时间：2022-04-24 16:43:10
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇操作系统实验报告，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
实验报告格式实验名称
要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法，可写成"验证×××";分析×××。
学生姓名、学号、及合作者
实验日期和地点(年、月、日)
实验目的
目的要明确，在理论上验证定理、公式、算法，并使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。
实验原理
在此阐述实验相关的主要原理。
实验内容
这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程。
实验步骤
只写主要操作步骤，不要照抄实习指导，要简明扼要。还应该画出实验流程图(实验装置的结构示意图)，再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。
实验结果
实验现象的描述，实验数据的处理等。原始资料应附在本次实验主要操作者的实验报告上，同组的合作者要复制原始资料。
对于实验结果的表述，一般有三种方法:
1. 文字叙述: 根据实验目的将原始资料系统化、条理化，用准确的专业术语客观地描述实验现象和结果，要有时间顺序以及各项指标在时间上的关系。
2. 图表: 用表格或坐标图的方式使实验结果突出、清晰，便于相互比较，尤其适合于分组较多，且各组观察指标一致的实验，使组间异同一目了然。每一图表应有表目和计量单位，应说明一定的中心问题。
3. 曲线图
应用记录仪器描记出的曲线图，这些指标的变化趋势形象生动、直观明了。
在实验报告中，可任选其中一种或几种方法并用，以获得最佳效果。
讨论
根据相关的理论知识对所得到的实验结果进行解释和分析。如果所得到的实验结果和预期的结果一致，那么它可以验证什么理论?实验结果有什么意义?说明了什么问题?这些是实验报告应该讨论的。但是,不能用已知的理论或生活经验硬套在实验结果上;更不能由于所得到的实验结果与预期的结果或理论不符而随意取舍甚至修改实验结果，这时应该分析其异常的可能原因。如果本次实验失败了，应找出失败的原因及以后实验应注意的事项。不要简单地复述课本上的理论而缺乏自己主动思考的内容。
另外，也可以写一些本次实验的心得以及提出一些问题或建议等。
结论
结论不是具体实验结果的再次罗列，也不是对今后研究的展望，而是针对这一实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结，是从实验结果中归纳出的一般性、概括性的判断,要简练、准确、严谨、客观。
实验报告范文1一、实验目的及要求：
本实例的目的是设置页面的背景图像,并创建鼠标经过图像。
二、仪器用具
1、生均一台多媒体电脑，组建内部局域网，并且接入国际互联网。
2、安装windows xp操作系统;建立iis服务器环境，支持asp。
3、安装网页三剑客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等网页设计软件;
4、安装acdsee、photoshop等图形处理与制作软件;
5、其他一些动画与图形处理或制作软件。
三、实验原理
设置页面的背景图像,并创建鼠标经过图像。
四、实验方法与步骤
1) 在“页面属性”对话框中设置页面的背景图像。
2) 在页面文档中单击“”插入鼠标经过图像。
五、实验结果
六、讨论与结论
实验结束后我们可以看到页面的背景变成了我们插入的图像，并且要鼠标经过的时候会变成另一个图像，这就是鼠标经过图像的效果。当然这种实验效果很难在实验结果的截图里表现出来。这个实验的关键在于背景图像的选择，如果背景图像太大不仅会影响网页的打开速度，甚至图像在插入会也会有失真的感觉，因此在插入前对图像进行必要的处理能使实验的效果更好。
实验报告范文2一、实验目的及要求：
本实例是要创建边框为1像素的表格。
二、仪器用具
1、生均一台多媒体电脑，组建内部局域网，并且接入国际互联网。
2、安装windows xp操作系统;建立iis服务器环境，支持asp。
3、安装网页三剑客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等网页设计软件;
4、安装acdsee、photoshop等图形处理与制作软件;
5、其他一些动画与图形处理或制作软件。
三、实验原理
创建边框为1像素的表格。
四、实验方法与步骤
1) 在文档中，单击表格“”按钮，在对话框中将“单元格间距”设置为“1”。
