校干脆去掉實踐環節。然而，實踐教學又是本門課的重要組成部分，實踐教學對于學生理解和掌握操作系統的基本原理和方法，為今后從事系統程序設計，并發程序設計，多用戶環境應用程序設計打下堅實的基礎。所以，本門課不但必須包含實踐內容， 而且還應該加強，使之能更好地輔助課堂教學。[1]
2 《操作系統》實踐環節的運作情況
經過對各高?！恫僮飨到y》實踐教學的調查，《操作系統》實踐部分的開設形式主要有以下四種：
2.1 驗證操作系統部分功能的實驗
這種實驗方式最簡單，主要思路是，以某個實際的商業操作系統為實驗環境，學生可以嘗試執行操作系統提供的某些功能，能力更強的學生還可利用操作系統提供的系統調用函數編寫、運行程序，以改進功能。通過這兩種方式，學生可體驗操作系統原理在實際商用操作系統中是如何工作的。
這種方式的特點是，學生不必編寫操作系統功能實現的代碼，對完全理解操作系統的內涵意義不大。
2.2 模擬經典算法的實驗
這是比較常見的一種實驗方式。其執行過程是，由教師選取操作系統中的一些經典算法，如讀者-寫者問題，電梯算法，讓學生使用其熟悉的編程語言（如：C語言、C++語言）來實現算法。
該方式與程序設計課程的上機環節相似，這有助于學生理解《操作系統》的理論和技術，但是，這種方式由于缺乏訓練學生對操作系統完全性的把握，達不到培養學生完整掌握操作系統的目的。
2.3 替換實際操作系統的主要模塊
這種方式對學生的編程能力要求較高。其執行過程是，以開源的操作系統為平臺，要求學生選取其中的主要功能模塊，并對其進行替換及擴展。然而，開源的操作系統一般比較龐大，結構環境復雜，對師生的要求很高，一般高校實施的效果不好，最終只有小部分學生達到實驗目的，學生的受益面不大。[3]
2.4 設計一個操作系統雛形
這種方式的執行過程是，教學中可選取一個包含簡單內核的教學操作系統，讓學生逐步改進、擴展其功能；或者干脆讓學生設計一個全新的操作系統雛形，該雛形包含操作系統的基本內核功能，如處理機管理、進程管理、內存管理、設備管理、文件管理功能。
該方式與課程實驗教學目標一致，理論上比較理想，但在實際的執行過程中，由于操作系統是一個大型的系統軟件，其設計、結構相當復雜，因此這種方式實施起來難度很大。
3 在教學操作系統GeekOS上完成實驗教學
由于一般的商業操作系統設計復雜，結構龐大，學生規定課時內很難全面掌握，同時，這些操作系統已經非常成熟，差不多實現了全部功能，學生沒有多少新的工作可做。所以，設計一個基于教學操作系統的實踐教學平臺顯得尤為迫切和必要。
3.1 教學操作系統的分類
教學操作系統有兩大類：一類是針對RISC結構MIPS處理器的，例：Nachos；另一類是針對CISC結構的X86通用處理器的，例：Minix、 GeekOS。
3.2 GeekOS操作系統概述
最通用的處理器是CISC結構的X86通用處理器。它是一個用C語言開發的操作系統，學生可以在Linux或UNIX環境下對其進行功能擴充，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語言標準字符串函數頭文件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。包含系統內核源代碼，用戶修改GeekOS系統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測試文件系統的。
3.3.2七個項目的功能
project0：在該項目中，要求學生實現一個內核級的I/O進程，該進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生了理解GeekOS的編譯、鏈接和運行，明白計算機系統是如何啟動的。
project1：在該項目中，要求學生熟悉可執行鏈接文件（ELF）的格式，并通過編程程序來分析該文件，同時將分析結果送到加載器。該項目的目的是讓學生理解ELF文件的結構，使學生掌握如何加載和運行可執行文件。
在提供的GeekOS內核系統的基礎上，為學生設計了7個由易到難的設計項目用于GeekOS的改進。這些項目分別涵蓋了操作系統內核的各個基本模塊：系統啟動，進程管理，存儲管理，文件系統，訪問控制以及進程間通信。7個項目都規定了改進的目標，并提供了一些設計指導性的意見，但沒有提供源代碼，所以學生首先必須熟悉GeekOS的基本工作原理，才能開展各個項目的設計與實現。
project2：在該項目中，要求學生編程來支持用戶態進程，這種支持包括初始化用戶態進程空間、初始化用戶進程空間、切換用戶進程、導入用戶程序。該項目中，計算機存儲分配方式還是采用段式分配。該項目實現后，學生就可以使用GeekOS提供的命令行解釋器Shell運行一些命令來執行PFAT文件系統內的用戶測試程序。
project3：在該項目中，要求學生改進GeekOS的調度程序，實現基于4級反饋隊列的調度算法（初始GeekOS系統僅提供了FIFO進程調度算法），并實現信號量，支持進程間通信。
project4：在該項目中，要求學生編程實現分頁虛擬存儲管理，以替代前述項目中一直采用的段式存儲管理。學生實現分頁式虛存管理以后，系統在內存不足時，就可以將部分內存頁面調出送到硬盤，以緩解內容壓力，實現虛擬存儲技術。
project5：在該項目中，要求學生實現GOSFS文件系統，該文件系統采用虛擬文件系統，可加載不同的文件系統，PFAT只讀文件系統是默認加載的文件系統。該項目的目的是要實現一個多級目錄的、可讀寫的文件系統。
project6：在該項目中，要求在文件系統中新增一個訪問控制列表，并使用匿名半雙工管道實現進程間通信。
4 《操作系統》實踐環節的考核
《操作系統》實踐環節的考核非常重要，好的考核將激勵學生努力學習，達到實驗效果，辦法如下：
1）教師制定實驗報告格式和要求，教師對學生完成的實驗報告的作檢查和評價；
2）對設計性實驗，要求學生回答并作出評價，回答的問題主要有：闡述解決該問題的算法思想、所使用的數據結構是如何設計的、使用的測試用例是如何選取和設計的、算法性能怎么樣。
3）對一些學生能實現的算法，要求學生上機演示，教師在其演示期間可提問并作評價：主要程序代碼的含義，分析及解釋運行結果。[4]
關鍵詞：創新驅動；操作系統；實驗教學；改革
中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1671-0568（2012）11-0116-03
一、引言
操作系統是計算機專業重要的核心課程，是一門理論性和綜合性較強的學科，該課程的理論學習是理解計算機系統工作、用戶與計算機系統交互和設計開發應用系統等基本知識結構的重要途徑，而其實驗教學則是學生得以深入理解和驗證課堂教學內容的直接和有效手段。
操作系統實驗教學能強化學生加深理解操作系統的概念、原理、組成等基本知識，能拓寬學生編程思路，培養動手操作能力與分析綜合能力，所以實驗教學的質量將直接影響學生的實踐能力、創新能力、合作能力等。[1]在創新驅動戰略的指引下進行操作系統實驗教學的改革，面向市場不斷創新實驗教學的各項機制，提高學生的創新能力和實踐能力，使實驗教學、人才培養和服務社會有機融合、協同發展，培養更符合就業市場對計算機類技術應用型需求的人才。
二、操作系統實驗教學現狀及存在的問題
1.實驗教學的重視度不夠
在教育教學中，大多數的實驗教學往往附屬于理論教學，對學生的實驗能力和創新精神的培養不夠重視。而學生在實驗環節中過于隨意，學習紀律渙散，遲到、早退、曠課、請假等情況屢見不鮮。由于實驗教學落不到實處，導致學生動手實踐能力薄弱，創新能力差，缺乏適應企業需求的專業知識和實踐能力，造成了學生就業困難的局面。
2.實驗教學內容設置問題[2]
操作系統課程的實驗教學內容主要是圍繞教材中的主要算法進行驗證性的實驗，但是僅僅靠這幾個算法很難讓學生直觀地理解眾多抽象的概念，且學生在這些實驗中學習的方法和技能并不能應用到實際項目開發中去，實驗成為一種形式，理論與實踐脫離嚴重。
3.實驗教學平臺的選擇問題[1,2]
操作系統課程的實驗教學環境選擇較難，大部分的教材都是以Unix系統為例，但是Unix安裝成本較貴，不太適宜用于學生實驗。Windows系統是學生較為熟悉的操作系統，但是其大部分源代碼不對外公開，學生實驗時無法深入到操作系統內部進行學習和探究，不利于學生對操作系統的工作原理的理解。選用Linux作為實驗操作系統，又因為學生對Windows系統較為熟悉，大部分沒有接觸過Linux系統，思維定勢難免會給學習和認知帶來難度，因而也限制了學生對操作系統工作原理的理解和創新能力的培養。
4.實驗教學類型和手段的單一[3]
目前的實驗教學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，學生完全按照教師的意圖進行實踐操作，缺乏自己的思考和創新過程。實驗教學沒有發揮其應有的作用，還直接影響到學生的學習興趣和積極性，也因此使學生的創新思維和能力的培養和提高受到了限制。
5.缺乏高水平的、雙師型的實驗教學師資隊伍
高校教師大多是從學校到學校，缺乏校企溝通的理念和環境，缺乏企業工程化的實踐工作經驗，因而無法保證對學生的操作技能進行有效的指導，直接影響實踐教學的效果和應用型人才的培養。
針對上述操作系統實驗教學的現狀，筆者結合學校“第四批精品課程立項項目”――計算機操作系統課程建設中的實驗教學的改革實踐，提出了創新驅動戰略下實驗教學體系改革的思路以及一些具體的措施。
三、創新驅動戰略下實驗教學改革思路
1.推進產學研合作，構建實驗教學改革的條件
建立產學研技術創新戰略聯盟，為實驗教學體系結構的改革提供有力的支持。具體包括兩個方面的創新工作：
（1）創新制度建設，搭建高校和企業合作的外部環境。建立高校教師到企業掛職制度，改善教師的專業知識結構，通過結合技術創新的實踐，提高專業技能、積累經驗，從創新過程中加深教師對產業的認知。同時建立流動編制，從企業聘請集工程理論與技術專長為一體的工程師進行實驗指導，并在制度上促進這一機制的形成。這種制度建設的改革，培養了高素質的、“雙師型”實驗師資隊伍，使實驗教學教師的知識結構與時俱進，從而保證了實驗教學的質量。
（2）創新科研思路，將實驗教學與科研進行有機融合，促進產學研合作機制的可持續發展。以科技或市場為驅動，加強與企業的聯系，主動找準企業的關鍵點和興趣點，建立以企業需求為導向的科研項目。同時將科研與實驗教學相結合，以綜合性的工程實踐項目為主線，圍繞綜合實踐項目內容將項目模塊化，按照操作系統功能的五大模塊：進程管理模塊、存儲管理模塊、文件管理模塊、設備管理模塊、網絡管理模塊分配到實驗教學內容各環節中，從而將實驗教學與科研實現有機的融合。在提高教師的科研水平和業務水平的同時，實驗教學的效果和質量得到了顯著提高，實驗教學內容也更加貼近了產業技術對人才的需求。
2.創新實驗教學過程，分層次教學，逐步培養學生的學習能力
單一的驗證型實驗教學并不適合培養學生的獨立設計能力和綜合運用知識的能力，所以要創新實驗課程內容，精簡基礎和驗證性實驗，增加模擬設計性、規劃研究性和開放性的實驗，使實驗教學內容的層次分明。
在不同階段實施不同的實驗內容和形式，讓實驗教學循序漸進完成，以達到最佳實驗效果。具體實驗教學過程為：
（1）認知學習實驗階段。這種實驗主要是驗證型實驗，包括基本的應用級和系統管理級的實驗。如，操作系統的安裝、文件操作等，實驗中以教師輔導為主，教會學生如何安裝虛擬機、如何加載虛擬機鏡像、熟悉操作系統各項功能、掌握文件操作命令等。
（2）設計性實驗階段。以學生自學為主，學生自己編程模擬實現操作系統的某些功能模塊。主要的實驗有：動態優先權進程調度算法、時間片輪轉調度算法、頁面置換算法等。當學生遇到問題時，并不直接替他們排除故障，而是提出產生故障的幾種可能性，鼓勵學生提出問題和不同的見解并自行加以解決。例如，在動態優先權進程調度算法設計實驗中，學生的設計思路不明確時，可從幾個方面來幫助他們理清思路：是否考慮了進程的阻塞時間、在運行進程已占用CPU時間以達到所需運行時間時是否進程還未到達，等等，提出多種可能的情況，讓學生自行思考、設計并解決問題。
