時(shí)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(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)名稱
要用最簡(jiǎn)練的語言反映實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。如驗(yàn)證某程序、定律、算法，可寫成"驗(yàn)證×××";分析×××。
學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、及合作者
實(shí)驗(yàn)日期和地點(diǎn)(年、月、日)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
目的要明確，在理論上驗(yàn)證定理、公式、算法，并使實(shí)驗(yàn)者獲得深刻和系統(tǒng)的理解，在實(shí)踐上，掌握使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的技能技巧和程序的調(diào)試方法。一般需說明是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)還是設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，是創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)還是綜合型實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)原理
在此闡述實(shí)驗(yàn)相關(guān)的主要原理。
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
這是實(shí)驗(yàn)報(bào)告極其重要的內(nèi)容。要抓住重點(diǎn)，可以從理論和實(shí)踐兩個(gè)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(shí)驗(yàn)。詳細(xì)理論計(jì)算過程。
實(shí)驗(yàn)步驟
只寫主要操作步驟，不要照抄實(shí)習(xí)指導(dǎo)，要簡(jiǎn)明扼要。還應(yīng)該畫出實(shí)驗(yàn)流程圖(實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)報(bào)告簡(jiǎn)明扼要，清楚明白。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等。原始資料應(yīng)附在本次實(shí)驗(yàn)主要操作者的實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，同組的合作者要復(fù)制原始資料。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表述，一般有三種方法:
1. 文字?jǐn)⑹? 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果，要有時(shí)間順序以及各項(xiàng)指標(biāo)在時(shí)間上的關(guān)系。
2. 圖表: 用表格或坐標(biāo)圖的方式使實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，使組間異同一目了然。每一圖表應(yīng)有表目和計(jì)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(shì)形象生動(dòng)、直觀明了。
在實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)對(duì)所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。如果所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期的結(jié)果一致，那么它可以驗(yàn)證什么理論?實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么意義?說明了什么問題?這些是實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該討論的。但是,不能用已知的理論或生活經(jīng)驗(yàn)硬套在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上;更不能由于所得到的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，這時(shí)應(yīng)該分析其異常的可能原因。如果本次實(shí)驗(yàn)失敗了，應(yīng)找出失敗的原因及以后實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)。不要簡(jiǎn)單地復(fù)述課本上的理論而缺乏自己主動(dòng)思考的內(nèi)容。
另外，也可以寫一些本次實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的再次羅列，也不是對(duì)今后研究的展望，而是針對(duì)這一實(shí)驗(yàn)所能驗(yàn)證的概念、原則或理論的簡(jiǎn)明總結(jié)，是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中歸納出的一般性、概括性的判斷,要簡(jiǎn)練、準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)、客觀。
實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文1一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/p>
本實(shí)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(tái)多媒體電腦，組建內(nèi)部局域網(wǎng)，并且接入國(guó)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(jì)軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動(dòng)畫與圖形處理或制作軟件。
三、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法與步驟
1) 在“頁面屬性”對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果
六、討論與結(jié)論
實(shí)驗(yàn)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(shí)候會(huì)變成另一個(gè)圖像，這就是鼠標(biāo)經(jīng)過圖像的效果。當(dāng)然這種實(shí)驗(yàn)效果很難在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的截圖里表現(xiàn)出來。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于背景圖像的選擇，如果背景圖像太大不僅會(huì)影響網(wǎng)頁的打開速度，甚至圖像在插入會(huì)也會(huì)有失真的感覺，因此在插入前對(duì)圖像進(jìn)行必要的處理能使實(shí)驗(yàn)的效果更好。
實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/p>
本實(shí)例是要?jiǎng)?chuàng)建邊框?yàn)?像素的表格。
二、儀器用具
1、生均一臺(tái)多媒體電腦，組建內(nèi)部局域網(wǎng)，并且接入國(guó)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(jì)軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動(dòng)畫與圖形處理或制作軟件。
三、實(shí)驗(yàn)原理
創(chuàng)建邊框?yàn)?像素的表格。
四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟
1) 在文檔中，單擊表格“”按鈕，在對(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果
1 概述
《操作系統(tǒng)》課程是計(jì)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(shí)踐能力。由于該課程的內(nèi)容比較抽象、深?yuàn)W，并且課程實(shí)驗(yàn)難做，實(shí)驗(yàn)效果不明顯，所以，該課程的實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)。然而，實(shí)踐教學(xué)又是本門課的重要組成部分，實(shí)踐教學(xué)對(duì)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(jì)，并發(fā)程序設(shè)計(jì)，多用戶環(huán)境應(yīng)用程序設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，本門課不但必須包含實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)的運(yùn)作情況
經(jīng)過對(duì)各高校《操作系統(tǒng)》實(shí)踐教學(xué)的調(diào)查，《操作系統(tǒng)》實(shí)踐部分的開設(shè)形式主要有以下四種：
2.1 驗(yàn)證操作系統(tǒng)部分功能的實(shí)驗(yàn)
這種實(shí)驗(yàn)方式最簡(jiǎn)單，主要思路是，以某個(gè)實(shí)際的商業(yè)操作系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)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(yàn)操作系統(tǒng)原理在實(shí)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(shí)現(xiàn)的代碼，對(duì)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(shí)驗(yàn)
這是比較常見的一種實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)算法。
該方式與程序設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)際操作系統(tǒng)的主要模塊
這種方式對(duì)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(tái)，要求學(xué)生選取其中的主要功能模塊，并對(duì)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(duì)師生的要求很高，一般高校實(shí)施的效果不好，最終只有小部分學(xué)生達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢W(xué)生的受益面不大。[3]
2.4 設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)包含簡(jiǎn)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(jì)一個(gè)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(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)一致，理論上比較理想，但在實(shí)際的執(zhí)行過程中，由于操作系統(tǒng)是一個(gè)大型的系統(tǒng)軟件，其設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，因此這種方式實(shí)施起來難度很大。
3 在教學(xué)操作系統(tǒng)GeekOS上完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)
由于一般的商業(yè)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐大，學(xué)生規(guī)定課時(shí)內(nèi)很難全面掌握，同時(shí)，這些操作系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，差不多實(shí)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(jì)一個(gè)基于教學(xué)操作系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)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(duì)RISC結(jié)構(gòu)MIPS處理器的，例：Nachos；另一類是針對(duì)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(gè)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(duì)其進(jìn)行功能擴(kuò)充，也可以在g（project1等項(xiàng)目中還包含有磁盤鏡像diskc.img），makefile項(xiàng)目管理文件。
2） Include文件夾。包含兩個(gè)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(xiàng)目編譯時(shí)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(shí)要修改的源代碼如main.c等都位于這個(gè)目錄中，在User子文件夾中一般是用來存放用戶的測(cè)試文件，在tools子目錄中的代碼是用來建立pfat測(cè)試文件系統(tǒng)的。
3.3.2七個(gè)項(xiàng)目的功能
project0：在該項(xiàng)目中，要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)核級(jí)的I/O進(jìn)程，該進(jìn)程能從鍵盤接收一個(gè)按鈕，并顯示在顯示屏上。該項(xiàng)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)是如何啟動(dòng)的。
project1：在該項(xiàng)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(shí)將分析結(jié)果送到加載器。該項(xiàng)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(jì)了7個(gè)由易到難的設(shè)計(jì)項(xiàng)目用于GeekOS的改進(jìn)。這些項(xiàng)目分別涵蓋了操作系統(tǒng)內(nèi)核的各個(gè)基本模塊：系統(tǒng)啟動(dòng)，進(jìn)程管理，存儲(chǔ)管理，文件系統(tǒng)，訪問控制以及進(jìn)程間通信。7個(gè)項(xiàng)目都規(guī)定了改進(jìn)的目標(biāo)，并提供了一些設(shè)計(jì)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(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
project2：在該項(xiàng)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(xiàng)目中，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)分配方式還是采用段式分配。該項(xiàng)目實(shí)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(cè)試程序。
project3：在該項(xiàng)目中，要求學(xué)生改進(jìn)GeekOS的調(diào)度程序，實(shí)現(xiàn)基于4級(jí)反饋隊(duì)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(shí)現(xiàn)信號(hào)量，支持進(jìn)程間通信。
project4：在該項(xiàng)目中，要求學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)分頁虛擬存儲(chǔ)管理，以替代前述項(xiàng)目中一直采用的段式存儲(chǔ)管理。學(xué)生實(shí)現(xiàn)分頁式虛存管理以后，系統(tǒng)在內(nèi)存不足時(shí)，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(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)技術(shù)。
project5：在該項(xiàng)目中，要求學(xué)生實(shí)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(xiàng)目的目的是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)多級(jí)目錄的、可讀寫的文件系統(tǒng)。
project6：在該項(xiàng)目中，要求在文件系統(tǒng)中新增一個(gè)訪問控制列表，并使用匿名半雙工管道實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信。
4 《操作系統(tǒng)》實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核
《操作系統(tǒng)》實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核非常重要，好的考核將激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果，辦法如下：
1）教師制定實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式和要求，教師對(duì)學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的作檢查和評(píng)價(jià)；
2）對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回答并作出評(píng)價(jià)，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(jì)的、使用的測(cè)試用例是如何選取和設(shè)計(jì)的、算法性能怎么樣。
3）對(duì)一些學(xué)生能實(shí)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(píng)價(jià)：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(dòng)；操作系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革
中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-0568（2012）11-0116-03
一、引言
操作系統(tǒng)是計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作、用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)交互和設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)等基本知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要途徑，而其實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是學(xué)生得以深入理解和驗(yàn)證課堂教學(xué)內(nèi)容的直接和有效手段。
操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(shí)，能拓寬學(xué)生編程思路，培養(yǎng)動(dòng)手操作能力與分析綜合能力，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量將直接影響學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、合作能力等。[1]在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略的指引下進(jìn)行操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，面向市場(chǎng)不斷創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各項(xiàng)機(jī)制，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)、人才培養(yǎng)和服務(wù)社會(huì)有機(jī)融合、協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)更符合就業(yè)市場(chǎng)對(duì)計(jì)算機(jī)類技術(shù)應(yīng)用型需求的人才。
二、操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度不夠
在教育教學(xué)中，大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往附屬于理論教學(xué)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新精神的培養(yǎng)不夠重視。而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)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(qǐng)假等情況屢見不鮮。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)落不到實(shí)處，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手實(shí)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(shí)和實(shí)踐能力，造成了學(xué)生就業(yè)困難的局面。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置問題[2]