2) 选中插入的表格，将“背景颜色”设置为“黑色”(#0000000)。
3) 在表格中选中所有的单元格，在“属性”面版中将“背景颜色”设置为“白色”(#ffffff)。
4) 设置完毕，保存页面，按下“f12”键预览。
五、实验结果
1 概述
《操作系统》课程是计算机及相关专业的核心基础课，该课程不仅要求学生较好地掌握理论基础，而且要求培养学生良好的课程实践能力。由于该课程的内容比较抽象、深奥，并且课程实验难做，实验效果不明显，所以，该课程的实践环节在很多学校成为摆设，有的学校干脆去掉实践环节。然而，实践教学又是本门课的重要组成部分，实践教学对于学生理解和掌握操作系统的基本原理和方法，为今后从事系统程序设计，并发程序设计，多用户环境应用程序设计打下坚实的基础。所以，本门课不但必须包含实践内容， 而且还应该加强，使之能更好地辅助课堂教学。[1]
2 《操作系统》实践环节的运作情况
经过对各高校《操作系统》实践教学的调查，《操作系统》实践部分的开设形式主要有以下四种：
2.1 验证操作系统部分功能的实验
这种实验方式最简单，主要思路是，以某个实际的商业操作系统为实验环境，学生可以尝试执行操作系统提供的某些功能，能力更强的学生还可利用操作系统提供的系统调用函数编写、运行程序，以改进功能。通过这两种方式，学生可体验操作系统原理在实际商用操作系统中是如何工作的。
这种方式的特点是，学生不必编写操作系统功能实现的代码，对完全理解操作系统的内涵意义不大。
2.2 模拟经典算法的实验
这是比较常见的一种实验方式。其执行过程是，由教师选取操作系统中的一些经典算法，如读者-写者问题，电梯算法，让学生使用其熟悉的编程语言（如：C语言、C++语言）来实现算法。
该方式与程序设计课程的上机环节相似，这有助于学生理解《操作系统》的理论和技术，但是，这种方式由于缺乏训练学生对操作系统完全性的把握，达不到培养学生完整掌握操作系统的目的。
2.3 替换实际操作系统的主要模块
这种方式对学生的编程能力要求较高。其执行过程是，以开源的操作系统为平台，要求学生选取其中的主要功能模块，并对其进行替换及扩展。然而，开源的操作系统一般比较庞大，结构环境复杂，对师生的要求很高，一般高校实施的效果不好，最终只有小部分学生达到实验目的，学生的受益面不大。[3]
2.4 设计一个操作系统雏形
这种方式的执行过程是，教学中可选取一个包含简单内核的教学操作系统，让学生逐步改进、扩展其功能；或者干脆让学生设计一个全新的操作系统雏形，该雏形包含操作系统的基本内核功能，如处理机管理、进程管理、内存管理、设备管理、文件管理功能。
该方式与课程实验教学目标一致，理论上比较理想，但在实际的执行过程中，由于操作系统是一个大型的系统软件，其设计、结构相当复杂，因此这种方式实施起来难度很大。
3 在教学操作系统GeekOS上完成实验教学
由于一般的商业操作系统设计复杂，结构庞大，学生规定课时内很难全面掌握，同时，这些操作系统已经非常成熟，差不多实现了全部功能，学生没有多少新的工作可做。所以，设计一个基于教学操作系统的实践教学平台显得尤为迫切和必要。
3.1 教学操作系统的分类
教学操作系统有两大类：一类是针对RISC结构MIPS处理器的，例：Nachos；另一类是针对CISC结构的X86通用处理器的，例：Minix、 GeekOS。
3.2 GeekOS操作系统概述
最通用的处理器是CISC结构的X86通用处理器。它是一个用C语言开发的操作系统，学生可以在Linux或UNIX环境下对其进行功能扩充，也可以在g（project1等项目中还包含有磁盘镜像diskc.img），makefile项目管理文件。
2） Include文件夹。包含两个子目录，分别是geekos和libc，在geekos子目录中有kthread.h，keyboard.h等头文件，在libc中包含有GeekOS支持的C语言标准字符串函数头文件string.h。
3） scripts文件夹。包含项目编译时用到的一些脚本文件。
4） src文件夹。包含系统内核源代码，用户修改GeekOS系统时要修改的源代码如main.c等都位于这个目录中，在User子文件夹中一般是用来存放用户的测试文件，在tools子目录中的代码是用来建立pfat测试文件系统的。
3.3.2七个项目的功能
project0：在该项目中，要求学生实现一个内核级的I/O进程，该进程能从键盘接收一个按钮，并显示在显示屏上。该项目的目的是让学生了理解GeekOS的编译、链接和运行，明白计算机系统是如何启动的。
project1：在该项目中，要求学生熟悉可执行链接文件（ELF）的格式，并通过编程程序来分析该文件，同时将分析结果送到加载器。该项目的目的是让学生理解ELF文件的结构，使学生掌握如何加载和运行可执行文件。