（3）研究創新性實驗階段。在進行設計性實驗后，學生已經從書本逐步走向實踐，消除了對編寫軟件系統的心理障礙，提高了編程水平。此階段是以提高素質為主，激發學生創新思維能力，強調的是主動研究式的實驗學習過程?？蛇x的實驗內容較多，如進程創建、內存分配、文件的讀/寫等，教師給出其中較為有意思部分的源代碼，要求學生閱讀，然后讓學生在此基礎上自行提出課題和基本思路，并利用圖書館、網絡等查找相關資料后獨立完成。學生在這種研究性學習過程中主動獲取知識，開動腦筋進行課題的思考和設計，因而有效地培養了學生的創新精神和實踐能力。
（4）開放性實驗階段。[4]最后，安排學生進行開放性實驗，培養學生的主體作用和主動學習能力?？勺寣W生自成小組，在虛擬機平臺上，從裸機開始，通過實例利用匯編與C語言編寫一個小型的操作系統的框架，包括處理機管理、存儲器管理、文件管理和簡單的設備管理。團隊協作分析和設計仿真操作系統的架構和各項功能、制定實驗計劃、編寫代碼并注釋說明、分析實驗結果、撰寫說明書和實驗報告，最后由團隊統一提交。這樣的實驗有助于學生把握操作系統的精髓，真實地消化書本知識，同時培養和提高了學生自主學習能力、獨立思考的探索精神和團隊協作的能力。
3.創新實驗教學方法和手段，激發學生的興趣
在實驗中創新實驗教學方法和手段，使用多樣的教學方法和手段并靈活應用來提高學習的積極性、激發學習的興趣。
（1）借助合適的實驗平臺。在實驗教學平臺選擇上，采用的是在Windows操作系統上運行虛擬機方式，利用一些虛擬機軟件，如VisualPC，再運行Linux系統。通過學生較為熟悉的Windows操作系統的相關功能來對比學習Linux操作系統，這樣的實驗平臺更容易讓學生更易掌握和理解操作系統的工作原理。
（2）多媒體輔助實驗教學。利用多媒體技術為實驗教學提供交互式教學環境，讓學生清楚實驗的內容、重點、目的等，促進學生對知識的學習興趣和熱情。例如在銀行家算法實驗中，可以設計動態的場景，借助多媒體的應用，讓學生充分了解在該實驗中什么情況下會發生死鎖現象，又如何設計實現安全狀態來避免該現象的發生等。
（3）啟發式實驗教學。實驗教學中可采用啟發式的教學方法，加強學生對抽象知識的理解和掌握。例如在操作系統教學內容中有多處調度算法，如進程調度算法、虛擬內存的頁面調度算法、磁盤調度算法等，在實驗教學中可采用對比分析的啟發式教學方法，讓學生對不同內容的調度算法進行比較，從而對實現操作系統課程教學的目的起到很好的促進作用。
（4）案例驅動式實驗教學。實驗中通過具體案例來挖掘學生的創新潛能，要有意識地從應用及工程實踐的角度，用案例、項目的方式對實驗內容以多角度描述，然后讓學生在案例基礎上進行改進和創造。如，將開源操作系統Linux作為實例教學，引導和幫助學生進行深入分析，通過案例分析和“做中學”，使學生深刻理解操作系統中的原理和算法和實現技術，讓學生在內核中添加或修改功能。培養了學生的創新能力，同時也培養了學生對系統軟件進行分析、設計和開發的能力。
4.創新實驗教學考核評價模式
探索、創新更加合理的實驗教學考核評價模式，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，使得學生更加重視實驗教學；對不同階段的實驗題目設置一定的權重，學生根據能力選擇題目；深入學生實驗項目中，隨時提問，考察學生的學習態度、設計思路等；程序驗收時，抽選部分學生進行答辯，考核學生的學習效果；結合學生平時的各項表現，批改實驗報告，給出實驗教學最終成績。
四、結語
操作系統實驗教學活動可以幫助學生加深對操作系統原理和算法的理解和掌握，讓學生通過實驗過程體會到計算機軟硬件體系結構和操作系統的關系，以及計算機體系結構對操作系統發展的影響等。我們在學校立項的精品課程建設項目中，立足本校，更新實驗教學理念，深化實驗教學體系結構的改革，培養學生對技術發展的跟蹤意識，提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力，鍛煉他們的團隊協作精神，以達到與企業的無縫鏈接，為社會培養能適應市場需求的創新型與技能性的計算機專業技術人才。
參考文獻：
[1]孫述和等.操作系統實驗教學研究與探索[J].計算機教育,2010,(1).
[2]張其亮,韓斌.操作系統課程實驗教學改革探析[J].計算機教育,2010,(7).
1課程概述
“信息安全導論”是面向計算機科學與技術專業和網絡工程專業學員的一門專業技術課程。隨著部隊信息化建設的迅猛發展，部隊對信息系統的依賴日益加重，信息安全問題日益突出，因此在利用信息化提升部隊戰斗力的同時，必須研究信息安全的自身特點，尋找信息安全問題的解決之道。
本課程要求學員了解信息安全的重要性和復雜性、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。而實驗教學的主要目的是讓學員通過實驗能夠掌握基本的信息安全防護技能，了解系統存在的安全隱患，樹立牢固的安全意識，培養良好的安全習慣，另一方面提高實踐操作和應用能力。
課程的課內學時為32課時，課外學時即實驗學時為12學時。課程內容基本覆蓋了信息安全領域所涉及的主要分支和領域，共包括信息安全緒論、密碼學基礎、計算機系統安全、計算機網絡安全、計算機應用安全和信息系統安全工程六章內容。而課外實驗由于學時有限，只能在課程內容中進行適當的選擇。
2實驗教學內容選擇
由于時間有限，應該優先選擇最基本、最常用的安全技術方面的實驗，并按照所需技術水平的高低進行階梯式的安排。
根據這一原則在整個課程中計算機系統安全章節、計算機網絡安全章節中涉及的內容成為實驗內容安排的重點。
2.1計算機系統安全的實驗內容選擇
在計算機系統安全章節中的計算機操作系統的安全內容成為實驗內容的首選。計算機操作系統是應用軟件同系統硬件的接口，其目標是高效地、最大限度地、合理地使用計算機資源。沒有系統的安全就沒有信息的安全。操作系統作為系統軟件中最基礎的部分，其安全問題的解決最為關鍵。目前操作系統主要分為 Windows系列的操作系統和類Unix的操作系統。雖然這些操作系統符合C2級安全級別，即自主安全保護和受控存儲控制，但操作系統仍存在不少安全漏洞，而大多數惡意代碼正是針對操作系統存在的安全漏洞進行攻擊，因此導致出現很多安全問題。
為了讓學員了解操作系統存在的安全漏洞以及攻擊者入侵操作系統的手段，加強自身的安全意識，我們設計了一個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的安全管理配置操作來進行防范。在實驗內容中，我們選擇Windows 2000和Linux操作系統進行操作系統的安全管理配置操作的學習。
2.2計算機網絡安全的實驗內容選擇
在計算機網絡安全章節中防火墻技術、嗅探技術和VPN技術被選擇為實驗的內容。
許多來自網絡的遠程攻擊可以通過防火墻技術來進行防范。防火墻是在兩個網絡之間執行訪問控制策略的一組硬件和軟件系統，其目的是保護本地網絡的通信安全。使用防火墻進行網絡的安全防護是最常用的安全技術。據統計，全球接入因特網的計算機中有1/3以上處在防火墻保護之下。因此，理解防火墻的工作原理，并能根據定義的安全策略配置相應的安全規則是學習安全技術的一個重點。
嗅探技術主要通過將網卡設置為混雜模式來接收和分析所有經過網卡的數據包。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。通過學習嗅探器的使用，可以使學員們了解數據包的基本結構，從而加深對后階段實驗的理解，同時增強數據包在網絡上傳輸時需要安全保護的意識。
在學習嗅探器使用的實驗中，學員已經認識到數據包在網絡上傳輸的不安全性。而VPN技術是實現網絡安全傳輸的一種安全技術。VPN稱為虛擬專用網，它是在因特網上實現的一個專用網絡。由于利用VPN技術構建的虛擬網絡中數據包是加密傳輸的，從而能夠保證信息在網絡傳輸的機密性。通過學習VPN 服務的配置和連接的建立技術，可以加深學員對VPN技術的理解。
最后，學員通過學習本門課程不斷地提高自身信息安全技術水平，并按照如圖1的階梯式實驗內容的安排進行學習，能夠了解入侵操作系統的典型攻擊手段、掌握主流操作系統的安全管理配置操作、掌握防火墻的基本配置和使用、學會嗅探工具的使用和掌握VPN服務的配置和連接。
3實驗內容設計
根據圖1的安排，整個實驗課程的內容包括六個實驗。每個實驗所占課時為2個課時，為了讓學員們能夠在短時間達到實驗要求，實驗內容主要以驗證性的實驗為主，部分提高型的設計實驗為輔。驗證性的實驗內容的實驗步驟比較詳細，力爭學員在實驗課時間內完成所需實驗，而提高型的實驗內容用于部分感興趣的同學在課后進一步提高技術水平。
3.1Windows 2000漏洞入侵的實驗內容
操作系統存在許多安全漏洞如緩沖區溢出，很多攻擊都是針對這些漏洞進行的。此次實驗的操作系統選擇的是Windows 2000。實驗的主要目的是讓學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節，而是較高級的攻擊者采取的方法。 此次實驗的主要內容是設計兩個可驗證步驟的漏洞入侵過程，讓學員可以在實驗課時內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節。第二個實驗進一步提高學習內容，包括了安裝后門的環節。
3.2操作系統的安全配置實驗內容
針對攻擊者的攻擊，實際上可以通過對操作系統進行安全管理配置的操作來進行防范。操作系統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，但實驗的內容是相同的。每次的實驗內容包括三部分：系統用戶管理、系統服務管理和系統安全配置。
多用戶的操作系統通過將用戶進行分組的管理，每組賦予不同的權限，來限制用戶對系統資源的使用，從而防止非授權用戶進行非法操作。通過系統用戶管理的學習，學員不僅可以掌握如何增加和刪除用戶，而且還可以學會如何修改用戶權限。
由于針對操作系統的漏洞進行攻擊是攻擊者的主要手段，因此操作系統應遵循最小特權原則，盡可能關閉不需要的服務。通過系統服務管理，學員可以知道如何根據需求關閉特定的服務和端口。
為了防御攻擊，操作系統還可以進行專門的安全配置。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行日志記錄。系統管理員通過對日志記錄進行分析可以對攻擊者的攻擊行為進行事后追蹤。同時，管理員還可以發現攻擊者的不良企圖，從而加強對系統的防護。
3.3嗅探工具Sniffer的使用的實驗內容
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習典型嗅探器sniffer的使用了解數據包的結構，加深學員對后階段實驗的理解，并增強學員對數據包在網絡傳輸要進行保護的安全意識。
整次實驗包括如何利用嗅探器sniffer對報文進行捕獲、解碼和編寫報文的內容。其中報文捕獲和解碼是基本學習內容，而編寫報文為提高內容。
報文捕獲的實驗內容如下：
利用sniffer工具捕獲指定目標機發出的所有數據包。
利用sniffer分析捕獲的報文。讓學員兩人一組：一人在目標機上登錄某網站并輸入用戶名和密碼;一人捕獲其發出的數據包并分析出用戶名和密碼。
報文解碼的實驗內容包括熟悉各種協議報文結構并對捕獲的IP報文主要是報文頭部的各種信息進行分析。
編寫報文的實驗內容是利用sniffer提供的報文編輯功能，自行編寫一個IP報文并發送到合作伙伴的目標機上，并由合作伙伴捕獲進行分析。
3.4防火墻iptables的啟用與配置的實驗內容
使用防火墻是防范攻擊者攻擊的一種最常用的安全技術。此實驗的目的是通過啟動配置linux系統下的防火墻iptables，理解防火墻的工作原理，并能根據定義的安全策略配置相應的安全規則。
此次實驗需要兩臺機器，可驗證的實驗步驟如下：
(1) 一臺機器啟動防火墻iptables，充當服務器。
(2) 服務器清空防火墻的過濾規則表。
(3) 另一臺機器充當客戶機，使用掃描器nmap對服務器進行掃描，發現其開放的服務，并使用其提供的服務。