操作系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是圍繞教材中的主要算法進(jìn)行驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，但是僅僅靠這幾個(gè)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(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的方法和技能并不能應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中去，實(shí)驗(yàn)成為一種形式，理論與實(shí)踐脫離嚴(yán)重。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的選擇問題[1,2]
操作系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。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(duì)外公開，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)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(duì)操作系統(tǒng)的工作原理的理解。選用Linux作為實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)，又因?yàn)閷W(xué)生對(duì)Windows系統(tǒng)較為熟悉，大部分沒有接觸過Linux系統(tǒng)，思維定勢(shì)難免會(huì)給學(xué)習(xí)和認(rèn)知帶來難度，因而也限制了學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)工作原理的理解和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)類型和手段的單一[3]
目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多是驗(yàn)證型和仿真型的，注重的是理論知識(shí)的檢驗(yàn)和證明。這種實(shí)驗(yàn)以教師為中心，學(xué)生完全按照教師的意圖進(jìn)行實(shí)踐操作，缺乏自己的思考和創(chuàng)新過程。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)師資隊(duì)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(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，因而無法保證對(duì)學(xué)生的操作技能進(jìn)行有效的指導(dǎo)，直接影響實(shí)踐教學(xué)的效果和應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
針對(duì)上述操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，筆者結(jié)合學(xué)校“第四批精品課程立項(xiàng)項(xiàng)目”――計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程建設(shè)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革實(shí)踐，提出了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略下實(shí)驗(yàn)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(dòng)戰(zhàn)略下實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路
1.推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)踐，提高專業(yè)技能、積累經(jīng)驗(yàn)，從創(chuàng)新過程中加深教師對(duì)產(chǎn)業(yè)的認(rèn)知。同時(shí)建立流動(dòng)編制，從企業(yè)聘請(qǐng)集工程理論與技術(shù)專長(zhǎng)為一體的工程師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)與時(shí)俱進(jìn)，從而保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。
（2）創(chuàng)新科研思路，將實(shí)驗(yàn)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(chǎng)為驅(qū)動(dòng)，加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系，主動(dòng)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(xiàng)目。同時(shí)將科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，以綜合性的工程實(shí)踐項(xiàng)目為主線，圍繞綜合實(shí)踐項(xiàng)目?jī)?nèi)容將項(xiàng)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(chǔ)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(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容各環(huán)節(jié)中，從而將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研實(shí)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(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和質(zhì)量得到了顯著提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也更加貼近了產(chǎn)業(yè)技術(shù)對(duì)人才的需求。
2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不適合培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，所以要?jiǎng)?chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，精簡(jiǎn)基礎(chǔ)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加模擬設(shè)計(jì)性、規(guī)劃研究性和開放性的實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的層次分明。
在不同階段實(shí)施不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)循序漸進(jìn)完成，以達(dá)到最佳實(shí)驗(yàn)效果。具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程為：
（1）認(rèn)知學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)階段。這種實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，包括基本的應(yīng)用級(jí)和系統(tǒng)管理級(jí)的實(shí)驗(yàn)。如，操作系統(tǒng)的安裝、文件操作等，實(shí)驗(yàn)中以教師輔導(dǎo)為主，教會(huì)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(xiàng)功能、掌握文件操作命令等。
（2）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段。以學(xué)生自學(xué)為主，學(xué)生自己編程模擬實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的某些功能模塊。主要的實(shí)驗(yàn)有：動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)進(jìn)程調(diào)度算法、時(shí)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(shí)，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(lì)學(xué)生提出問題和不同的見解并自行加以解決。例如，在動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)進(jìn)程調(diào)度算法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的設(shè)計(jì)思路不明確時(shí)，可從幾個(gè)方面來幫助他們理清思路：是否考慮了進(jìn)程的阻塞時(shí)間、在運(yùn)行進(jìn)程已占用CPU時(shí)間以達(dá)到所需運(yùn)行時(shí)間時(shí)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(jì)并解決問題。
（3）研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)階段。在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生已經(jīng)從書本逐步走向?qū)嵺`，消除了對(duì)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(dòng)研究式的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程。可選的實(shí)驗(yàn)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(dòng)獲取知識(shí)，開動(dòng)腦筋進(jìn)行課題的思考和設(shè)計(jì)，因而有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
（4）開放性實(shí)驗(yàn)階段。[4]最后，安排學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的主體作用和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。可讓學(xué)生自成小組，在虛擬機(jī)平臺(tái)上，從裸機(jī)開始，通過實(shí)例利用匯編與C語言編寫一個(gè)小型的操作系統(tǒng)的框架，包括處理機(jī)管理、存儲(chǔ)器管理、文件管理和簡(jiǎn)單的設(shè)備管理。團(tuán)隊(duì)協(xié)作分析和設(shè)計(jì)仿真操作系統(tǒng)的架構(gòu)和各項(xiàng)功能、制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、編寫代碼并注釋說明、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、撰寫說明書和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后由團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一提交。這樣的實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生把握操作系統(tǒng)的精髓，真實(shí)地消化書本知識(shí)，同時(shí)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(duì)協(xié)作的能力。
3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的興趣
在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)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(duì)比學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)，這樣的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用多媒體技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供交互式教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生清楚實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、重點(diǎn)、目的等，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如在銀行家算法實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景，借助多媒體的應(yīng)用，讓學(xué)生充分了解在該實(shí)驗(yàn)中什么情況下會(huì)發(fā)生死鎖現(xiàn)象，又如何設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可采用啟發(fā)式的教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中可采用對(duì)比分析的啟發(fā)式教學(xué)方法，讓學(xué)生對(duì)不同內(nèi)容的調(diào)度算法進(jìn)行比較，從而對(duì)實(shí)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(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)驗(yàn)中通過具體案例來挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，要有意識(shí)地從應(yīng)用及工程實(shí)踐的角度，用案例、項(xiàng)目的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力。
4.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)模式
探索、創(chuàng)新更加合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核評(píng)價(jià)模式，不再單純地以上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為最終成績(jī)的評(píng)定。具體的方法有：提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的比例，使得學(xué)生更加重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)；對(duì)不同階段的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，隨時(shí)提問，考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、設(shè)計(jì)思路等；程序驗(yàn)收時(shí)，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(shí)的各項(xiàng)表現(xiàn)，批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，給出實(shí)驗(yàn)教學(xué)最終成績(jī)。
四、結(jié)語
操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)可以幫助學(xué)生加深對(duì)操作系統(tǒng)原理和算法的理解和掌握，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程體會(huì)到計(jì)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(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)對(duì)操作系統(tǒng)發(fā)展的影響等。我們?cè)趯W(xué)校立項(xiàng)的精品課程建設(shè)項(xiàng)目中，立足本校，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)構(gòu)的改革，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)發(fā)展的跟蹤意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，鍛煉他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，以達(dá)到與企業(yè)的無縫鏈接，為社會(huì)培養(yǎng)能適應(yīng)市場(chǎng)需求的創(chuàng)新型與技能性的計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才。
參考文獻(xiàn)：
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1課程概述
“信息安全導(dǎo)論”是面向計(jì)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(duì)信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展，部隊(duì)對(duì)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(duì)?wèi)?zhàn)斗力的同時(shí)，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(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是讓學(xué)員通過實(shí)驗(yàn)?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(shí)，培養(yǎng)良好的安全習(xí)慣，另一方面提高實(shí)踐操作和應(yīng)用能力。
課程的課內(nèi)學(xué)時(shí)為32課時(shí)，課外學(xué)時(shí)即實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為12學(xué)時(shí)。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(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)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(shí)驗(yàn)由于學(xué)時(shí)有限，只能在課程內(nèi)容中進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。
2實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容選擇
由于時(shí)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(shí)驗(yàn)，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(gè)課程中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全章節(jié)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全章節(jié)中涉及的內(nèi)容成為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排的重點(diǎn)。
2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全章節(jié)中的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安全內(nèi)容成為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的首選。計(jì)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(jì)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(jí)安全級(jí)別，即自主安全保護(hù)和受控存儲(chǔ)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(duì)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(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)Windows 2000漏洞入侵實(shí)驗(yàn)。實(shí)際上，對(duì)于大部分的安全問題，我們可以通過對(duì)操作系統(tǒng)的安全管理配置操作來進(jìn)行防范。在實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇
在計(jì)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(shí)驗(yàn)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(gè)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(jì)，全球接入因特網(wǎng)的計(jì)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(gè)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(duì)后階段實(shí)驗(yàn)的理解，同時(shí)增強(qiáng)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)需要安全保護(hù)的意識(shí)。
在學(xué)習(xí)嗅探器使用的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)牟话踩浴６鳹PN技術(shù)是實(shí)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(shí)現(xiàn)的一個(gè)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)模瑥亩軌虮ＷC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(duì)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(shí)驗(yàn)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(huì)嗅探工具的使用和掌握VPN服務(wù)的配置和連接。
3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)
根據(jù)圖1的安排，整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容包括六個(gè)實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)所占課時(shí)為2個(gè)課時(shí)，為了讓學(xué)員們能夠在短時(shí)間達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要以驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)為主，部分提高型的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為輔。驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)步驟比較詳細(xì)，力爭(zhēng)學(xué)員在實(shí)驗(yàn)課時(shí)間內(nèi)完成所需實(shí)驗(yàn)，而提高型的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)這些漏洞進(jìn)行的。此次實(shí)驗(yàn)的操作系統(tǒng)選擇的是Windows 2000。實(shí)驗(yàn)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(shí)。針對(duì)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(jí)的攻擊者采取的方法。 此次實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)兩個(gè)可驗(yàn)證步驟的漏洞入侵過程，讓學(xué)員可以在實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)。這兩個(gè)入侵過程分別為：1433溢出漏洞攻擊和弱口令入侵。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)包括了典型入侵過程的主要環(huán)節(jié)。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容
針對(duì)攻擊者的攻擊，實(shí)際上可以通過對(duì)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(shí)驗(yàn)包括Windows的安全管理配置和Linux的安全管理配置兩次實(shí)驗(yàn)。
這兩次實(shí)驗(yàn)的具體操作雖然不同，但實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是相同的。每次的實(shí)驗(yàn)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(duì)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(huì)如何修改用戶權(quán)限。
由于針對(duì)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(xiàng)重要的功能。審核策略可以對(duì)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(duì)日志記錄進(jìn)行分析可以對(duì)攻擊者的攻擊行為進(jìn)行事后追蹤。同時(shí)，管理員還可以發(fā)現(xiàn)攻擊者的不良企圖，從而加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的防護(hù)。
3.3嗅探工具Sniffer的使用的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)后階段實(shí)驗(yàn)的理解，并增強(qiáng)學(xué)員對(duì)數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸要進(jìn)行保護(hù)的安全意識(shí)。
整次實(shí)驗(yàn)包括如何利用嗅探器sniffer對(duì)報(bào)文進(jìn)行捕獲、解碼和編寫報(bào)文的內(nèi)容。其中報(bào)文捕獲和解碼是基本學(xué)習(xí)內(nèi)容，而編寫報(bào)文為提高內(nèi)容。
報(bào)文捕獲的實(shí)驗(yàn)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(bào)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(bào)文解碼的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括熟悉各種協(xié)議報(bào)文結(jié)構(gòu)并對(duì)捕獲的IP報(bào)文主要是報(bào)文頭部的各種信息進(jìn)行分析。
編寫報(bào)文的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是利用sniffer提供的報(bào)文編輯功能，自行編寫一個(gè)IP報(bào)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的目的是通過啟動(dòng)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(shí)驗(yàn)需要兩臺(tái)機(jī)器，可驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1) 一臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)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(tái)機(jī)器充當(dāng)客戶機(jī)，使用掃描器nmap對(duì)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(bào)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的目的就是通過對(duì)學(xué)習(xí)VPN服務(wù)器的配置和連接建立來加深學(xué)員對(duì)VPN概念的理解。
實(shí)驗(yàn)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(duì)點(diǎn)連接。這種方式最適用于公司內(nèi)部經(jīng)常有流動(dòng)人員遠(yuǎn)程辦公的情況。
可驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)步驟包括：
(1) 配置和啟動(dòng)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(shí)驗(yàn)課程的每次實(shí)驗(yàn)都需要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告來考察實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。從提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來看，所有學(xué)員都在既定時(shí)間內(nèi)完成了實(shí)驗(yàn)規(guī)定的基本內(nèi)容，而部分學(xué)員在課外時(shí)間完成了提高部分的內(nèi)容。信息安全導(dǎo)論課程的總評(píng)分中筆試占70%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占30%。整個(gè)課程的成績(jī)?cè)诹己靡陨系膶W(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(duì)學(xué)員進(jìn)行了調(diào)查，學(xué)員普遍反映通過實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)加深了對(duì)信息安全技術(shù)的理解，同時(shí)提高了自身的安全意識(shí)。
關(guān)鍵詞：大作業(yè)；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新能力；考核方式
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1672-5913 (2007) 22-0109-04
為了構(gòu)建一個(gè)為更多學(xué)生提供更具綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的實(shí)踐環(huán)境，以使每個(gè)大學(xué)生在4年學(xué)習(xí)中都能接受多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，使得學(xué)生在掌握扎實(shí)的基本知識(shí)與技能的基礎(chǔ)上，同時(shí)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(shí)踐教學(xué)方式上做進(jìn)一步的研究。
1實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)思想
課程實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)思想為：構(gòu)架多層次、立體化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，逐步提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。課程實(shí)踐教學(xué)的主要環(huán)節(jié)有：課內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)、課外項(xiàng)目引導(dǎo)下的大作業(yè)(綜合性/設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))、教授和博士指導(dǎo)本科生學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊(duì)活動(dòng)、社會(huì)調(diào)查、實(shí)踐基地專業(yè)實(shí)習(xí)等。
實(shí)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(dòng)下的雙主體教學(xué)模式，探索由啟發(fā)式、實(shí)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(tái)，構(gòu)架立體化教學(xué)平臺(tái)，如構(gòu)建課堂(理論)教學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課外項(xiàng)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(duì)活動(dòng)、實(shí)踐基地教學(xué)等相結(jié)合的立體化教學(xué)平臺(tái)；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(duì)精選的大作業(yè)題目進(jìn)行分類管理，對(duì)每類大作業(yè)題目的一個(gè)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(shí)不斷更新該網(wǎng)站，動(dòng)態(tài)反映有關(guān)題目的最近研究動(dòng)態(tài)、新的需求、新的設(shè)計(jì)方案。在網(wǎng)站上定期一些技術(shù)解決方案，好的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)與大作業(yè)、綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。教師對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)認(rèn)真指導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，使學(xué)生能夠掌握教學(xué)大綱中要求的基本知識(shí)、基本理論和基本方法，在綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成大作業(yè)。在實(shí)踐教學(xué)中采用小組討論、集體答辯、教師點(diǎn)評(píng)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(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力。
2大作業(yè)驅(qū)動(dòng)下的實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容
綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)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(duì)一門課程綜合性的問題或綜合幾門課程知識(shí)的問題，結(jié)合其他專業(yè)知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)，從資料收集、提出解決、選擇最佳方案到最終實(shí)現(xiàn)方案等一系列過程的實(shí)踐，可為學(xué)生今后的創(chuàng)業(yè)提供一個(gè)能力鍛煉的舞臺(tái)。
大作業(yè)作為課程學(xué)習(xí)中的一個(gè)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(dòng)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(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、合作意識(shí)，提高其觀察力、思維力、想象力和動(dòng)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
不同的課程，其實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不同。但是，無論什么樣的課程，實(shí)踐教學(xué)都應(yīng)該包括如下的內(nèi)容：
(1) 基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)：這部分內(nèi)容主要是鍛煉學(xué)生對(duì)本課程基本技能的訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)基本理論的理解和運(yùn)用。這類的實(shí)驗(yàn)一般稱為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)一般6~8個(gè)左右，實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)12~16，主要由教師在實(shí)驗(yàn)課中，首先花費(fèi)20分鐘左右的時(shí)間向?qū)W生講授實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)生依據(jù)老師講授的知識(shí)進(jìn)行課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完成后填寫相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
例如：在“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理”課程中安排16學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，完成8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括使用SQL Server2000，實(shí)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(chǔ)過程、數(shù)據(jù)庫的安全機(jī)制等。
通過課內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟練掌握教學(xué)大綱中要求的基本知識(shí)、基本理論和基本方法。
(2) 綜合性的實(shí)驗(yàn)
為了提高實(shí)踐教學(xué)效果，必須將課外項(xiàng)目引導(dǎo)下的大作業(yè)(綜合性/設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))教學(xué)內(nèi)容引入到實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容中。
綜合性的實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或相關(guān)課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)的目的是對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)一般1~2個(gè)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)10~12左右。在該實(shí)驗(yàn)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(shí)踐中。教師可以設(shè)計(jì)多個(gè)選題供學(xué)生選擇，也可以由學(xué)生自主選題。多個(gè)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(dòng)性。
也可以采用同一個(gè)班設(shè)計(jì)一個(gè)選題，采用同一個(gè)選題的好處是可以激發(fā)不同組之間學(xué)生的相互競(jìng)爭(zhēng)，每個(gè)組的同學(xué)都可以從其他組中吸取精華，不斷地充實(shí)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(duì)企事業(yè)單位管理中的實(shí)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(gè)簡(jiǎn)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(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，最后撰寫設(shè)計(jì)文檔。
(3) 設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)
設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)要求和條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的探索性實(shí)驗(yàn)，著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)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(shí)，針對(duì)企事業(yè)單位管理中的實(shí)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(shí)進(jìn)行代碼設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)報(bào)告，個(gè)人完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)說明書、數(shù)據(jù)庫代碼設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書、應(yīng)用軟件代碼設(shè)計(jì)、用戶使用說明書。
在實(shí)踐教學(xué)過程中，可以組織高年級(jí)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(duì)。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(shí)和創(chuàng)新能力；通過科研，可以使本科生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)到主動(dòng)，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(duì)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(jìng)爭(zhēng)力。