(4) 服務器配置報文過濾表使得客戶機不能訪問服務器提供的任何服務。
(5) 客戶機再次訪問服務器，已不能使用其提供的服務。
3.5VPN服務器配置與連接的實驗內容
VPN技術是在因特網上構建的虛擬專用網絡。它通過一套復雜的協議來保證數據包在網絡上進行安全的傳輸。此實驗的目的就是通過對學習VPN服務器的配置和連接建立來加深學員對VPN概念的理解。
實驗內容選擇學習VPN中最常用的一種訪問連接方式——遠程訪問連接方式。通過虛擬專用網的遠程訪問方式，VPN客戶端可以通過IP網絡(例如因特網)與充當VPN服務器的遠程訪問服務器建立虛擬點對點連接。這種方式最適用于公司內部經常有流動人員遠程辦公的情況。
可驗證的實驗步驟包括：
(1) 配置和啟動Windows 2000 Server下的VPN服務器。
(2) 授予用戶通過VPN連接服務器的權限。
(3) 授權用戶與VPN服務器建立VPN連接。
4教學效果
信息安全導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的效果。從提交的實驗報告來看，所有學員都在既定時間內完成了實驗規定的基本內容，而部分學員在課外時間完成了提高部分的內容。信息安全導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員占 30%，中以上的學員占80%，達到預期目標。
課程學習結束后，我們對學員進行了調查，學員普遍反映通過實驗課的學習加深了對信息安全技術的理解，同時提高了自身的安全意識。
關鍵詞：大作業；實踐教學；創新能力；考核方式
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 22-0109-04
為了構建一個為更多學生提供更具綜合性、設計性和創新性的實踐環境，以使每個大學生在4年學習中都能接受多個實踐環節的培養，使得學生在掌握扎實的基本知識與技能的基礎上，同時提高學生的綜合素質和創新能力。為了做到這一點，必須在實踐教學方式上做進一步的研究。
1實踐教學的設計思想
課程實踐教學的設計思想為：構架多層次、立體化實踐教學平臺，逐步提升學生的實踐能力和創新能力。課程實踐教學的主要環節有：課內上機實驗、課外項目引導下的大作業(綜合性/設計性實驗)、教授和博士指導本科生學術研究團隊活動、社會調查、實踐基地專業實習等。
實踐教學必須改變傳統教學模式，積極探索大作業驅動下的雙主體教學模式，探索由啟發式、實例導入的“螺旋式”、討論式、參與式、辯論式等教學方法相結合的教學模式；改變傳統的單一化教學平臺，構架立體化教學平臺，如構建課堂(理論)教學、課內實驗教學、課外項目引導式大作業、教授和博士指導的本科生學術研究團隊活動、實踐基地教學等相結合的立體化教學平臺；改變傳統的教學手段，充分采用現代化教學手段，如開發內容豐富的大作業課程教學網站, 該網站對精選的大作業題目進行分類管理，對每類大作業題目的一個樣例，給出詳盡的需求分析和相應的案例，供學生做大作業參考，同時不斷更新該網站，動態反映有關題目的最近研究動態、新的需求、新的設計方案。在網站上定期一些技術解決方案，好的設計例子，相關的參考資料供學生參考。
任課教師必須密切結合教學要求，將基礎性實驗與大作業、綜合性設計性實驗相結合。教師對基礎性實驗認真指導和點評，使學生能夠掌握教學大綱中要求的基本知識、基本理論和基本方法，在綜合性、設計性實驗的基礎上完成大作業。在實踐教學中采用小組討論、集體答辯、教師點評的形式，能夠提高學生自主學習的能力和綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力。
2大作業驅動下的實踐教學的內容
綜合性、設計性實驗教學主要體現在大作業方面，大作業通過讓學生對一門課程綜合性的問題或綜合幾門課程知識的問題，結合其他專業知識、計算機知識和數學知識，從資料收集、提出解決、選擇最佳方案到最終實現方案等一系列過程的實踐，可為學生今后的創業提供一個能力鍛煉的舞臺。
大作業作為課程學習中的一個重要環節，通過鍛煉學生的資料搜集、協作精神、解決綜合問題的能力，可以充分發揮學生的主觀能動性，自主學習探討，勇于發現問題，獨立分析問題；與他人通力協作，可以增強其獨立意識、創新意識、合作意識，提高其觀察力、思維力、想象力和動手能力等。這些能力的培養將為學生今后創業打下堅實的基礎。
不同的課程，其實踐教學內容不同。但是，無論什么樣的課程，實踐教學都應該包括如下的內容：
(1) 基礎性的實驗：這部分內容主要是鍛煉學生對本課程基本技能的訓練，加深學生對基本理論的理解和運用。這類的實驗一般稱為驗證性實驗，實驗個數一般6~8個左右，實驗時數12~16，主要由教師在實驗課中，首先花費20分鐘左右的時間向學生講授實驗原理和實驗方法，學生依據老師講授的知識進行課內實驗，實驗完成后填寫相應的實驗報告。
例如：在“數據庫系統原理”課程中安排16學時上機實驗，完成8個基礎實驗。實驗內容主要包括使用SQL Server2000，實現數據庫的基本操作、數據庫的完整性約束、觸發器和存儲過程、數據庫的安全機制等。
通過課內上機實驗，使學生熟練掌握教學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
為了提高實踐教學效果，必須將課外項目引導下的大作業(綜合性/設計性實驗)教學內容引入到實踐教學的內容中。
綜合性的實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或相關課程知識的實驗。開設綜合性實驗的目的是對學生的實驗技能進行綜合訓練，培養學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理以及查閱資料的能力。
每門課程綜合性的實驗個數一般1~2個，實驗課時10~12左右。在該實驗中，教師一般將學生3~4人分成一組，教師向學生下達大作業任務書，學生依據大作業任務書，以小組為單位，在老師的指導下逐步完成。
大作業的選題一般來自教學或生產實踐中。教師可以設計多個選題供學生選擇，也可以由學生自主選題。多個選題其好處在于題目的多樣性，可以最大地豐富學生的閱歷，也能夠充分發揮學生的積極主動性。
也可以采用同一個班設計一個選題，采用同一個選題的好處是可以激發不同組之間學生的相互競爭，每個組的同學都可以從其他組中吸取精華，不斷地充實自己。
例如：《數據庫系統原理》課程的大作業要求學生針對企事業單位管理中的實際問題，在查閱相關資料和初步調研的基礎上，建立一個簡化應用系統的E-R概念模型，使用規范化的理論進行優化，轉換成相應的關系數據庫模式，并在SQL Server 2000平臺上實現數據庫設計，最后撰寫設計文檔。
(3) 設計性的實驗
設計性實驗是指給定實驗要求和條件，由學生自行設計實驗方案并加以實現的探索性實驗，著重培養學生獨立解決實際問題的能力、創新能力以及組織管理能力。
例如“現代數據庫技術”課程的大作業要求學生綜合運用所學知識，針對企事業單位管理中的實際問題，通過需求分析，建立E-R概念模型，使用規范化的理論進行優化，轉換成相應的關系數據庫模式，同時進行代碼設計實現系統的主要功能，最后完成相應文檔資料的編寫，包括：小組完成需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計報告，個人完成數據庫設計說明書、數據庫代碼設計、詳細設計說明書、應用軟件代碼設計、用戶使用說明書。
在實踐教學過程中，可以組織高年級學生參加由教授和博士指導的本科生學術研究團隊。教授和博士指導本科生開展科學研究，可以激發本科生的專業學習興趣，培養創新意識和創新能力；通過科研，可以使本科生的學習由被動到主動，較早地學習到科研的基本方法和技能；在參與科研的過程中，學生的創新精神、創新能力、團隊協作能力等，無疑將得到很好的鍛煉和提高，提高學生自身的競爭力。
實踐教學的一個非常有效的途徑是通過校企合作，為學生的校外實踐活動提供良好的平臺。積極組織學生參加各項社會實踐活動，到企事業單位實地調查、參觀，并在此基礎上組織學生到實踐基地開展專業實習，參與企事業單位的生產和管理，使學生了解企事業單位信息管理的需求、應用現狀，了解軟件開發的過程，提高學生的學習熱情和創新欲望，培養學生從實際應用需求中提出問題、分析問題和解決問題的能力。如，組織學生到相應的高新技術企業參觀和實踐，使學生掌握如何利用系統的方法來解決企事業單位管理中的實際問題，并進一步通過大作業或專業實習，將所學的知識運用到解決企事業單位管理中的實際問題。
3實踐教學考核方式的改革
必須對實踐考核方式進行改革，考核范圍應包括：基礎實驗考核、綜合性實驗報告、設計性實驗報告、大作業、文檔資料、演講和答辯等。
實踐教學作為理論教學的一個重要補充部分，得到了越來越多院校的重視。許多高等院校在制定教學計劃時，都將相應的實踐教學納入到正常的教學計劃中，同時配備相應的實踐教學課時，其考核采用了理論與實踐考核相結合、傳統考試與上機考試相結合等方式。
但是實踐考試占用多大比例？考試內容又如何確定？什么樣的考試才能最大限度地啟發學生的創新意識？一般來說，實踐考試的比重依課程而異，計算機類的課程分為三類：
(1) 基礎理論類
這類課程主要包括程序設計語言、計算機原理、操作系統、計算機網絡、數據結構等課程。這些課程其實踐內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先將所有題目發給學生進行課后練習，考試時從中選擇2~3題由學生在實驗環境中實現。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，這部分內容由學生以小組為單位課外完成。評分的依據至少包括演講答辯的能力、程序質量、實驗報告這三方面的內容。評分可以給小組評定一個分數，也可以依據每個同學在小組中擔任的角色、任務量的大小等來評定。但以小組評定一個分數為好，原因是充分發揮團隊的力量，使得學生在最初的學習階段就懂得團隊在開發過程中對個人創新能力培養的重要作用。這部分的比重約占實踐考試的5%左右。
(2) 專業課程
這類課程主要包括數據庫系統概念、編譯原理、計算機體系結構、各種軟件開發技術(如VC開發技術、JAVA開發技術、面向對象技術)、計算機安全技術、移動通信技術、圖象處理技術、操作系統內核分析等課程。這些課程其實踐內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。可以采用預先將所有題目發給學生進行課后練習，考試時從中選擇1到2題由學生在實驗環境中實現。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(含文檔資料)、實驗程序等，這部分內容由學生以小組為單位課外完成。評分的依據至少包括演講答辯的能力、程序質量、大作業報告這三方面的內容。評分可以給小組評定一個分數，也可以依據每個同學在小組中擔任的角色、任務量的大小等來評定。但是以小組評定一個基礎分數，再依據每個同學在小組中擔任的角色、任務量的大小等來評定為佳，原因是不僅可以充分發揮團隊的力量，也充分調動學生在整個開發過程中的積極性，發揮個人創新能力的重要作用。這部分的比重約占實踐考試的20%左右。
如《數據庫系統概念》課程的筆試占總成績的60%，基礎性實驗占8%，上機考試占10%，綜合性實驗及大作業(含文檔資料)占20%。
在實踐教學過程中，每個學生完成8個基礎實驗，教師針對實驗過程中出現的典型問題從多方面進行點評以引導學生，提高學生綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力；另外，學生以3～4人為一組完成一個綜合性的大作業，在大作業中，以小組為單位完成相應的需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計，然后每個學生依據本組的數據庫設計，采用SQL Server 2000數據庫，進行數據庫腳本設計并生成數據庫。