實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)非常有效的途徑是通過校企合作，為學(xué)生的校外實(shí)踐活動(dòng)提供良好的平臺(tái)。積極組織學(xué)生參加各項(xiàng)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，到企事業(yè)單位實(shí)地調(diào)查、參觀，并在此基礎(chǔ)上組織學(xué)生到實(shí)踐基地開展專業(yè)實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際問題，并進(jìn)一步通過大作業(yè)或?qū)I(yè)實(shí)習(xí)，將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到解決企事業(yè)單位管理中的實(shí)際問題。
3實(shí)踐教學(xué)考核方式的改革
必須對(duì)實(shí)踐考核方式進(jìn)行改革，考核范圍應(yīng)包括：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核、綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告、大作業(yè)、文檔資料、演講和答辯等。
實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)的一個(gè)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(jì)劃時(shí)，都將相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)納入到正常的教學(xué)計(jì)劃中，同時(shí)配備相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)課時(shí)，其考核采用了理論與實(shí)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(shí)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(shí)？一般來說，實(shí)踐考試的比重依課程而異，計(jì)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(jì)語言、計(jì)算機(jī)原理、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程。這些課程其實(shí)踐內(nèi)容往往是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，輔助一個(gè)小的綜合性的實(shí)驗(yàn)，其考核方式可以采用：
① 實(shí)踐考試占該課程比重的15%~25%
② 以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為主，包括平時(shí)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其比重約占實(shí)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(gè)考試題目，題目以涵蓋本課程的基本知識(shí)和基本技能為主，題目不宜難。可以采用預(yù)先將所有題目發(fā)給學(xué)生進(jìn)行課后練習(xí)，考試時(shí)從中選擇2~3題由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。這部分的比重約占實(shí)踐考試的5%~10%左右。
④ 綜合性的實(shí)驗(yàn)：包括綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)程序等，這部分內(nèi)容由學(xué)生以小組為單位課外完成。評(píng)分的依據(jù)至少包括演講答辯的能力、程序質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)報(bào)告這三方面的內(nèi)容。評(píng)分可以給小組評(píng)定一個(gè)分?jǐn)?shù)，也可以依據(jù)每個(gè)同學(xué)在小組中擔(dān)任的角色、任務(wù)量的大小等來評(píng)定。但以小組評(píng)定一個(gè)分?jǐn)?shù)為好，原因是充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量，使得學(xué)生在最初的學(xué)習(xí)階段就懂得團(tuán)隊(duì)在開發(fā)過程中對(duì)個(gè)人創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要作用。這部分的比重約占實(shí)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(jì)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(jì)算機(jī)安全技術(shù)、移動(dòng)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(shí)踐內(nèi)容往往是少量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以一到兩個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)為主，其考核方式可以采用：
① 實(shí)踐考試占該課程比重的25%~40%
② 以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為輔，包括平時(shí)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其比重約占實(shí)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(gè)考試題目，題目以綜合本課程的基本知識(shí)和基本技能為主，題目稍難。可以采用預(yù)先將所有題目發(fā)給學(xué)生進(jìn)行課后練習(xí)，考試時(shí)從中選擇1到2題由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。這部分的比重約占實(shí)踐考試的5%~10%左右。
④ 綜合性實(shí)驗(yàn)：包括大作業(yè)(含文檔資料)、實(shí)驗(yàn)程序等，這部分內(nèi)容由學(xué)生以小組為單位課外完成。評(píng)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(bào)告這三方面的內(nèi)容。評(píng)分可以給小組評(píng)定一個(gè)分?jǐn)?shù)，也可以依據(jù)每個(gè)同學(xué)在小組中擔(dān)任的角色、任務(wù)量的大小等來評(píng)定。但是以小組評(píng)定一個(gè)基礎(chǔ)分?jǐn)?shù)，再依據(jù)每個(gè)同學(xué)在小組中擔(dān)任的角色、任務(wù)量的大小等來評(píng)定為佳，原因是不僅可以充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的力量，也充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在整個(gè)開發(fā)過程中的積極性，發(fā)揮個(gè)人創(chuàng)新能力的重要作用。這部分的比重約占實(shí)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(jī)的60%，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)占8%，上機(jī)考試占10%，綜合性實(shí)驗(yàn)及大作業(yè)(含文檔資料)占20%。
在實(shí)踐教學(xué)過程中，每個(gè)學(xué)生完成8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，教師針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的典型問題從多方面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)以引導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力；另外，學(xué)生以3～4人為一組完成一個(gè)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(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)，然后每個(gè)學(xué)生依據(jù)本組的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫腳本設(shè)計(jì)并生成數(shù)據(jù)庫。
(3) 專業(yè)實(shí)踐課程
這類課程主要包括電子商務(wù)技術(shù)、課程設(shè)計(jì)(如操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)、編譯方法課程設(shè)計(jì)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(shí)踐內(nèi)容往往以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，其考核方式可以采用：
① 實(shí)踐考試占該課程比重的80%~100%
② 考試以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，包括大作業(yè)(含文檔資料)、實(shí)驗(yàn)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(píng)分的依據(jù)同綜合性的大作業(yè)，但是小組的評(píng)分占實(shí)踐考試的20%左右，個(gè)人評(píng)分比重約占實(shí)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(shí)驗(yàn)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(jì)說明書、詳細(xì)設(shè)計(jì)、用戶手冊(cè)、PPT報(bào)告等。
在實(shí)踐教學(xué)過程中，每個(gè)學(xué)生完成8個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)要求同綜合性實(shí)驗(yàn)；另外，每個(gè)學(xué)生還必須完成一個(gè)設(shè)計(jì)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(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)，寫出數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)說明書，這部分比重約占實(shí)踐考試的20%左右，然后每個(gè)同學(xué)依據(jù)本組的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫代碼設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、應(yīng)用軟件代碼設(shè)計(jì)、用戶使用說明書和PPT報(bào)告，相應(yīng)占實(shí)踐考試的比重分別為：10%、10%、40%、5%和5%。
4總結(jié)
計(jì)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(shí)踐能力。為了進(jìn)一步提高實(shí)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(dòng)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(shí)；增強(qiáng)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(shí)，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(shí)踐教學(xué)過程中的成功舉措。
作者簡(jiǎn)介：
吳京慧，江西財(cái)經(jīng)大學(xué)信息管理學(xué)院 330013
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)；Moodle
中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生鞏固知識(shí)、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(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用方面還相對(duì)滯后。
目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)仍然占較大的比重，設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)較少。導(dǎo)致這種現(xiàn)狀的其中一個(gè)原因是長(zhǎng)期形成的教學(xué)觀念和方式，實(shí)驗(yàn)課程以“教師為中心”,“重知識(shí)、重形式、重驗(yàn)證”。學(xué)生必須在固定的時(shí)間、環(huán)境完成指定的實(shí)驗(yàn)，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(gè)原因是實(shí)驗(yàn)課程依附于理論課程，各實(shí)驗(yàn)間相互獨(dú)立，學(xué)生和教師相互交流較少，這樣的實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)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(gè)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(tái)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(dòng)中，他們相互協(xié)作，并根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)共同建構(gòu)知識(shí)。
2.1學(xué)生對(duì)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(shì)，對(duì)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(duì)較差一些的學(xué)生大部分到了大學(xué)才有較多的機(jī)會(huì)接觸信息化環(huán)境，他們對(duì)這種環(huán)境也需要一個(gè)適應(yīng)過程，因此在大學(xué)一年級(jí)他們對(duì)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(jí)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(píng)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(tái)可在多種支持PHP的平臺(tái)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(tái)[2]。因此既可以選擇Windows作為Moodle的系統(tǒng)平臺(tái)，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(tái)。客戶端訪問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(jì)基于Moodle實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力
在Moodle網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中教學(xué)資源并利用教學(xué)資源開展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，這對(duì)大部分老師來說是陌生的。使用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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(shí)間、場(chǎng)地等因素的制約。而且短時(shí)間的集中培訓(xùn)并不能讓每個(gè)老師都很快熟悉各個(gè)應(yīng)用細(xì)節(jié)，老師在應(yīng)用的時(shí)候遇到問題的時(shí)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(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以設(shè)計(jì)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(zhǎng)期的、延續(xù)性的服務(wù)。通過交流互動(dòng)，盡快幫助老師們熟悉Moodle平臺(tái)的使用，提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合是目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)。利用Moodle開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)有以下優(yōu)勢(shì)：Moodle使用廣泛、易于部署；教師在學(xué)習(xí)使用Moodle平臺(tái)的同時(shí)接觸建構(gòu)主義教學(xué)理念，對(duì)長(zhǎng)期養(yǎng)成的“教師為中心”的觀念形成沖擊；利用Moo dle平臺(tái)可以使部分實(shí)驗(yàn)過程不受時(shí)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(dòng)。因此在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上使用Moodle開展基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是可行的。
3實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的優(yōu)化
通過Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)和互動(dòng)延伸到課外對(duì)實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)反饋階段和課后評(píng)價(jià)階段。
圖1基于Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案并分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在這個(gè)過程，老師可以積極參與問題討論。在實(shí)驗(yàn)方案通過老師審核后，即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)操作流程。
實(shí)驗(yàn)操作階段，如果有計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)驗(yàn)總結(jié)階段，學(xué)生可以邊討論邊撰寫自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，如果發(fā)現(xiàn)問題還可以利用以前同學(xué)留下的實(shí)驗(yàn)案例和互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料。老師在學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)成果。
4基于Moodle開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義
4.1信息化教學(xué)資源的整合
不同的實(shí)驗(yàn)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。基于網(wǎng)絡(luò)的信息化環(huán)境開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)可促進(jìn)以下的資源整合。如實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料、實(shí)驗(yàn)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(tái)中、通過合理的設(shè)計(jì)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(shí)和大量信息，使課堂教學(xué)得到很好的延伸。同時(shí)，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(jí)學(xué)生、研究生等參與到實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)活動(dòng)，這樣就可以最大限度地整合社會(huì)資源。
4.2有特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
過去實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)主要圍繞著項(xiàng)目和內(nèi)容設(shè)計(jì)，而使用Moodle平臺(tái)后要求使用資源和活動(dòng)的設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)，學(xué)生是按照教師設(shè)計(jì)好的內(nèi)容步驟開展實(shí)驗(yàn)，然后用同一方式統(tǒng)計(jì)反饋數(shù)據(jù)。采用新的教學(xué)模式后有些實(shí)驗(yàn)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(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生的科學(xué)研究精神得到了進(jìn)一步的鍛煉。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加強(qiáng)了師生相互間的交流互動(dòng)，增強(qiáng)了橫向聯(lián)系，這樣更有助于提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，把問題研究引向深入。
4.3實(shí)現(xiàn)課堂的延伸
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，可以讓學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室或相關(guān)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境之前完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)任務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境圍繞設(shè)計(jì)的問題開展討論，老師也可以及時(shí)進(jìn)行批改。這種模式相當(dāng)于把實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)流程優(yōu)化了，以前學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，相互之間的討論聯(lián)系極少。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)時(shí)間，而且等做實(shí)驗(yàn)才反饋預(yù)習(xí)效果也不夠及時(shí)。實(shí)驗(yàn)過程中，要是實(shí)驗(yàn)室能提供多媒體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，學(xué)生可以一邊開展實(shí)驗(yàn)操作，一邊和其他實(shí)驗(yàn)小組討論實(shí)驗(yàn)問題。而完成操作后，在課后可以通過網(wǎng)絡(luò)提交實(shí)驗(yàn)心得和實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)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(shí)現(xiàn)過程性評(píng)價(jià)
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)把實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為一種可量化、可測(cè)量的目標(biāo)，并以是否達(dá)標(biāo)來進(jìn)行最終評(píng)價(jià)，是一種目標(biāo)取向的評(píng)價(jià)，這種評(píng)價(jià)方式追求的是評(píng)價(jià)客觀性。過度強(qiáng)調(diào)量化的最終的結(jié)果就容易忽略實(shí)驗(yàn)過程的價(jià)值，具有片面性。過程性評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)主體多元化，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化和差異性評(píng)價(jià)。Moodle教學(xué)平臺(tái)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(duì)每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行過程跟蹤。除此之外，還可以為學(xué)生的每個(gè)學(xué)習(xí)過程評(píng)分，及時(shí)地把活動(dòng)的意見反饋給學(xué)生。只要能夠提供及時(shí)的反饋，學(xué)生就能及時(shí)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(shí)驗(yàn)報(bào)告。
4.5提高學(xué)生創(chuàng)造性思維和科學(xué)研究精神
相對(duì)于理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性、啟發(fā)性和探索性的特點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生通過操作、實(shí)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(shí)驗(yàn)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?cè)趯?shí)驗(yàn)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(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)自覺的探索學(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(duì)學(xué)生的主體意識(shí)、參與意識(shí)、探索學(xué)習(xí)意識(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)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(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，就不再是依賴于教師設(shè)定的方案去實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shì)。有了計(jì)算機(jī)、校園網(wǎng)、資源庫、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)教學(xué)逐漸成為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)。雖然Moodle網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外都還處在探索階段，但是，作為一個(gè)優(yōu)秀的教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)，一定可以為實(shí)驗(yàn)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(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)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(shí)踐
中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）15-0088-03
一、Linux人才需求層次
市場(chǎng)對(duì)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(chǎng)對(duì)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(shí)架構(gòu)也是不一樣的。高校的教學(xué)并非是使每個(gè)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(shí)到這種金字塔式的人才結(jié)構(gòu)，就需要針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象研究其知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、課程知識(shí)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(shí)在面向職業(yè)的需求中得到極大重視，是實(shí)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(jiǎn)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(shí)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(jì)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(jì)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(shí)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(xiàng)目為導(dǎo)向，案例驅(qū)動(dòng)的軟件工程人才培養(yǎng)模式。
（三）重理論，輕實(shí)踐
目前Linux操作系統(tǒng)教學(xué)偏重于理論和知識(shí)的講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)驗(yàn)、實(shí)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(shí)際教學(xué)過程中往往各個(gè)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(dòng)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(shí)際情況，強(qiáng)化學(xué)生的編程實(shí)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(dòng)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(shí)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(jì)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(shí)結(jié)構(gòu)和技能。課程以公司項(xiàng)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(jì)教學(xué)單元和教學(xué)案例。教學(xué)情境從簡(jiǎn)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(shí)的技術(shù)需求背景，將教材上抽象、零散瑣碎的知識(shí)進(jìn)行整合，賦予現(xiàn)實(shí)的職業(yè)技能含義，便于學(xué)生真正理解和掌握。同時(shí)，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(shí)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(shí)現(xiàn)了軟件工程以項(xiàng)目為導(dǎo)向，案例驅(qū)動(dòng)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(jì)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(jì)（一）、Linux程序設(shè)計(jì)（二），見表1。每個(gè)情境又設(shè)計(jì)了多個(gè)子項(xiàng)目，以項(xiàng)目作引導(dǎo)，以案例驅(qū)動(dòng)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(duì)大項(xiàng)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(duì)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(duì)目前國(guó)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(lì)學(xué)生就所學(xué)的知識(shí)和技能進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練；一方面增加學(xué)生就業(yè)砝碼，增強(qiáng)社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)踐教學(xué)體系
1.課堂實(shí)踐。包括課堂討論、課堂演練和實(shí)驗(yàn)課。課堂討論是在理論教學(xué)過程中加強(qiáng)師生互動(dòng)的有效方法，結(jié)合案例討論編程方法和技術(shù)。對(duì)案例，采用啟發(fā)、提問、交流、軟件演示等互動(dòng)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(shí)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(shí)和技能，就出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。實(shí)驗(yàn)課中，把實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分類整理成驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)、綜合類實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)（主要是編程類實(shí)驗(yàn)）在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的比重，強(qiáng)化學(xué)生的編程實(shí)踐能力。要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中提出的問題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課的考核方式采用實(shí)驗(yàn)課堂成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)相結(jié)合的方式，避免了部分學(xué)生不好好做實(shí)驗(yàn)、拷貝作業(yè)等作弊行為。
2.課外實(shí)踐。Linux操作系統(tǒng)課程知識(shí)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(dòng)手實(shí)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(xiàng)目實(shí)踐小組，利用Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)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(shí)通訊系統(tǒng)、基于Linux操作系統(tǒng)的文件傳輸軟件等項(xiàng)目題目，要求他們提交項(xiàng)目軟件和文檔，并在課堂上做展示報(bào)告。這樣，一方面鍛煉了學(xué)生實(shí)際編程能力，一方面培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作能力，取得了較好的教學(xué)效果。
3.綜合實(shí)踐。綜合實(shí)踐包括課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。軟件工程專業(yè)的學(xué)生通過程序設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)資源（如進(jìn)程表）的獲取和顯示。更進(jìn)一步，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行操作系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫，鼓勵(lì)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(jì)，可以作為設(shè)計(jì)案例，也可以逐步擴(kuò)大，作為本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。Linux操作系統(tǒng)不僅提供了非常好的開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)工具，而且提供了非常多的開源項(xiàng)目和軟件，學(xué)生利用這些開源項(xiàng)目和軟件進(jìn)行自己項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開發(fā)，具有非常好的應(yīng)用價(jià)值。
四、結(jié)語
Linux操作系統(tǒng)課程是一門理論與實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建實(shí)施理論與實(shí)踐互動(dòng)的教學(xué)體系，將理論與編程實(shí)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(shí)踐能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，真正實(shí)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)：
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關(guān)鍵詞：體驗(yàn)；科學(xué)探究；虛擬實(shí)驗(yàn)；實(shí)效性
中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2013）18-0080-04
一、引言
培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)也是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的一種重要方法。但在目前，基于對(duì)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)安全的考慮，學(xué)校中的大部分學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果。從本質(zhì)上講，這也是一種死記硬背。這樣的實(shí)驗(yàn)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(shí)也有悖于開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的初衷。
根據(jù)波普理論，一個(gè)假設(shè)是否成為科學(xué)，不在于其是否能被證實(shí)，而在于其被證偽。[1]在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，人們可以試錯(cuò)，不斷試驗(yàn)以求正確的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)該讓學(xué)生去自主探索，在探索中體驗(yàn)，在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，而不是死記操作步驟來驗(yàn)證已知的結(jié)果。但在目前的實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)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(shí)技術(shù)。
虛擬實(shí)驗(yàn)是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的必然產(chǎn)物。虛擬實(shí)驗(yàn)不僅可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情景和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可視化、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的可控性，對(duì)革新傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念也有很大的促進(jìn)作用。關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)困難，或是為了緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)與學(xué)生人數(shù)之間的矛盾。大部分虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)都有嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)規(guī)程和實(shí)驗(yàn)步驟，真正能讓學(xué)生“親身”嘗試錯(cuò)誤、能讓學(xué)生在真實(shí)的情境中體驗(yàn)錯(cuò)誤的研究很少。
體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)是一種將體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種學(xué)習(xí)方法。它將體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，讓學(xué)生在虛擬的實(shí)驗(yàn)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(yàn)，在體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂趣的同時(shí)促進(jìn)其對(duì)知識(shí)的建構(gòu)。為此，我們?cè)谧裱茖W(xué)探究的原則和體驗(yàn)原則的基礎(chǔ)上對(duì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的功能模塊和實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過實(shí)踐，探索體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)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(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
1.體驗(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則
（1）科學(xué)探究的原則
設(shè)計(jì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的目的是為了更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)非常重要的教學(xué)目標(biāo)。因此，科學(xué)探究是設(shè)計(jì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的第一原則。