(3) 專業實踐課程
這類課程主要包括電子商務技術、課程設計(如操作系統課程設計、數據結構課程設計、數據庫課程設計、編譯方法課程設計等)、網絡架構技術、中間件技術、信息檢索技術等課程。這些課程其實踐內容往往以設計性實驗為主，其考核方式可以采用：
① 實踐考試占該課程比重的80%~100%
② 考試以設計性實驗為主，包括大作業(含文檔資料)、實驗程序等，這部分內容由學生以小組為單位在課內外完成。評分的依據同綜合性的大作業，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“現代數據庫技術”課程的基礎性實驗占10%，大作業(含軟件及文檔資料)占90%。大作業包括：數據庫設計說明書、詳細設計、用戶手冊、PPT報告等。
在實踐教學過程中，每個學生完成8個基礎實驗，基礎性的實驗要求同綜合性實驗；另外，每個學生還必須完成一個設計性的大作業，大作業以4～5名學生為一組，完成相應的需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計，寫出數據庫設計說明書，這部分比重約占實踐考試的20%左右，然后每個同學依據本組的數據庫設計，完成相應的數據庫代碼設計、詳細設計、應用軟件代碼設計、用戶使用說明書和PPT報告，相應占實踐考試的比重分別為：10%、10%、40%、5%和5%。
4總結
計算機科學與技術專業本科課程改革總體設想是：圍繞培養目標，以學生就業為中心，以提高學生的專業素質和操作技能為重點，強化實踐能力。為了進一步提高實踐教學的效果，培養創新型人才，大作業教學，不僅可以激發學生的學習興趣，鍛煉學生的動手能力，而且可以培養學生面向實際應用提出問題的意識；增強學生研究性學習的主動性，培養學生自主學習的能力；提高學生分析問題、解決問題的能力；增強學生的創新意識，培養學生的創新精神和創新能力。由此可見，“大作業教學”是將創新能力的培養融于實踐教學過程中的成功舉措。
作者簡介：
吳京慧，江西財經大學信息管理學院 330013
關鍵詞：實驗教學；網絡；Moodle
中圖分類號：G434文獻標識碼：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實驗教學現狀
實驗教學是地方高校培養應用型人才的重要環節，實驗教學可以促進學生鞏固知識、鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，其效果直接影響著課程的教學質量。隨著面向21世紀的高等素質教育教學改革推進和各高等院校專業培養目標的調整，多媒體網絡技術對高校的教學模式的變革與教學組織形式的多樣化已經發揮了重要的作用，教學改革正朝著數字化、網絡化發展。但是與理論教學比較，實驗教學在數字化、網絡化應用方面還相對滯后。
目前高校實驗教學中驗證性實驗仍然占較大的比重，設計性、綜合性的實驗較少。導致這種現狀的其中一個原因是長期形成的教學觀念和方式，實驗課程以“教師為中心”,“重知識、重形式、重驗證”。學生必須在固定的時間、環境完成指定的實驗，學生學習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，各實驗間相互獨立，學生和教師相互交流較少，這樣的實驗對學生綜合分析問題、解決問題的能力鍛煉有限。
2基于Moodle實驗教學實施的可行性
Moodle是基于建構主義教育理論而開發的網絡課程管理系統，是一個免費的開放源代碼的軟件。當前，世界范圍內超過3萬家教育機構使用Moodle作為在線課程教學系統或傳統教學方式的補充[1]。Moodle平臺依據建構主義的教學思想，即教育者（老師）和學習者（學生）都是平等的主體，在教學活動中，他們相互協作，并根據已有的經驗共同建構知識。
2.1學生對信息化環境的認知及學習能力
地區經濟發展不平衡導致大學生信息化學習能力存在差距。家庭條件較好的學生很早就開始接觸信息化環境，例如信息技術課程的開設、手機、電腦、網絡等，而且接觸信息化環境的年齡還有不斷下降的趨勢，對于這部分學生網絡學習環境的適應能力較強。家庭條件相對較差一些的學生大部分到了大學才有較多的機會接觸信息化環境，他們對這種環境也需要一個適應過程，因此在大學一年級他們對網絡學習環境的適應能力較弱，而到了高年級就比較容易適應了。因此大學生具備一定的從各種不同信息源如互聯網、圖書館等獲取、評估和使用信息的能力。
2.2架設Moodle的環境需求
Moodle教學平臺可在多種支持PHP的平臺上安裝運行，是基于LMAP (Linux Apache MySQL PHP)架構下開發完成的輔助教學平臺[2]。因此既可以選擇Windows作為Moodle的系統平臺，也可以選擇性能好、安全性高、網絡功能強大的Linux操作系統作為Moodle安裝的系統平臺。客戶端訪問Moodle不存在太多限制，目前常用的操作系統和瀏覽器均可兼容。Moodle系統許多功能都可以和電子郵件結合，如果部署有電子郵件服務將獲得更佳效果。
2.3教師設計基于Moodle實驗教學的能力
在Moodle網絡平臺中教學資源并利用教學資源開展網絡實驗教學活動，這對大部分老師來說是陌生的。使用網絡平臺之前都需要一定的培訓和指導。以往教師技能培訓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并不能讓每個老師都很快熟悉各個應用細節，老師在應用的時候遇到問題的時候經常得不到指導。為了讓教師適應使用網絡實施實驗教學，可以設計基于網絡資源的教師培訓課程，既可以克服集中培訓的不足，也可以把技術支持變成一種長期的、延續性的服務。通過交流互動，盡快幫助老師們熟悉Moodle平臺的使用，提高網絡實驗課程建設和應用質量。
把多媒體網絡技術與實驗教學結合是目前實驗教學改革的熱點。利用Moodle開展實驗教學活動有以下優勢：Moodle使用廣泛、易于部署；教師在學習使用Moodle平臺的同時接觸建構主義教學理念，對長期養成的“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、環境的限制，并促進學生與教師和學生之間的交流活動。因此在傳統實驗教學基礎上使用Moodle開展基于網絡實驗教學是可行的。
3實驗教學過程的優化
通過Moodle網絡教學平臺，把實驗教學的學習和互動延伸到課外對實驗教學過程進一步優化。其中重點加強了預習階段和課后評價反饋階段和課后評價階段。
圖1基于Moodle網絡教學平臺的實驗教學流程
實驗預習階段，老師組織預習資源，提出問題，學生圍繞著老師的問題思考，瀏覽教學資源和互聯網的擴展性材料，然后思考實驗方案并分組設計實驗方案。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，即可進入實驗操作流程。
實驗操作階段，如果有計算機網絡的環境，學生還可以與其他同學和老師在實驗過程中參與在線討論和交流，這樣可以擴大討論的信息量和深度。如果不具備計算機網絡的環境，那么在線交流討論環節可以留到課后進行，課堂上用傳統的老師指導分組討論形式。
實驗總結階段，學生可以邊討論邊撰寫自己的實驗報告，如果發現問題還可以利用以前同學留下的實驗案例和互聯網查閱相關資料。老師在學生提交實驗報告后進行在線批改，這樣批改痕跡和反饋意見也可以給全班同學瀏覽，讓學生互相學習和討論各小組的實驗成果。
4基于Moodle開展實驗教學的意義
4.1信息化教學資源的整合
不同的實驗課程中經常存在一些可以共同使用的教學資源，在傳統的教學模式中課程相互獨立性較強，不利于這些教學資源的整合與共享?；诰W絡的信息化環境開展實驗教學活動可促進以下的資源整合。如實驗指導材料、實驗課程標準、信息化教材、教學輔助軟件等。利用Moodle把課程之間、教師之 間、學生之間的教學資源在網絡教學平臺中、通過合理的設計可更大程度地共享和應用，而且學生通過網絡可獲取更多的課外知識和大量信息，使課堂教學得到很好的延伸。同時，如果條件具備，還可以讓 課外的指導教師，例如一些行業專業技術人員、高年級學生、研究生等參與到實驗指導活動，這樣就可以最大限度地整合社會資源。
4.2有特色的實驗教學模式
過去實驗教學設計主要圍繞著項目和內容設計，而使用Moodle平臺后要求使用資源和活動的設計，這樣我們就改變了傳統以教師為中心的教學模式。在以前的實驗，學生是按照教師設計好的內容步驟開展實驗，然后用同一方式統計反饋數據。采用新的教學模式后有些實驗可以通過提出問題，提供資源和環境，讓學生自己設計實驗方案，自己設計自己的實驗報告。學生的科學研究精神得到了進一步的鍛煉。在實驗教學中，加強了師生相互間的交流互動，增強了橫向聯系，這樣更有助于提高實驗質量，把問題研究引向深入。
4.3實現課堂的延伸
在實驗教學中應用Moodle網絡教學平臺，可以讓學生在進入實驗室或相關的實驗環境之前完成實驗預習任務，在網絡環境圍繞設計的問題開展討論，老師也可以及時進行批改。這種模式相當于把實驗的預習流程優化了，以前學生進行實驗預習，相互之間的討論聯系極少。進入實驗室后，老師還要檢查學生的預習情況，這些都占用了不少的實驗指導時間，而且等做實驗才反饋預習效果也不夠及時。實驗過程中，要是實驗室能提供多媒體網絡環境，學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，在課后可以通過網絡提交實驗心得和實驗報告，并可以圍繞著老師的問題，通過互聯網的資源，進一步把課程內容拓展、引向深入。通過Moodle，學生完全突破了時空的限制，最終形成了“縱向深入，橫向聯體，校內外一體化”的教育框架。
4.4實現過程性評價
傳統的實驗教學評價把實驗結果作為一種可量化、可測量的目標，并以是否達標來進行最終評價，是一種目標取向的評價，這種評價方式追求的是評價客觀性。過度強調量化的最終的結果就容易忽略實驗過程的價值，具有片面性。過程性評價強調評價主體多元化，強調個性化和差異性評價。Moodle教學平臺提供了日志、論壇等多種在線交互功能。通過要求學生完成階段任務，可以對每個學生的實驗情況進行過程跟蹤。除此之外，還可以為學生的每個學習過程評分，及時地把活動的意見反饋給學生。只要能夠提供及時的反饋，學生就能及時修改自己的作品，通過反復的修改，學生們能提交很有創意和質量的實驗報告。
4.5提高學生創造性思維和科學研究精神
相對于理論教學實驗教學具有直觀性、實踐性、綜合性、啟發性和探索性的特點。在實驗過程中，學生通過操作、實踐，不僅可以培養學生觀察分析問題的能力，而且還影響著學生的世界觀、思維方法、創新能力等方面的發展。而在原有實驗教學基礎上推廣結合多媒體網絡的教學模式，可以改變在實驗教學中傳統的“教師——學生”這種單向傳遞信息的方法，發展和應用“教師——多媒體網絡——學生”的相互作用的模式。使傳遞信息由單向性向多向性變化，學生也由被動接受變為主動自覺的探索學習，相應地，教師也由主導者的地位變為了啟發者和助學者的角色.這些變化對學生的主體意識、參與意識、探索學習意識的培養都是有效的支持[3]。通過網絡開展探究性的實驗教學活動有利于學生形象思維和創造思維的發展。學生參與實驗方案的設計，就不再是依賴于教師設定的方案去實驗，有助于培養學生的科學研究精神，達到了以往傳統的實驗教學模式達不到的效果，促進了學生的智力因素與非智力因素的協調發展提高了學生的綜合實踐能力。
5結束語
隨著信息技術的普及與發展，教學手段朝著多媒體網絡化發展是不可逆轉的趨勢。有了計算機、校園網、資源庫、網絡教學平臺等軟硬件的支持，教學手段變得越來越豐富了。網絡環境下的實驗教學逐漸成為高校實驗教學改革的熱點。雖然Moodle網絡教學平臺的應用在國內外都還處在探索階段，但是，作為一個優秀的教學平臺系統，一定可以為實驗教學的網絡化應用帶來很多的支持，將有力地推動實驗教學內容與實驗教學方法的變革。
參考文獻：
[1] William H.Rice IV.Moodle E-Learning Course Development[M]. Published by Packt publishing Ltd.
關鍵詞：Linux操作系統；軟件工程；編程實踐
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0088-03
一、Linux人才需求層次
市場對Linux操作系統人才需求分為兩大類：基于Linux操作系統的開發者和Linux操作系統管理員。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范圍和知識架構也是不一樣的。高校的教學并非是使每個學生都成為操作系統的開發者，更多的是基于操作系統的使用者，認識到這種金字塔式的人才結構，就需要針對不同的教學對象研究其知識結構的構建、課程知識點的關聯和教學內容的側重。另外，Linux操作系統的課程內容是原理與應用的交叉，目的在應用，這類應用知識在面向職業的需求中得到極大重視，是實用型人才培養中很重要的一環。
二、軟件工程類Linux操作系統課程教學存在的問題
（一）教學內容簡單，不符合軟件工程人才培養目標
大部分高職高專院校的Linux操作系統課程主要講授Linux操作系統的使用，主要包括Linux操作系統的管理和維護。而軟件工程類人才培養目標要求進一步深化學生的知識結構和編程技能，培養學生利用Linux操作系統提供的支持進行程序設計和應用開發的能力，主要包括系統調用、應用接口、程序設計等。
（二）缺乏合適的教學組織形式，與軟件工程人才培養模式不吻合
目前Linux操作系統教學課程內容多，知識點分散，缺乏合適的教學組織形式，不便于學生理解和掌握，沒有真正做到項目為導向，案例驅動的軟件工程人才培養模式。
（三）重理論，輕實踐
目前Linux操作系統教學偏重于理論和知識的講授，學生的學習與實踐相脫節，編程能力得不到培養，不能很好地利用理論解決實際問題。
（四）教學方法單一
目前，課程的教學方法比較單一，教學手段不靈活，還是滿堂灌，缺乏啟發、提問、交流、軟件演示等互動式課堂教學方法。
三、強化編程的軟件工程類Linux操作系統教學體系
軟件工程類專業主要通過案例教學、課程實驗、實習和畢業論文環節來培養學生的應用技能。目前，在Linux操作系統的教學中以上方式都有所體現，但是，在實際教學過程中往往各個環節較為分散，沒有形成系統完整的體系，缺乏與理論教學相互銜接的互動環節。因此，基于軟件工程專業的特點和學生的實際情況，強化學生的編程實踐能力，提高學生的專業素養，綜合應用各種方式構建與理論教學形成良好互動的強化編程的教學體系，如圖1所示。該體系包括理論教學體系和實踐教學體系兩部分，突破了以往以理論教學為主的體系，將Linux操作系統的應用拓展到學生培養的全過程。
（一）強化編程的理論教學體系
1.課堂講授內容。進行企業調研，分析Linux操作系統的崗位技能需求，更新課堂講授內容，不僅講授Linux操作系統的管理和維護，還增加了Linux操作系統程序設計和開發的教學內容，強化編程理論和技術，深化學生的知識結構和技能。課程以公司項目為引導，以工作任務為中心，采用情境教學方式，設計教學單元和教學案例。教學情境從簡單到復雜，從局部到整體，逐步提高學生編程能力[7-9]。課程通過教學情境的方式提供現實的技術需求背景，將教材上抽象、零散瑣碎的知識進行整合，賦予現實的職業技能含義，便于學生真正理解和掌握。同時，在講授課程的過程中，采用情境導入-案例導入-技能需求分析―知識和技能講解―軟件演示―學生課堂演練―課堂總結的教學方式，實現了軟件工程以項目為導向，案例驅動教學的教學模式。課程通過IT企業調研，分析職業崗位的能力需求，強化編程理論和技術，設計了五大學習情境：Linux基本應用、Linux環境shell編程、Linux系統配置與管理、Linux程序設計（一）、Linux程序設計（二），見表1。每個情境又設計了多個子項目，以項目作引導，以案例驅動逐步完成小任務，這樣可激發學生的學習興趣，避免學生面對大項目的畏難情緒，能讓學生學習更容易，學后有成就感。教師也能有針對性地教學，容易檢查教學效果。
2.專題講座。除課堂講授外，在理論教學中根據情況開設認證培訓。對目前國內知名的Linux認證，如紅帽的RHCT認證和RHCE認證進行集中培訓，一方面激發學生學習的積極性，鼓勵學生就所學的知識和技能進行實戰演練；一方面增加學生就業砝碼，增強社會競爭力。在理論教學中根據情況開設專題講座，促使學生了解專業發展前沿，激發學生學習的積極性。
（二）強化編程的實踐教學體系
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過程中加強師生互動的有效方法，結合案例討論編程方法和技術。對案例，采用啟發、提問、交流、軟件演示等互動課堂教學方式，培養學生獨立思考和解決問題的能力。將軟件演示貫穿于教學始終，培養學生實際編程能力。課堂演練是課堂上教師進行軟件演示后，要求學生進行課堂演練，檢查學生是否真正掌握知識和技能，就出現的問題及時進行總結和點評。實驗課中，把實驗項目分類整理成驗證類實驗、綜合類實驗和設計類實驗，增加設計類實驗（主要是編程類實驗）在實驗項目中的比重，強化學生的編程實踐能力。要求學生對實驗項目中提出的問題進行分析、設計實驗方案和實驗步驟，驗證實驗結果。培養學生創新性地使用Linux操作系統進行應用和開發的能力[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合的方式，避免了部分學生不好好做實驗、拷貝作業等作弊行為。
2.課外實踐。Linux操作系統課程知識量大，僅僅靠課堂學習很難充分掌握。因此，需要布置適量的課后作業，強化學生的動手實踐能力，培養學生思考和解決問題的能力。課程要求學生以2～3人的形式組成項目實踐小組，利用Linux操作系統進行軟件設計和開發，布置了如基于Linux操作系統的電子通訊錄、基于Linux操作系統的即時通訊系統、基于Linux操作系統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，一方面鍛煉了學生實際編程能力，一方面培養了他們的團隊合作能力，取得了較好的教學效果。
3.綜合實踐。綜合實踐包括課程設計、畢業論文和大學生創新實驗項目。軟件工程專業的學生通過程序設計來與操作系統發生關系，而基于操作系統的編程，是最直接地熟悉、使用和理解操作系統內容的過程。課程設計中，要求學生在應用程序中直接調用Linux操作系統提供的系統調用、API和系統命令，對系統內部部件（如內存）或者接口（如USB）進行編程，編程實現對系統資源（如進程表）的獲取和顯示。更進一步，鼓勵學生進行操作系統設備驅動程序的編寫，鼓勵學生使用系統開發工具（如SDK、控件等）。這些課程設計，可以作為設計案例，也可以逐步擴大，作為本科生畢業設計的課題。Linux操作系統不僅提供了非常好的開發平臺和開發工具，而且提供了非常多的開源項目和軟件，學生利用這些開源項目和軟件進行自己項目的設計和開發，具有非常好的應用價值。
四、結語
Linux操作系統課程是一門理論與實踐并重的課程，課程難度較大。根據軟件工程人才的培養目標，更新Linux操作系統教學內容和教學方法，強化編程實踐環節，通過構建實施理論與實踐互動的教學體系，將理論與編程實踐充分結合起來，激發學生的創新思維，增強學生編程實踐能力，提高了學生的綜合素質，真正實現了學以致用的教學目的。這一新的體系不僅是Linux操作系統教學改革的突破口，而且也是高校培養軟件工程人才的有益嘗試。
參考文獻：
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關鍵詞：體驗；科學探究；虛擬實驗；實效性
中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2013）18-0080-04
一、引言
培養學生科學實驗的精神和方法是培養學生科學素養的重要途徑，它能培養學生對科學的興趣，提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力，還可以鍛煉學生的科學技能，培養和提高學生的科學素養，同時也是學習科學知識的一種重要方法。但在目前，基于對實驗經費和實驗安全的考慮，學校中的大部分學習實驗往往都只能按照教師規定的操作步驟一步步進行，這樣必然也只能得出符合課本結論的實驗結果。從本質上講，這也是一種死記硬背。這樣的實驗管理不利于培養學生的探索精神和提高其創新能力，同時也有悖于開展科學實驗的初衷。
根據波普理論，一個假設是否成為科學，不在于其是否能被證實，而在于其被證偽。[1]在科學實驗中，人們可以試錯，不斷試驗以求正確的結果。實驗教學也應該讓學生去自主探索，在探索中體驗，在體驗中學習，而不是死記操作步驟來驗證已知的結果。但在目前的實驗條件和實驗環境下要達到這一點有難度，所以我們轉而求助虛擬現實技術。
虛擬實驗是將虛擬現實技術應用于科學實驗教學中，是虛擬現實技術與實驗教學發展的必然產物。虛擬實驗不僅可以提高實驗教學的經濟性和安全性，同時還可以實現實驗情景和實驗數據的可視化、增強實驗過程的可控性，對革新傳統的實驗教學觀念也有很大的促進作用。關于虛擬實驗和虛擬實驗系統的研究有很多，其主要目的或是為了解決異地教學中的實驗困難，或是為了緩解實驗設備的臺套數與學生人數之間的矛盾。大部分虛擬實驗系統都有嚴格的實驗規程和實驗步驟，真正能讓學生“親身”嘗試錯誤、能讓學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習理論與虛擬現實技術相結合應用于科學實驗的一種學習方法。它將體驗式學習理論與虛擬現實技術相結合，讓學生在虛擬的實驗情景中盡情地發揮其想象力，像做“游戲”一樣地反復嘗試修改其中的變量，盡可能多地獲取具體經驗，在體驗學習樂趣的同時促進其對知識的建構。為此，我們在遵循科學探究的原則和體驗原則的基礎上對體驗式虛擬實驗的功能模塊和實驗流程進行設計，并通過實踐，探索體驗式虛擬實驗在培養學生的科學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計
1.體驗性虛擬實驗設計的基本原則
（1）科學探究的原則
設計體驗式虛擬實驗的目的是為了更好地進行實驗教學。在實驗教學中，對學生進行科學探究能力的培養是一項非常重要的教學目標。因此，科學探究是設計體驗式虛擬實驗的第一原則。
《美國國家科學教育標準》是這樣表述的：科學探究指的是科學家們用來研究自然界并根據研究所獲得的證據做出解釋的各種方式?？茖W探究也指的是學生用以獲取知識、領悟科學的思想觀念，領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。[2]科學探究是一種多側面的活動，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，并設計相關方案對猜測或假設進行驗證；需要運用多種手段來收集數據，并對數據進行分析和解讀。
因此，在進行體驗性虛擬實驗設計時應該給學生提供“試誤”的機會，讓學生“親身”嘗試錯誤，這樣不僅能培養學生正確的錯誤觀，同時也能讓學生真正體會到科學探索的真諦。因為科學發展的歷程本來就是一個不斷地提出猜想和假設，發現錯誤并證偽，再提出新的猜想和假設的循環往復的過程，在科學研究中只有敢于犯錯才能推動科學向前發展。[3] 如果只是讓學生按部就班地重復“正確”的實驗過程，不僅違背了科學實驗的初衷，也不利于調動學生參與實驗的積極性和探索精神的培養。
另外，在科學實驗中，不管是“證實”還是“證偽”，都要以實驗數據為依據。因此，體驗性虛擬實驗也要能為實驗提供各種數據，便于學生對實驗結果進行分析和解讀。
（2）體驗的原則