《美國(guó)國(guó)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(shí)、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(dòng)。[2]科學(xué)探究是一種多側(cè)面的活動(dòng)，它需要通過觀察提出問題；需要利用已有知識(shí)提出猜測(cè)或假設(shè)，并設(shè)計(jì)相關(guān)方案對(duì)猜測(cè)或假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證；需要運(yùn)用多種手段來收集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解讀。
因此，在進(jìn)行體驗(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該給學(xué)生提供“試誤”的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生“親身”嘗試錯(cuò)誤，這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生正確的錯(cuò)誤觀，同時(shí)也能讓學(xué)生真正體會(huì)到科學(xué)探索的真諦。因?yàn)榭茖W(xué)發(fā)展的歷程本來就是一個(gè)不斷地提出猜想和假設(shè)，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)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(cuò)才能推動(dòng)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(shí)驗(yàn)過程，不僅違背了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的初衷，也不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性和探索精神的培養(yǎng)。
另外，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不管是“證實(shí)”還是“證偽”，都要以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)。因此，體驗(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)也要能為實(shí)驗(yàn)提供各種數(shù)據(jù)，便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解讀。
（2）體驗(yàn)的原則
“體驗(yàn)”是體驗(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)定語，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的原理和方法也是設(shè)計(jì)體驗(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)要遵循的重要原則。體驗(yàn)是指通過實(shí)踐來認(rèn)識(shí)周圍的事物，親身經(jīng)歷。體驗(yàn)既是一種活動(dòng)，也是活動(dòng)的結(jié)果。作為活動(dòng)，指主體親歷某件事并獲得相應(yīng)的認(rèn)識(shí)和情感；作為活動(dòng)的結(jié)果，指主體從其親身經(jīng)歷中獲得相應(yīng)的認(rèn)識(shí)和情感。[4]在實(shí)際學(xué)習(xí)活動(dòng)中，體驗(yàn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與，用心靈親自感悟。
將體驗(yàn)學(xué)習(xí)的原理應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到：①體驗(yàn)是一種非知識(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)倡導(dǎo)以綜合活動(dòng)為特征，整體吸收知識(shí)經(jīng)驗(yàn)而不是獨(dú)立地背誦答案的過程；②古人將體驗(yàn)解釋為“以身體之，以心驗(yàn)之”。“以身體之”指鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者尋求自己的體驗(yàn)和自我發(fā)展，而不是強(qiáng)調(diào)在與他人競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的目標(biāo)。“以心驗(yàn)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(duì)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)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(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)堅(jiān)持學(xué)習(xí)者的主體地位，為學(xué)生提供情境，鼓勵(lì)探索，并積極反思。
2.體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
（1）實(shí)驗(yàn)的功能模塊設(shè)計(jì)
基于以上設(shè)計(jì)原則，對(duì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的功能設(shè)計(jì)如下：能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求構(gòu)建合適的實(shí)驗(yàn)條件、能自主地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并能對(duì)方案的可行性和正確性進(jìn)行驗(yàn)證、能根據(jù)需要收集實(shí)驗(yàn)所需要的數(shù)據(jù)，能以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)條件功能塊是指學(xué)習(xí)者在清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)要求的基礎(chǔ)上，可以在體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案功能塊是指學(xué)習(xí)者可以自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)并且能將設(shè)計(jì)方案付諸于實(shí)踐；驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案功能塊是指學(xué)習(xí)者在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的過程中可以對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的可行性和準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，為確定之前的設(shè)計(jì)方案是否有效提供必要的數(shù)據(jù)；編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告功能塊是為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的平臺(tái)，讓學(xué)習(xí)者在總結(jié)的過程中進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，針對(duì)沒有實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)重新構(gòu)建實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改和完善，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。
（2）實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)
根據(jù)體驗(yàn)性虛擬實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程如圖2所示。首先，熟悉實(shí)驗(yàn)的目的和要求，清楚要做什么，理解相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理；然后根據(jù)需要選擇和配置實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備；再綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；在方案的實(shí)施過程中不斷地對(duì)方案進(jìn)行審視、修改，直至設(shè)計(jì)方案具體實(shí)現(xiàn)；通過各種手段對(duì)方案的正確性和合理性進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修改和完善。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，要求編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)的目的和要求、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選配、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)施過程中的問題和改進(jìn)的措施、測(cè)試結(jié)果和對(duì)方案的評(píng)價(jià)以及實(shí)驗(yàn)反思等內(nèi)容。
三、體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)施及實(shí)效性分析
1.體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程
為探索體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)實(shí)驗(yàn)和體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)各自的特點(diǎn)，為以后能合理的使用這兩種不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教峁┙梃b，筆者選擇《計(jì)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(jí)的兩個(gè)班級(jí)開展了體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐嘗試。對(duì)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生而言，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》這門課程對(duì)實(shí)踐能力要求比較高，受實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制，這個(gè)課程的實(shí)驗(yàn)大都是分組（3-5人）進(jìn)行的，并且在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和時(shí)間上也很受限制。比如：在對(duì)等網(wǎng)互聯(lián)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)就行不通。諸多的限制讓我們萌發(fā)了進(jìn)行體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的嘗試。
（1）虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的選取
基于以上的設(shè)計(jì)理念，我們選擇VMware公司出品VMware Workstation軟件做為體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)，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(gè)近似真實(shí)的計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境，在真實(shí)機(jī)器上完成的試驗(yàn)在虛擬機(jī)上均可完成。同時(shí)它還可以在一臺(tái)宿主機(jī)上集成幾個(gè)虛擬客戶機(jī)操作系統(tǒng)，組建一個(gè)虛擬機(jī)局域網(wǎng)環(huán)境，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的行為與真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)完全一致。
獲取數(shù)據(jù)便利。實(shí)驗(yàn)過程中每一步實(shí)驗(yàn)狀態(tài)均可通過虛擬機(jī)技術(shù)的“快照”功能保存，以便對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(jì)算機(jī)，虛擬機(jī)僅表現(xiàn)為存儲(chǔ)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(duì)虛擬機(jī)的“物理”底層的配置修改，僅僅是針對(duì)文件的修改，不會(huì)對(duì)宿主機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響；但VMware Workstation軟件不具備實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編輯功能，所以實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊需在其它的應(yīng)用程序中完成。
（2）實(shí)踐內(nèi)容
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程的實(shí)驗(yàn)部分一共設(shè)計(jì)了5個(gè)實(shí)驗(yàn)：雙絞線線纜的制作，對(duì)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(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，在體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中只選擇其中的3個(gè)實(shí)驗(yàn)：對(duì)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(shí)踐過程
考慮到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)生而言是一個(gè)全新的知識(shí)，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(shí)使用了真實(shí)實(shí)驗(yàn)和體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)。對(duì)所選的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都要求學(xué)生以小組的形式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一次真實(shí)實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)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(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展。在虛擬實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生可以將自己所有可能的想法付諸實(shí)踐，檢驗(yàn)其可行性，并對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，從而加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。在整個(gè)實(shí)踐過程中，教師扮演協(xié)助者和資源提供者的角色。
2.體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性分析
湖南科技大學(xué)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)二年級(jí)的兩個(gè)班共有52人，在進(jìn)行完真實(shí)實(shí)驗(yàn)和體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)后一周，利用自編的問卷對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的特點(diǎn)、真實(shí)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)比較、虛擬實(shí)驗(yàn)的適用領(lǐng)域、影響虛擬實(shí)驗(yàn)使用效果的主要因素以及真實(shí)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)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(qǐng)假），共回收有效問卷43份。
對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的特點(diǎn)的調(diào)查結(jié)果顯示，有88%的參與者對(duì)本階段所選用的虛擬實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)原理更清楚的占70%（30人），保持原樣的占30%（13人），對(duì)實(shí)驗(yàn)方法更清楚的占50%（22人），保持原樣的占50%（21人），對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟更清楚的占53%（23人），保持原樣的占47%（20人），對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)有關(guān)的10項(xiàng)能力（A.激發(fā)興趣和注意力，B.自主思考和主動(dòng)參與，C.協(xié)助能力，D.對(duì)規(guī)則和原理的掌握，E.對(duì)技能的掌握，F(xiàn).對(duì)抽象思維能力，G.對(duì)邏輯思維能力，H.對(duì)綜合應(yīng)用能力，I.對(duì)分析和解決問題能力，J.對(duì)創(chuàng)新能力）的培養(yǎng)方面，認(rèn)為真實(shí)實(shí)驗(yàn)比虛擬實(shí)驗(yàn)更有優(yōu)勢(shì)的是（選3項(xiàng)）E、C和D；認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)比真實(shí)實(shí)驗(yàn)更有優(yōu)勢(shì)的是（選3項(xiàng)）J、F和G。
在利用體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)：A.可以不受時(shí)空限制方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B.可以嘗試不同的操作，C.出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)不必?fù)?dān)心損壞設(shè)備，D.實(shí)驗(yàn)環(huán)境安全，E.減少實(shí)驗(yàn)室硬件投入，F(xiàn).調(diào)動(dòng)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(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)使用效果的原因：A.不能很好地體現(xiàn)操作過程的真實(shí)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(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境不熟悉，E.對(duì)實(shí)驗(yàn)原理不熟悉，F(xiàn).虛擬環(huán)境與真實(shí)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(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)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(shí)實(shí)驗(yàn)的占9%（4人），認(rèn)為可用于實(shí)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容的占86%（37人），認(rèn)為可用于用于拓展實(shí)驗(yàn)的占74%（32人）。