“體驗”是體驗性虛擬實驗的第一個定語，體驗學習的原理和方法也是設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識周圍的事物，親身經歷。體驗既是一種活動，也是活動的結果。作為活動，指主體親歷某件事并獲得相應的認識和情感；作為活動的結果，指主體從其親身經歷中獲得相應的認識和情感。[4]在實際學習活動中，體驗強調學生的參與，用心靈親自感悟。
將體驗學習的原理應用于實驗教學應該認識到：①體驗是一種非知識本位的學習，而是指向學生人格的和諧發展。[5] 因此，在實驗設計時應倡導以綜合活動為特征，整體吸收知識經驗而不是獨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”指鼓勵學習者尋求自己的體驗和自我發展，而不是強調在與他人競爭中獲勝的目標。“以心驗之”則指僅有學習者的身體力行（體）是不夠的，更重要的是學習者對學習經驗的領悟、體察和反思，強調質的感悟而非量的增加之結果。[6]
因此，體驗性虛擬實驗在設計時應堅持學習者的主體地位，為學生提供情境，鼓勵探索，并積極反思。
2.體驗式虛擬實驗設計
（1）實驗的功能模塊設計
基于以上設計原則，對體驗式虛擬實驗的功能設計如下：能根據實驗要求構建合適的實驗條件、能自主地設計實驗方案并能對方案的可行性和正確性進行驗證、能根據需要收集實驗所需要的數據，能以實驗報告的形式對實驗的過程和結果進行總結。其功能模型見圖1。
構建實驗條件功能塊是指學習者在清楚實驗目的和實驗要求的基礎上，可以在體驗式虛擬實驗環境中自行選擇或配置所需要的儀器設備，為具體的實驗做好準備；設計實驗方案功能塊是指學習者可以自主地進行實驗方案的設計并且能將設計方案付諸于實踐；驗證實驗方案功能塊是指學習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確性進行檢驗，為確定之前的設計方案是否有效提供必要的數據；編寫實驗報告功能塊是為學習者提供一個分析實驗數據和評價實驗方案的平臺，讓學習者在總結的過程中進行自我評價，針對沒有實現的目標重新構建實驗條件，對實驗方案進行修改和完善，最終實現知識的遷移。
（2）實驗流程設計
根據體驗性虛擬實驗的特點，設計的實驗過程如圖2所示。首先，熟悉實驗的目的和要求，清楚要做什么，理解相關的實驗原理；然后根據需要選擇和配置實驗所需的設備；再綜合運用所學知識和技能設計實驗方案；在方案的實施過程中不斷地對方案進行審視、修改，直至設計方案具體實現；通過各種手段對方案的正確性和合理性進行檢測，根據測試結果對實驗方案進行修改和完善。當實驗結束后，要求編寫實驗報告，包括實驗的目的和要求、實驗設備的選配、實驗方案的設計、實施過程中的問題和改進的措施、測試結果和對方案的評價以及實驗反思等內容。
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學生科學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，為以后能合理的使用這兩種不同的實驗模式提供借鑒，筆者選擇《計算機網絡》課程，在任課教師的協助下，在湖南科技大學教育技術學專業二年級的兩個班級開展了體驗式虛擬實驗的實踐嘗試。對教育技術學專業的學生而言，《計算機網絡》這門課程對實踐能力要求比較高，受實驗設備和實驗時間的限制，這個課程的實驗大都是分組（3-5人）進行的，并且在實驗內容和時間上也很受限制。比如：在對等網互聯的實驗中，實驗室提供是設備都安裝的是統一的操作系統（如：Windows XP），但如果有學生想嘗試在不同的操作系統下進行實驗就行不通。諸多的限制讓我們萌發了進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點：[7]
仿真性強。虛擬機軟件可以提供一個近似真實的計算機硬件環境，在真實機器上完成的試驗在虛擬機上均可完成。同時它還可以在一臺宿主機上集成幾個虛擬客戶機操作系統，組建一個虛擬機局域網環境，這個網絡的行為與真實的網絡完全一致。
獲取數據便利。實驗過程中每一步實驗狀態均可通過虛擬機技術的“快照”功能保存，以便對實驗結果進行對比分析或進行階段性結果的保存。
安全性高。虛擬技術使虛擬機成為獨立于宿主機之外的計算機，虛擬機僅表現為存儲于主機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，不會對宿主機系統產生影響；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用程序中完成。
（2）實踐內容
《計算機網絡》課程的實驗部分一共設計了5個實驗：雙絞線線纜的制作，對等網的配置，主從網絡的配置，網絡Web、FTP、DNS服務器的建立和無線網絡的設置。根據虛擬實驗的特點，在體驗式虛擬實驗的過程中只選擇其中的3個實驗：對等網的配置，主從網絡的配置，網絡Web、FTP、DNS服務器的建立。
（3）實踐過程
考慮到計算機網絡對學生而言是一個全新的知識，并且在此之前，學生都沒有接觸過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。對所選的實驗內容都要求學生以小組的形式在計算機網絡實驗室進行一次真實實驗，了解實驗基本原理、需要使用的儀器設備以及基本操作過程。在真實實驗的基礎上，利用虛擬實驗進行拓展。在虛擬實驗的過程中，學生可以將自己所有可能的想法付諸實踐，檢驗其可行性，并對出現的問題進行分析，從而加深對所學知識的理解。在整個實踐過程中，教師扮演協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
湖南科技大學教育技術學專業二年級的兩個班共有52人，在進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境的特點、真實實驗與虛擬實驗優勢比較、虛擬實驗的適用領域、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行了調查。共發放問卷50份（有2人請假），共回收有效問卷43份。
對虛擬實驗環境的特點的調查結果顯示，有88%的參與者對本階段所選用的虛擬實驗軟件VMware Workstation的仿真度持肯定態度，52%的參與者認為它的操作難度適中，有46%的參與者認為它比較難或很難操作，只有1人（占2%）認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），對實驗數據處理更清楚的占35%（15人），保持原樣的占58%（25人），更加模糊的占7%（3人）。
在與實驗有關的10項能力（A.激發興趣和注意力，B.自主思考和主動參與，C.協助能力，D.對規則和原理的掌握，E.對技能的掌握，F.對抽象思維能力，G.對邏輯思維能力，H.對綜合應用能力，I.對分析和解決問題能力，J.對創新能力）的培養方面，認為真實實驗比虛擬實驗更有優勢的是（選3項）E、C和D；認為虛擬實驗比真實實驗更有優勢的是（選3項）J、F和G。
在利用體驗式虛擬實驗進行實驗教學的優點：A.可以不受時空限制方便地進行實驗，B.可以嘗試不同的操作，C.出現錯誤時不必擔心損壞設備，D.實驗環境安全，E.減少實驗室硬件投入，F.調動學生的積極性，要求參與者按重要程度由強到弱的順序排序。結果顯示，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.不能很好地體現操作過程的真實性，B.沒有提供合作學習環境，C.沒有提供探索學習的空間，D.對虛擬實驗環境不熟悉，E.對實驗原理不熟悉，F.虛擬環境與真實環境有差別，不能很好投入，要求參與者按重要程度由強到弱的順序排序。結果顯示，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%）。
關于虛擬實驗在實驗教學中的作用的調查（多選），其中認為可用于取代真實實驗的占9%（4人），認為可用于實訓、技能考核前使用的占67%（29人），認為可用于用作預習或鞏固實驗內容的占86%（37人），認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.先進行真實實驗，再進行虛擬實驗，D.先進行虛擬實驗，再進行真實實驗，E.先進行真實實驗，再進行虛擬實驗，再真實實驗， F.先進行虛擬實驗，再進行真實實驗，再虛擬實驗）的選擇結果如圖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，通過虛擬實驗先進行探索和試誤，再進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，系統性和科學性更強，更有感覺。
綜合以上數據，可知虛擬實驗具有出現錯誤時不必擔心損壞設備、可以不受時空限制方便地進行實驗和可以嘗試不同的操作的優點。與真實實驗相比，虛擬實驗在培養創新能力、抽象思維能力和邏輯思維能力上更有優勢，而真實實驗在對技能的掌握、協助能力的培養和對規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，虛擬實驗環境的熟悉程度占第一位。雖然絕大部分參與者認為實驗軟件VMware Workstation的仿真度尚可，但有近半數的人認為它的操作有難度，只有1人認為它的操作很容易，所以在利用體驗式虛擬實驗進行實驗教學的優點的調查中，有65%的參與者將調動學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境與虛擬環境之間的遷移。由于虛擬機中的網卡等網絡設備都是虛擬元件，與真實環境中差別較大，很多參與者都覺得難以想象經過IP設置后，這些虛擬機就構成了一個網絡。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步，在對實驗數據的獲取上甚至還有人覺得更加模糊。
大部分參與者都認為單純的真實實驗或虛擬實驗都不是最佳的實驗途徑。從調查來看，雖然大家都認可虛擬實驗的安全、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了預期的目標，但也存在一些不足：首先，雖然在本次實踐中，參與者認為虛擬實驗在培養創新能力、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啟示：
1.認知負荷最小化，讓體驗更輕松
所謂的認知負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量，即工作記憶必須注意和處理的內容總和。認知負荷理論提出了三種基本類型的認知負荷：內部認知負荷、外部認知負荷和相關認知負荷。其中內部認知負荷取決于所要學習材料的本質與學習者的專業知識之間的交互程度。外部認知負荷是超越內部認知負荷的額外負荷，它主要是由設計不當的教學引起。相關認知負荷是指與促進圖式構建和圖式自動化過程相關的認知負荷。為了促進有效學習的發生，在教學過程中應盡可能減少外部認知負荷，增加相關認知負荷，并且使總的認知負荷不超出學習者能承受的認知負荷，否則，就會產生較低的認知效率。[8]
體驗式虛擬實驗是在一個虛擬的環境下進行，其虛擬環境的仿真程度、信息的呈現方式、學習者對系統的熟練程度等都可能給學習者帶來附加的認知負荷，增加學習者在信息加工過程中的負擔，從而影響信息加工的效果。因此，在選擇體驗式虛擬實驗環境時應盡可能地減少認知負荷，讓學習者的體驗過程更輕松。比如：可以在實驗前預留足夠的時間讓學習者熟悉虛擬環境；提供詳細的虛擬環境使用手冊；提供豐富的資源，減少一些與實驗目的不相關的準備工作的耗時。在這次實踐中就可以為學習者提供安裝了各種操作系統的虛擬機，這樣可以節約學習者下載系統軟件和安裝系統的時間，而把精力用在如何構建基于不同操作系統的計算機網絡上。
2.虛實結合，讓體驗更真實
虛擬實驗的優勢在于其可以提供安全的實驗環境，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。實驗教學應該將虛擬實驗和真實實驗相互結合，做到實中有虛，虛實結合，這樣既能給學生提供放縱的空間，也能讓學生有回歸現實的機會，讓其體驗更加真實，同時也能使實驗教學更加豐富、有趣。
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作者簡介：谷建華，男，教授，研究方向為網絡與分布式系統；周興社，男，教授，博導，西北工業大學計算機學院院長，研究方向為網絡化嵌入式計算和普適計算。
摘 要：文章結合西北工業大學的實際和操作系統課程的特點，提出“厚基礎、重實踐、強能力” 的操作系統課程培養目標，著重論述操作系統課程在教學理念、教學內容、教學方法方面的研究和實踐。
關鍵詞：計算機操作系統；精品課程；能力培養
西北工業大學于20世紀70年代后期組建了計算機應用專業，開設了計算機操作系統課程。經過30多年來的教學實踐和研究，幾代教師的共同努力，結合本校的實際，我們在教學目標、教學理念、教學內容、教學方法等方面積極改革、銳意進取，形成了自己的特色。
1 制訂教學目標
西北工業大學作為一所國內一流、國際知名的研究型大學，其計算機科學與技術專業是陜西省的名牌專業，同時二級學科計算機應用技術專業是國家重點學科之一，培養高水平研究與工程兼備的復合型人才是學校的重要目標之一[1]。
操作系統是計算機專業重要的專業基礎課程，它的任務是要使學生理解現代操作系統的基本原理、主要功能和相關設計技術，掌握當今主流操作系統的應用模式和管理方法，了解其運行環境和實現細節，對學生在計算思維，算法分析，系統軟件分析、設計與實現，計算機軟硬件系統的認知、分析、設計與應用等方面的能力的培養具有重要作用[2-3]。
為此，結合學校人才培養的目標和操作系統的特點，我們制訂了“厚基礎、重實踐、強能力”的操作系統課程培養目標。
2 革新教學理念
為了保證課程的教學質量，在教學理念上，我們推行研究性教學、注重學科方法論，培養學生的創新意識和理性思維；根據操作系統課程內容和學生特點，設置多層次的實踐教學環節，同時利用兩個課堂、建立多種考核方式，激發學生學習積極性、促進學生學習能力的發展和創新能力的提高。經過多年努力，收到了良好的效果。
1) 推行研究性教學，培養學生創新意識。
在傳授操作系統理論知識的同時，通過介紹相關知識的來龍去脈，將知識的發現過程和大師的思維過程展現出來，引導學生提出問題、激發學生求知欲望；并利用現代多媒體技術模擬知識發現的過程，使學生能夠感受知識的創新過程，培養他們的創新意識。
2) 注重學科方法論，培養學生理性思維。
在講授經典知識的同時，通過實例分析，將學科最基本的方法和在實現操作系統軟件時通常應該考慮的問題要點、研究思路和方法介紹給學生，加大對學生抽象思維能力和邏輯思維方法的培養，強化對學生進行計算機軟、硬件系統的理解、設計、實現能力的培養，從而提高學生的理性思維能力。
3) 強化實踐性教學，培養學生動手能力和團隊精神。
通過設置“體驗型、驗證型和創新型實驗”的實驗體系，我們確立了“循序漸進、融會貫通、精講多練”的實驗教學原則。結合科學研究，教師從科研課題中提煉創新題目，或通過參加高水平的全國課程競賽，吸引學生進入開放實驗室，在主講教師和實驗教師共同的指導下，學生以分組形式進行創新研究實驗，并在此過程中不斷提高自身的動手能力和團隊協作精神。
4) 利用第二課堂，激發學生學習積極性。
在確保課堂內授課質量的同時，充分利用第二課堂(課外)時間。鼓勵并引導學生開發操作系統教學軟件，不但加深了學生對教學內容的理解，而且還提高了學生綜合運用軟件工程、數據結構、程序設計方法等課程知識的能力，同時還激發了學生學習的興趣，可謂一舉多得。邀請國內外知名學者和國際著名IT公司的研究人員為本科生講解操作系統相關技術的發展和研究現狀，激發學生學習積極性。
5) 建立多種考核方式，科學評判學生能力。
調整考試方法，采用多種形式，注重對過程及能力的考核。理論課教學將期末考試成績權重降為70%；增加實驗能力與日常素質考查，權重為30%；同時鼓勵、引導學生結合課程內容，通過查閱相關文獻資料撰寫專題小論文、實驗報告和平時表現綜合評定考查學生成績。
3 更新教學內容
3.1 教學內容的設計思想
根據課程的作用與任務，精心設計教學內容。教學內容設計的指導思想是：保持教學內容的先進性，提高教學內容的實用性，重視教學內容的相關性，強化教學內容的實踐性。
3.2 強化能力培養的教學內容
更新教學理念，加強學生實踐能力和創新思維能力培養，理論教學和實驗教學相互結合，同時強化實踐環節，設制單獨的實踐課程。為此，我們設置了三個階段的教學內容：理論教學、課內實驗和課程設計。
1) 理論教學：分成13大模塊，操作系統概論；進程的描述及控制；線程；進程的調度；進程間通信；死鎖及處理；基本的存儲管理；虛擬存儲管理；設備管理；文件管理；保護及安全；操作系統實例分析；操作系統新知識選講。
2) 課內實驗：設置與理論教學同步進行的課內實驗，以體驗型實驗為主，輔以驗證型實驗。
3) 課程設計：獨立設置了課程設計1門，以驗證型實驗為主，輔以創新型實驗。
3.3 層次化的實踐教學內容
計算機操作系統是一門實踐性很強的課程，一般性地闡述其工作原理，很可能使本來具體生動的內容變得十分抽象、枯燥并難以理解。解決好理論與實踐相結合的問題是提高操作系統教學質量的關鍵。操作系統上機實踐環節是操作系統課程的重要組成部分，對于理解操作系統課程中的相關理論和知識點有著非常重要的作用。我們確立了“循序漸進、融會貫通、精講多練”的實驗教學原則，并依據實驗的深度，將實驗內容分為三個層次。
1) 體驗型實驗：使用操作系統的相關工具或編制簡單的程序，觀察程序的運行，了解操作系統的各種行為，從而體會操作系統的相關概念。
2) 驗證型實驗：通過分析有關操作系統的源碼，修改相關的程序或實現教科書(參考資料)上的相應算法，驗證操作系統中的原理和算法。
3) 創新型實驗：結合具體操作系統源碼的分析，針對操作系統的某些算法的不足，對其進行改進或提出新的算法并實現。
4 創新教學方法
1) “課程理論教學”與“課程實踐鏈”相結合。
針對操作系統課程的特點，教學中始終堅持理論與實踐的統一，二者相互促進。學生通過“課程實踐鏈”上多個連續環節的實踐，分析及解決遇到的問題，促進他們對相關知識點的理解；同時在“課程理論教學”上，改變過去教學中“老師臺上講，學生埋頭記”的“滿堂灌”模式，調動學生的學習積極性和主動性，構建學生的主體地位，使學生能在教師的引導下自主地、主動地、創造性地學習。
2) “教學”和“科研”相結合。
我們教學團隊老師都是一直從事(嵌入式)操作系統、系統軟件科研與開發工作，主持或參加了多項國家或省部級項目、863項目、自然科學基金項目等，取得了多項科研成果。我們深深懂得教學與科研相長的道理，以及教學和科研相結合的重要性。所以始終把在科研中取得的成果，如進程實時調度算法、快速文件系統等，不斷的融入到教學當中。提升了教學內容的先進性。
3) “中文”與“英文”相結合。
為適應當前教學與國際接軌，培養國際化復合型人才的要求，在教學中采用了雙語教學。參考了大量的國內外相關的資料，特別是國外權威的經典教材，制作了電子教案。針對學生對全英文電子教案不能完全適應的現實，采用部分內容中英文并舉的方式，取得了良好的教學效果。
2011年起，我們采取了“特生特教”的方法，通過自主報名、教師優選，從每個班級選取了2～3名英語通過六級的學生組成一個純英語操作系統教學班。近半學期的教學實踐表明學生主動性較高、效果良好。
4) “主題教學”與“專家講座”相結合。
在做好核心主題和基本知識單元教學的同時，積極聘請國內外知名學者和國際著名IT公司的研究人員開展操作系統相關研究的前沿學術講座，使學生了解學科發展的最新動態，獲取大量的專業信息，啟發學生對課程的興趣。
5) “大班授課”與“小組討論”相結合。
“大班授課”側重核心知識單元的講解，老師針對教學中的難點、疑點設置問題，啟發學生的思維，引導“小組討論”。學生根據問題，通過查閱相關文獻和上機實踐，提出解決方案或思路，學以致用，從而激發學生學習的興趣和積極性。
6) “綜合考核”與“素質培養”相結合。
改革考核方式，注重學生的實踐能力。采取以測試學生基礎理論知識為主的理論考核；以測試學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”表現評價體系，依據各環節和其相應權重考核學生的綜合表現，強調創新意識和想象力的培養。
5 突出課程特色
1) 有機結合的課程體系。
由操作系統原理、Windows操作系統核心技術(微軟精品課程)、操作系統課程設計(教育部-微軟精品課程)、系統級程序設計(引自美國卡內基•梅隆大學)、高級操作系統等組成了課程群。形成了循序漸進地、涵蓋原理、技術、設計、編程實踐的課程體系。幾門課程相互銜接、相互補充、有機配合共同打造操作系統教學的課程體系。
2) 多層次漸進式實驗設置。
形成了體驗性、驗證性和創新性實驗的實驗體系，確立了“循序漸進、融會貫通、精講多練”的實驗教學原則。
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技術融入到教學當中，站在巨人的肩膀上，學習他們的先進技術和教學手段是提高我們教學質量的捷徑，取得了很好的效果。
6 結語
西北工業大學的操作系統課程在2010年被評為國家級精品課程。我們會加倍努力，深化教學改革、強化精品意識，強化學生綜合能力的培養，進一步拓展理論教學和實踐教學的內容和方式，不斷研究適合中國國情的教學之路，使我校的操作系統課程百尺竿頭、更上一層。
參考文獻：
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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高效液相色譜儀進行測定，利用歸一化法確定提取產品的純度及其他雜質含量，同時學習使用精密儀器檢測的方法和原理，如果產品純度不能達到標準，學生就重新回到中藥化學實驗室進行重結晶操作，直到提取的產品純度及各有關物質均達到標準為止。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進行測試，學習動物給藥、取血、解剖等操作以及檢測流程，利用實驗原始數據制作藥時曲線，確定半衰期、血藥濃度等。通過這樣的綜合性實驗，一個中藥研發的各個過程分別貫穿在每個基礎學科的實驗中，中藥炮制、中藥化學、中藥制劑及藥物分析、中藥藥理這五門實驗課程有效融合，學生切身學習和體會了藥物研發的基本流程，又在實驗過程中掌握了各種基本操作、儀器使用和數據處理。學生在參與的過程中積極思考，培養了科研思維和綜合能力，取得了很好的教學效果。
開展設計性實驗項目。關于設計性實驗項目，學生可以自行分組，自選題目，前期讓學生通過網絡或者去圖書館查閱大量的相關文獻資料，自己獨立設計完整的實驗方案。指導老師再組織學生對該方案的可行性、科學性、操作難易、注意事項等問題展開討論，學生根據討論結果反復修改方案，最終確立最佳的實驗方案。然后學生進入實驗室獨立操作，從準備實驗開始就由學生自己動手，包括前期的配置溶液、挑選儀器到每一個實驗步驟、數據處理等等。在實驗過程中，指導老師主要起監督和引導的作用，可以對實驗方案提建議，但是要由學生自己分析和下結論，這種設計性實驗能夠切實培養學生的創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。隨著計算機技術的普及和迅猛發展，給中藥學實驗教學帶來了新的機遇。