在對(duì)最佳實(shí)驗(yàn)途徑（A.真實(shí)實(shí)驗(yàn)，B.虛擬實(shí)驗(yàn)，C.先進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，D.先進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，E.先進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，再真實(shí)實(shí)驗(yàn)， F.先進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)，再虛擬實(shí)驗(yàn)）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(shí)驗(yàn)先進(jìn)行探索和試誤，再進(jìn)行真實(shí)實(shí)驗(yàn)更有真實(shí)感和成就感；其次是E（10人），占23%，主要理由是：通過一個(gè)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(shí)驗(yàn)具有出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)不必?fù)?dān)心損壞設(shè)備、可以不受時(shí)空限制方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和可以嘗試不同的操作的優(yōu)點(diǎn)。與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)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(shì)，而真實(shí)實(shí)驗(yàn)在對(duì)技能的掌握、協(xié)助能力的培養(yǎng)和對(duì)規(guī)則原理的掌握上比虛擬實(shí)驗(yàn)更勝一籌。
對(duì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)效果的影響，虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)的調(diào)查中，有65%的參與者將調(diào)動(dòng)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(gè)影響大的因素是真實(shí)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(shí)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(gè)網(wǎng)絡(luò)。所以本次實(shí)踐在實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟的理解上并沒有取得明顯的進(jìn)步，在對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)實(shí)驗(yàn)或虛擬實(shí)驗(yàn)都不是最佳的實(shí)驗(yàn)途徑。從調(diào)查來看，雖然大家都認(rèn)可虛擬實(shí)驗(yàn)的安全、低成本，但真實(shí)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)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(shí)。
四、對(duì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐反思與啟示
本次對(duì)體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐活動(dòng)雖然實(shí)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(shí)踐中，參與者認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)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(shí)實(shí)驗(yàn)更有優(yōu)勢(shì)，但本次實(shí)踐只選用了一種虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，對(duì)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(shí)間、人力和物力等因素的限制，無法對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的效果進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤，對(duì)影響虛擬實(shí)驗(yàn)效果的因素分析也有其局限性。
通過本次實(shí)踐得到的兩點(diǎn)啟示：
1.認(rèn)知負(fù)荷最小化，讓體驗(yàn)更輕松
所謂的認(rèn)知負(fù)荷是指同時(shí)被要求施加在工作記憶上的智力活動(dòng)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(shí)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(jì)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(dòng)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(huì)產(chǎn)生較低的認(rèn)知效率。[8]
體驗(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)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(duì)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(yàn)式虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境時(shí)應(yīng)盡可能地減少認(rèn)知負(fù)荷，讓學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)過程更輕松。比如：可以在實(shí)驗(yàn)前預(yù)留足夠的時(shí)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(cè)；提供豐富的資源，減少一些與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幌嚓P(guān)的準(zhǔn)備工作的耗時(shí)。在這次實(shí)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(shí)間，而把精力用在如何構(gòu)建基于不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上。
2.虛實(shí)結(jié)合，讓體驗(yàn)更真實(shí)
虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)在于其可以提供安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可以毫無顧及的嘗試錯(cuò)誤，在錯(cuò)誤中理解實(shí)驗(yàn)的原理和操作規(guī)則；真實(shí)實(shí)驗(yàn)的魅力在于其真實(shí)的觸感和操作時(shí)身處其中的感覺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該將虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合，做到實(shí)中有虛，虛實(shí)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(shí)的機(jī)會(huì)，讓其體驗(yàn)更加真實(shí)，同時(shí)也能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加豐富、有趣。
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作者簡(jiǎn)介：谷建華，男，教授，研究方向?yàn)榫W(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(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化嵌入式計(jì)算和普適計(jì)算。
摘 要：文章結(jié)合西北工業(yè)大學(xué)的實(shí)際和操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，提出“厚基礎(chǔ)、重實(shí)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(shí)踐。
關(guān)鍵詞：計(jì)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(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，開設(shè)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)課程。經(jīng)過30多年來的教學(xué)實(shí)踐和研究，幾代教師的共同努力，結(jié)合本校的實(shí)際，我們?cè)诮虒W(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(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名的研究型大學(xué)，其計(jì)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(shí)二級(jí)學(xué)科計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是國(guó)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(jì)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(jì)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(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，對(duì)學(xué)生在計(jì)算思維，算法分析，系統(tǒng)軟件分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)利用兩個(gè)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(shí)。
在傳授操作系統(tǒng)理論知識(shí)的同時(shí)，通過介紹相關(guān)知識(shí)的來龍去脈，將知識(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)的過程，使學(xué)生能夠感受知識(shí)的創(chuàng)新過程，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)。
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(shí)的同時(shí)，通過實(shí)例分析，將學(xué)科最基本的方法和在實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)軟件時(shí)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(duì)學(xué)生抽象思維能力和邏輯思維方法的培養(yǎng)，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)的理解、設(shè)計(jì)、實(shí)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(shí)踐性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)精神。
通過設(shè)置“體驗(yàn)型、驗(yàn)證型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)體系，我們確立了“循序漸進(jìn)、融會(huì)貫通、精講多練”的實(shí)驗(yàn)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(guó)課程競(jìng)賽，吸引學(xué)生進(jìn)入開放實(shí)驗(yàn)室，在主講教師和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，并在此過程中不斷提高自身的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)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(shí)，充分利用第二課堂(課外)時(shí)間。鼓勵(lì)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(duì)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(jì)方法等課程知識(shí)的能力，同時(shí)還激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，可謂一舉多得。邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者和國(guó)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(píng)判學(xué)生能力。
調(diào)整考試方法，采用多種形式，注重對(duì)過程及能力的考核。理論課教學(xué)將期末考試成績(jī)權(quán)重降為70%；增加實(shí)驗(yàn)?zāi)芰εc日常素質(zhì)考查，權(quán)重為30%；同時(shí)鼓勵(lì)、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(shí)驗(yàn)報(bào)告和平時(shí)表現(xiàn)綜合評(píng)定考查學(xué)生成績(jī)。
3 更新教學(xué)內(nèi)容
3.1 教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)思想
根據(jù)課程的作用與任務(wù)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互結(jié)合，同時(shí)強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)制單獨(dú)的實(shí)踐課程。為此，我們?cè)O(shè)置了三個(gè)階段的教學(xué)內(nèi)容：理論教學(xué)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。
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(chǔ)管理；虛擬存儲(chǔ)管理；設(shè)備管理；文件管理；保護(hù)及安全；操作系統(tǒng)實(shí)例分析；操作系統(tǒng)新知識(shí)選講。
2) 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)：設(shè)置與理論教學(xué)同步進(jìn)行的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，以體驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)為主，輔以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。
3) 課程設(shè)計(jì)：獨(dú)立設(shè)置了課程設(shè)計(jì)1門，以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，輔以創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。
3.3 層次化的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是一門實(shí)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(dòng)的內(nèi)容變得十分抽象、枯燥并難以理解。解決好理論與實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)是操作系統(tǒng)課程的重要組成部分，對(duì)于理解操作系統(tǒng)課程中的相關(guān)理論和知識(shí)點(diǎn)有著非常重要的作用。我們確立了“循序漸進(jìn)、融會(huì)貫通、精講多練”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)的深度，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次。
1) 體驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)：使用操作系統(tǒng)的相關(guān)工具或編制簡(jiǎn)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(huì)操作系統(tǒng)的相關(guān)概念。
2) 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)：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(yàn)證操作系統(tǒng)中的原理和算法。
3) 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)：結(jié)合具體操作系統(tǒng)源碼的分析，針對(duì)操作系統(tǒng)的某些算法的不足，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)或提出新的算法并實(shí)現(xiàn)。
4 創(chuàng)新教學(xué)方法
1) “課程理論教學(xué)”與“課程實(shí)踐鏈”相結(jié)合。
針對(duì)操作系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，教學(xué)中始終堅(jiān)持理論與實(shí)踐的統(tǒng)一，二者相互促進(jìn)。學(xué)生通過“課程實(shí)踐鏈”上多個(gè)連續(xù)環(huán)節(jié)的實(shí)踐，分析及解決遇到的問題，促進(jìn)他們對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解；同時(shí)在“課程理論教學(xué)”上，改變過去教學(xué)中“老師臺(tái)上講，學(xué)生埋頭記”的“滿堂灌”模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)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(dòng)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(duì)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(xiàng)國(guó)家或省部級(jí)項(xiàng)目、863項(xiàng)目、自然科學(xué)基金項(xiàng)目等，取得了多項(xiàng)科研成果。我們深深懂得教學(xué)與科研相長(zhǎng)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(shí)時(shí)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(guó)際接軌，培養(yǎng)國(guó)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(guó)內(nèi)外相關(guān)的資料，特別是國(guó)外權(quán)威的經(jīng)典教材，制作了電子教案。針對(duì)學(xué)生對(duì)全英文電子教案不能完全適應(yīng)的現(xiàn)實(shí)，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(bào)名、教師優(yōu)選，從每個(gè)班級(jí)選取了2～3名英語通過六級(jí)的學(xué)生組成一個(gè)純英語操作系統(tǒng)教學(xué)班。近半學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐表明學(xué)生主動(dòng)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(shí)單元教學(xué)的同時(shí)，積極聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名學(xué)者和國(guó)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(dòng)態(tài)，獲取大量的專業(yè)信息，啟發(fā)學(xué)生對(duì)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(shí)單元的講解，老師針對(duì)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(shí)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(shí)踐能力。采取以測(cè)試學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)為主的理論考核；以測(cè)試學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力及基本技能為主實(shí)踐考核。同時(shí)引入“課程實(shí)踐鏈”表現(xiàn)評(píng)價(jià)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(shí)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(jì)(教育部-微軟精品課程)、系統(tǒng)級(jí)程序設(shè)計(jì)(引自美國(guó)卡內(nèi)基•梅隆大學(xué))、高級(jí)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(jì)、編程實(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)置。
形成了體驗(yàn)性、驗(yàn)證性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)體系，確立了“循序漸進(jìn)、融會(huì)貫通、精講多練”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則。
3) 廣泛的國(guó)際合作。