目前，有些學校已開發出中藥制藥仿真實訓操作、制劑生產質量管理實訓等教學軟件，采用視頻、圖片、動畫等方式介紹部分中藥劑型的生產操作流程，以及制藥設備的外觀結構、車間設計規范和GMP要求。目前筆者所在學校的中藥制藥技術專業實踐教學團隊開發出的中藥制藥仿真實訓操作系統軟件，學生上課地點在電腦機房，可以通過鼠標點擊進入中藥注射劑生產模擬操作系統，觀看全部的注射劑生產過程。這種網絡仿真實驗教學，可以彌補實驗設備、實驗場地、教學經費等方面的不足，豐富實驗資源，也使學生對生產操作流程有了更直觀的認識，為他們以后進入企業實習打下良好的基礎。
建立完善的實驗課程評價體系。目前傳統的實驗成績考核多以學生上交的實驗報告為主，忽視了對學生動手操作能力和創新能力的評價。改革后實驗教學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、實驗課堂紀律、實驗操作的規范度、實驗數據處理、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、現場操作、現場打分的模式，這種考評機制能夠調動學生的積極性，使學生高度重視實驗課。
實驗教師是實驗室的主體，在教書育人、資源配置、管理協調、對外服務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知識外，還應掌握現教育新知識，具有開拓創新能力。因此，有必要對實驗教師定期開展培訓，以適應教學改革的不斷需要。可以建立實驗人員的在崗培訓及深造機制，有計劃、有步驟地派出業務能力較強、愛崗敬業的實驗教學人員進修學習，可以參加學習研討班、到兄弟院校聽課學習，也可以到企業掛職鍛煉。
學校也可以引進高級技術人才，如引進知名藥廠的工程師，加強生產性、實踐性教學環節，有利于提高實驗教學的應用性。學?？梢远ㄆ谂c相關供應廠商聯合舉辦新型儀器設備講座、大型儀器設備展覽或其他形式的業務培訓班。
實驗教師通過不斷開闊眼界，提高對新型儀器設備的使用能力，可以在工作中及時排除儀器故障，提高儀器設備的使用率和完好率。學校還應該鼓勵實驗教師積極與企業建立校企合作項目，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。學校還應該在職稱評定、工作量考核方法等方面對實驗教師采取鼓勵性的優惠政策，使實驗教師的工作更加受到重視。
通過對中藥學實驗教學進行以上幾方面的改革，改善教與學的效果，提高教與學的效率，實現了對傳統教學模式的創新。實驗教學工作作為教學改革的一個重要組成部分日益受到重視，我們力求在發展中不斷探索，不斷創新，將實驗教學推向一個新水平，從而培養出更加優秀的具有實踐和創新的高素質藥學人才。
作者：李博朱俊訪單位：廣東食品藥品職業學院
【關鍵詞】計算機 實驗課 教學細節
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）08-0224-01
對高職院校來說，計算機學科的課程教學目標重點應定位在培養學生技能操作、實踐應用能力方面，所以對于計算機課程的教學，任課老師更應注重學生技能的培養，教學更要加強針對性和實戰性。目前很多高職院校意識到這一點，對計算機課程實現了教學改革，加大實驗課在教學計劃中的時間比例，甚至加大實驗室建設的經費投入，使用全機房式教學，這一舉措起到了舉足輕重的作用。
對于計算機專業的學生來講，一門課程學得好不好，很大程度上取決于實驗課堂上對知識點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過程，如果能把實驗課堂組織規劃好，將大大增加學生的學習興趣和學習效果，本人結合自己多年來在計算機教學中的實驗課程實踐經歷，來和各位老師探討一下計算機實驗課程中要注意的六個細節問題。
細節一：教材內容巧處理。實驗課程的計劃是計算機課程的實驗上機的總體安排，大部分計算機專業教材書在征訂時都帶有配套的實驗實習指導書，由于教材版本的層出不窮，各院校機房軟件環境各不相同，每位老師所帶學生的專業不同，加之計算機驚人的發展速度，任課老師在教學過程中不能一味搞“拿來主義”，而是要結合實際情況作一些合理的調整。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，對于每一次的上機實驗課還要編寫詳細的實驗大綱，做到實驗任務更加細化更加明確化。
細節二：軟硬設施提前備。提前做好實驗室軟硬環境的準備工作，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效果的重要手段。
硬件環境。比如：機房里計算機的數量和座位是否能滿足學生上機的需要，計算機及有關外部設備是否都能正常運行，教學中所需的一些輔助教學設備是否能滿足上機實驗的要求。在條件允許的情況下，加大實驗室設備的更新換代將大大有利于實踐教學。
軟件環境。比如每一次實驗課所需要的操作系統軟件、高級語言環境、相應的應用軟件和輔助教學軟件是否安裝好，是否能正常運行，預先都要調試好隨時可供使用；包括中途換機房上課或是換他班上課，重啟系統等細節的動作，都可以起到增加課堂效率的作用。
細節三：固定座位養習慣。有這樣一種現象：學生一到機房上實驗課，人就放松了，顯得有些過分隨意，完全沒有課堂教學里的那種嚴肅感。大多數學生到機房上課往往習慣于亂座，實驗過程中還喜歡亂竄，這些都是明顯缺乏紀律性的表現。所以，每學期的第一次課我總是會給學生安排好座位并要求固定下來，這個細節很有用，有利于學生良好行為習慣的培養。固定座位有很多好處，可以增強學生上課的紀律感，增強學生愛護機器的責任感，提高學生學習的效果，同時也更方便老師按花名冊給出成績和考勤。
細節四：實驗任務巧定量。實驗課一開始，老師就要向學生指出本次實驗課的目的和要求，指明實驗內容和需要注意的事項，對實驗中的重難點內容和學生可能出現的常見問題要給予必要的提示和說明，讓學生做到心中有數，尤其是實驗任務一定要巧定量。實驗任務過多過重，學生在規定時間內完成不了，會在很大程度上挫傷學生學習的興趣，時間久了學生就會出現厭學情緒；實驗任務過少，學生很短時間內很容易地就完成了實驗任務，一部分學生就會顯得無所事事，一部分學生完成任務就會做其他與學習無關的事情，課堂紀律很容易被破壞。所以，我的做法是：靈活布置實驗任務，對于學習效果好的班級題量相應會重，對于基礎差些的班級實驗任務做到分層次，分成必做題和附加題兩部分，這樣可兼顧到各層次的同學，又在一定程度上激勵了學生你追我趕的學習氛圍；老師在實驗課堂上運用好時間催促，提醒學生某一時間應該做到哪一個小題，讓學生在整個課堂上充滿了緊張感，這種做法效果非常實用。
細節五：小老師起大作用。一個班級中，一堂實驗課中，總會有一部分同學作業完成得非常好。我會在第一時間把作業完成得又好又快的同學名字公布出來，在同學們中間也起到了榜樣的作用。同時把這一部分同學充分調動起來，讓他們協助老師完成上機過程中的巡查指導，這樣一方面協助了老師輔導答疑，更重要的是在相當大程度上增強了學生的自信心和成就感，這對學生是一種最好的肯定。另外值得提一下的是：計算機教學中也要注意學生意志品質能力的培養，培養學生獨立操作的能力的思考的意識。有些學生缺乏獨立完成任務的意識，遇到一點小困難就求助于同學或老師，更有的學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不強的表現，時間久了學生容易養成一種依賴心理，學習興趣下降，學生動手能力的培養也產生了一定影響。
關鍵詞：網絡環境；虛擬化；實驗教學平臺
一、概述
計算機編程類課程是理工類專業的典型課程，具有實驗要求高、環境復雜等特點。基于網絡的計算機實驗平臺已在國外高水平大學的理工科教學中得到了廣泛應用，并取得了良好的效果，其必將成為國內大學理工科課程教學改革的探索方向。網絡教學可以為學生提供一種全新的學習模式，滿足學生隨時隨地學習的需求。在國外，網絡實驗教學正處在快速發展的階段，以MOOC為代表的大型開放式網絡課程已從北美洲、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也搭建了自己的計算機科研實驗平臺，如Grid5000、PlanetLab及DAS-4等。通過平臺搭建，教學實驗資源的提供和使用方式發生了巨大的變化，形成了橫跨多個資源節點、對用戶透明的實驗環境。
二、當前存在的問題
國內高校目前的計算機類編程實驗大多還是以單機操作為主，許多高校計算機實驗教學管理還沒有完全實現網絡化，導致實驗教學的組織、實施、質量管理過程中存在很多不盡人意的問題，影響實驗教學的順利進行。
另外，實驗環境不同，編譯結果也是千差萬別。實驗報告大多是紙質手寫，學生把大量精力浪費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上。
三、虛擬化實驗教學平臺的設計與實現
網絡教學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教學板塊。
在線上播放課件，以網絡為依托，應用多媒體和網絡技術，通過多媒體教學信息的收集、傳輸、處理和共享實現教育教學目標。如可以將課堂視頻、課外習題、課堂講義等資源傳輸到終端供學生自主選擇，自主學習。
2.基于Docker容器技術的在線實驗環境。
所使用的環境結構基于Docker容器技術，它不同于傳統的使用環境，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，類似應用于沙盒和還原中的技術，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。操作系統選用Linux操作系統，Web部分采用普通Web方案。判題部分是整個Online Judge網站的核心所在。把判題部分單獨抽出來組成一類服務，便于隨時通過增加判題節點加快判題的速度。Web端發送判題的請求給RabbitMQ等消息隊列，每一個判題節點就是一個worker，這樣可以增加判題節點的數量。判題核心就是編譯、運行用戶提交的代碼程序，通過設置時間、內存等限制，對ptrace進行監控，對系統調用進行限制，解決安全性問題。
四、安全性問題
1.時間、資源的限制。
使用rlimit控制內存，方便在運行結束后獲得內存使用情況的數據。使用rlimit進行CPU時間控制，但其只能控制CPU時間，不能控制實際運行時間，所以需要額外添加alarm進行實際時間的限制。文件句柄同樣通過rlimit實現，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行。由于是比賽程序，使用的動態鏈接庫很有限，所以直接靜態編譯。
3.嘞蘅刂啤
監控程序使用root權限運行，完成必要準備后fork并切換為受限用戶運行程序。
4.系統調用控制。
監控所有的系統調用，運用白名單+計數器過濾。
五、結論
本文研究了當前編程實驗教學方式存在的不足，以建構主義學習理論為指導，探究了新的網絡環境下的教學模式和方法，構建了一個以實踐性教學思想為指導的網絡教學平臺，為教學提供了資源性支持、交互性支持和管理性支持，為學生學習提供良好的網絡學習實驗環境，同時也可以幫助教師搭建學習環境，指導學習過程，監控學習狀態，了解教學反饋和開展教學評價。
參考文獻：