我們積極與微軟、SUN、Intel等國(guó)際著名IT公司展開了廣泛的合作，及時(shí)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(píng)為國(guó)家級(jí)精品課程。我們會(huì)加倍努力，深化教學(xué)改革、強(qiáng)化精品意識(shí)，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(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方式，不斷研究適合中國(guó)國(guó)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。
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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(shí)驗(yàn)：每一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(cè)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(shí)學(xué)習(xí)使用精密儀器檢測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)：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(shí)驗(yàn)：通過中藥制劑實(shí)驗(yàn)制得的滴丸，來到藥理實(shí)驗(yàn)室在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，學(xué)習(xí)動(dòng)物給藥、取血、解剖等操作以及檢測(cè)流程，利用實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)制作藥時(shí)曲線，確定半衰期、血藥濃度等。通過這樣的綜合性實(shí)驗(yàn)，一個(gè)中藥研發(fā)的各個(gè)過程分別貫穿在每個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程有效融合，學(xué)生切身學(xué)習(xí)和體會(huì)了藥物研發(fā)的基本流程，又在實(shí)驗(yàn)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(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。關(guān)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(jì)完整的實(shí)驗(yàn)方案。指導(dǎo)老師再組織學(xué)生對(duì)該方案的可行性、科學(xué)性、操作難易、注意事項(xiàng)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(shí)驗(yàn)方案。然后學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立操作，從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)開始就由學(xué)生自己動(dòng)手，包括前期的配置溶液、挑選儀器到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理等等。在實(shí)驗(yàn)過程中，指導(dǎo)老師主要起監(jiān)督和引導(dǎo)的作用，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)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(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚯袑?shí)培養(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(shí)驗(yàn)教學(xué)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和迅猛發(fā)展，給中藥學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)訓(xùn)操作、制劑生產(chǎn)質(zhì)量管理實(shí)訓(xùn)等教學(xué)軟件，采用視頻、圖片、動(dòng)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(jì)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(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的中藥制藥仿真實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的不足，豐富實(shí)驗(yàn)資源，也使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)操作流程有了更直觀的認(rèn)識(shí)，為他們以后進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
建立完善的實(shí)驗(yàn)課程評(píng)價(jià)體系。目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核多以學(xué)生上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主，忽視了對(duì)學(xué)生動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)。改革后實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核可以分為兩個(gè)方面：一是平時(shí)成績(jī)，包括實(shí)驗(yàn)積極主動(dòng)性、實(shí)驗(yàn)課堂紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范度、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫和實(shí)驗(yàn)成敗等。二是考試成績(jī)，包括實(shí)驗(yàn)理論考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)操作考試成績(jī)。實(shí)驗(yàn)理論考試主要涉及一些實(shí)驗(yàn)室的安全守則、實(shí)驗(yàn)儀器名稱及使用注意事項(xiàng)等；實(shí)驗(yàn)操作考試可以采用抽簽、單人考、現(xiàn)場(chǎng)操作、現(xiàn)場(chǎng)打分的模式，這種考評(píng)機(jī)制能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生高度重視實(shí)驗(yàn)課。
實(shí)驗(yàn)教師是實(shí)驗(yàn)室的主體，在教書育人、資源配置、管理協(xié)調(diào)、對(duì)外服務(wù)等方面起著理論教師不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)教師除了具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)外，還應(yīng)掌握現(xiàn)教育新知識(shí)，具有開拓創(chuàng)新能力。因此，有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)教師定期開展培訓(xùn)，以適應(yīng)教學(xué)改革的不斷需要。可以建立實(shí)驗(yàn)人員的在崗培訓(xùn)及深造機(jī)制，有計(jì)劃、有步驟地派出業(yè)務(wù)能力較強(qiáng)、愛崗敬業(yè)的實(shí)驗(yàn)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(jí)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(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，有利于提高實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教師通過不斷開闊眼界，提高對(duì)新型儀器設(shè)備的使用能力，可以在工作中及時(shí)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(lì)實(shí)驗(yàn)教師積極與企業(yè)建立校企合作項(xiàng)目，或者參與到理論教師的課程改革和課題組科研項(xiàng)目中，通過實(shí)踐和理論的融會(huì)貫通，使實(shí)驗(yàn)教師的工作能力有所提高。學(xué)校還應(yīng)該在職稱評(píng)定、工作量考核方法等方面對(duì)實(shí)驗(yàn)教師采取鼓勵(lì)性的優(yōu)惠政策，使實(shí)驗(yàn)教師的工作更加受到重視。
通過對(duì)中藥學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作作為教學(xué)改革的一個(gè)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(shí)驗(yàn)教學(xué)推向一個(gè)新水平，從而培養(yǎng)出更加優(yōu)秀的具有實(shí)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(jì)算機(jī) 實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)細(xì)節(jié)
【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）08-0224-01
對(duì)高職院校來說，計(jì)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(shí)踐應(yīng)用能力方面，所以對(duì)于計(jì)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(duì)性和實(shí)戰(zhàn)性。目前很多高職院校意識(shí)到這一點(diǎn)，對(duì)計(jì)算機(jī)課程實(shí)現(xiàn)了教學(xué)改革，加大實(shí)驗(yàn)課在教學(xué)計(jì)劃中的時(shí)間比例，甚至加大實(shí)驗(yàn)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(duì)于計(jì)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(shí)驗(yàn)課堂上對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和實(shí)際操作能力；對(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)課堂組織及教學(xué)過程，如果能把實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)課程實(shí)踐經(jīng)歷，來和各位老師探討一下計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程中要注意的六個(gè)細(xì)節(jié)問題。
細(xì)節(jié)一：教材內(nèi)容巧處理。實(shí)驗(yàn)課程的計(jì)劃是計(jì)算機(jī)課程的實(shí)驗(yàn)上機(jī)的總體安排，大部分計(jì)算機(jī)專業(yè)教材書在征訂時(shí)都帶有配套的實(shí)驗(yàn)實(shí)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(jì)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(shí)際情況作一些合理的調(diào)整。這樣就需要老師自己動(dòng)手編寫切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)課計(jì)劃及實(shí)驗(yàn)課大綱，除了總體的實(shí)驗(yàn)課計(jì)劃外，對(duì)于每一次的上機(jī)實(shí)驗(yàn)課還要編寫詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)大綱，做到實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室軟硬環(huán)境的準(zhǔn)備工作，是充分保證實(shí)驗(yàn)課正常上課的前提條件，更是提高實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果的重要手段。
硬件環(huán)境。比如：機(jī)房里計(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)的要求。在條件允許的情況下，加大實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的更新?lián)Q代將大大有利于實(shí)踐教學(xué)。
軟件環(huán)境。比如每一次實(shí)驗(yàn)課所需要的操作系統(tǒng)軟件、高級(jí)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(shí)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(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(huì)給學(xué)生安排好座位并要求固定下來，這個(gè)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(shí)也更方便老師按花名冊(cè)給出成績(jī)和考勤。
細(xì)節(jié)四：實(shí)驗(yàn)任務(wù)巧定量。實(shí)驗(yàn)課一開始，老師就要向?qū)W生指出本次實(shí)驗(yàn)課的目的和要求，指明實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和需要注意的事項(xiàng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)任務(wù)一定要巧定量。實(shí)驗(yàn)任務(wù)過多過重，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成不了，會(huì)在很大程度上挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，時(shí)間久了學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)厭學(xué)情緒；實(shí)驗(yàn)任務(wù)過少，學(xué)生很短時(shí)間內(nèi)很容易地就完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)，一部分學(xué)生就會(huì)顯得無所事事，一部分學(xué)生完成任務(wù)就會(huì)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(shí)驗(yàn)任務(wù)，對(duì)于學(xué)習(xí)效果好的班級(jí)題量相應(yīng)會(huì)重，對(duì)于基礎(chǔ)差些的班級(jí)實(shí)驗(yàn)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(lì)了學(xué)生你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍；老師在實(shí)驗(yàn)課堂上運(yùn)用好時(shí)間催促，提醒學(xué)生某一時(shí)間應(yīng)該做到哪一個(gè)小題，讓學(xué)生在整個(gè)課堂上充滿了緊張感，這種做法效果非常實(shí)用。
細(xì)節(jié)五：小老師起大作用。一個(gè)班級(jí)中，一堂實(shí)驗(yàn)課中，總會(huì)有一部分同學(xué)作業(yè)完成得非常好。我會(huì)在第一時(shí)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(shí)把這一部分同學(xué)充分調(diào)動(dòng)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(duì)學(xué)生是一種最好的肯定。另外值得提一下的是：計(jì)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(shí)。有些學(xué)生缺乏獨(dú)立完成任務(wù)的意識(shí)，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(shí)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(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)
一、概述
計(jì)算機(jī)編程類課程是理工類專業(yè)的典型課程，具有實(shí)驗(yàn)要求高、環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已在國(guó)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(guó)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(shí)隨地學(xué)習(xí)的需求。在國(guó)外，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)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(guó)外一些高校借助虛擬化及云技術(shù)也搭建了自己的計(jì)算機(jī)科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，如Grid5000、PlanetLab及DAS-4等。通過平臺(tái)搭建，教學(xué)實(shí)驗(yàn)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(gè)資源節(jié)點(diǎn)、對(duì)用戶透明的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
二、當(dāng)前存在的問題
國(guó)內(nèi)高校目前的計(jì)算機(jī)類編程實(shí)驗(yàn)大多還是以單機(jī)操作為主，許多高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理還沒有完全實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織、實(shí)施、質(zhì)量管理過程中存在很多不盡人意的問題，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。
另外，實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同，編譯結(jié)果也是千差萬別。實(shí)驗(yàn)報(bào)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(shí)驗(yàn)教學(xué)上。
三、虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的整體方案將部署在VMware vSphere平臺(tái)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)會(huì)有不同的材料層。
3.Online Judge在線評(píng)測(cè)。
Online Judge采用模塊化分層設(shè)計(jì)，各個(gè)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(gè)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(shí)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(qǐng)求給RabbitMQ等消息隊(duì)列，每一個(gè)判題節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)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(shí)間、內(nèi)存等限制，對(duì)ptrace進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)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(shí)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(shí)間控制，但其只能控制CPU時(shí)間，不能控制實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，所以需要額外添加alarm進(jìn)行實(shí)際時(shí)間的限制。文件句柄同樣通過rlimit實(shí)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(gè)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(dòng)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(jì)數(shù)器過濾。
五、結(jié)論
本文研究了當(dāng)前編程實(shí)驗(yàn)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(gè)以實(shí)踐性教學(xué)思想為指導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，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(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)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(píng)價(jià)。
參考文獻(xiàn)：