在提供的GeekOS内核系统的基础上，为学生设计了7个由易到难的设计项目用于GeekOS的改进。这些项目分别涵盖了操作系统内核的各个基本模块：系统启动，进程管理，存储管理，文件系统，访问控制以及进程间通信。7个项目都规定了改进的目标，并提供了一些设计指导性的意见，但没有提供源代码，所以学生首先必须熟悉GeekOS的基本工作原理，才能开展各个项目的设计与实现。
project2：在该项目中，要求学生编程来支持用户态进程，这种支持包括初始化用户态进程空间、初始化用户进程空间、切换用户进程、导入用户程序。该项目中，计算机存储分配方式还是采用段式分配。该项目实现后，学生就可以使用GeekOS提供的命令行解释器Shell运行一些命令来执行PFAT文件系统内的用户测试程序。
project3：在该项目中，要求学生改进GeekOS的调度程序，实现基于4级反馈队列的调度算法（初始GeekOS系统仅提供了FIFO进程调度算法），并实现信号量，支持进程间通信。
project4：在该项目中，要求学生编程实现分页虚拟存储管理，以替代前述项目中一直采用的段式存储管理。学生实现分页式虚存管理以后，系统在内存不足时，就可以将部分内存页面调出送到硬盘，以缓解内容压力，实现虚拟存储技术。
project5：在该项目中，要求学生实现GOSFS文件系统，该文件系统采用虚拟文件系统，可加载不同的文件系统，PFAT只读文件系统是默认加载的文件系统。该项目的目的是要实现一个多级目录的、可读写的文件系统。
project6：在该项目中，要求在文件系统中新增一个访问控制列表，并使用匿名半双工管道实现进程间通信。
4 《操作系统》实践环节的考核
《操作系统》实践环节的考核非常重要，好的考核将激励学生努力学习，达到实验效果，办法如下：
1）教师制定实验报告格式和要求，教师对学生完成的实验报告的作检查和评价；
2）对设计性实验，要求学生回答并作出评价，回答的问题主要有：阐述解决该问题的算法思想、所使用的数据结构是如何设计的、使用的测试用例是如何选取和设计的、算法性能怎么样。
3）对一些学生能实现的算法，要求学生上机演示，教师在其演示期间可提问并作评价：主要程序代码的含义，分析及解释运行结果。[4]
关键词：创新驱动；操作系统；实验教学；改革
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1671-0568（2012）11-0116-03
一、引言
操作系统是计算机专业重要的核心课程，是一门理论性和综合性较强的学科，该课程的理论学习是理解计算机系统工作、用户与计算机系统交互和设计开发应用系统等基本知识结构的重要途径，而其实验教学则是学生得以深入理解和验证课堂教学内容的直接和有效手段。
操作系统实验教学能强化学生加深理解操作系统的概念、原理、组成等基本知识，能拓宽学生编程思路，培养动手操作能力与分析综合能力，所以实验教学的质量将直接影响学生的实践能力、创新能力、合作能力等。[1]在创新驱动战略的指引下进行操作系统实验教学的改革，面向市场不断创新实验教学的各项机制，提高学生的创新能力和实践能力，使实验教学、人才培养和服务社会有机融合、协同发展，培养更符合就业市场对计算机类技术应用型需求的人才。
二、操作系统实验教学现状及存在的问题
1.实验教学的重视度不够
在教育教学中，大多数的实验教学往往附属于理论教学，对学生的实验能力和创新精神的培养不够重视。而学生在实验环节中过于随意，学习纪律涣散，迟到、早退、旷课、请假等情况屡见不鲜。由于实验教学落不到实处，导致学生动手实践能力薄弱，创新能力差，缺乏适应企业需求的专业知识和实践能力，造成了学生就业困难的局面。
2.实验教学内容设置问题[2]
操作系统课程的实验教学内容主要是围绕教材中的主要算法进行验证性的实验，但是仅仅靠这几个算法很难让学生直观地理解众多抽象的概念，且学生在这些实验中学习的方法和技能并不能应用到实际项目开发中去，实验成为一种形式，理论与实践脱离严重。
3.实验教学平台的选择问题[1,2]
操作系统课程的实验教学环境选择较难，大部分的教材都是以Unix系统为例，但是Unix安装成本较贵，不太适宜用于学生实验。Windows系统是学生较为熟悉的操作系统，但是其大部分源代码不对外公开，学生实验时无法深入到操作系统内部进行学习和探究，不利于学生对操作系统的工作原理的理解。选用Linux作为实验操作系统，又因为学生对Windows系统较为熟悉，大部分没有接触过Linux系统，思维定势难免会给学习和认知带来难度，因而也限制了学生对操作系统工作原理的理解和创新能力的培养。
4.实验教学类型和手段的单一[3]
目前的实验教学大多是验证型和仿真型的，注重的是理论知识的检验和证明。这种实验以教师为中心，学生完全按照教师的意图进行实践操作，缺乏自己的思考和创新过程。实验教学没有发挥其应有的作用，还直接影响到学生的学习兴趣和积极性，也因此使学生的创新思维和能力的培养和提高受到了限制。
5.缺乏高水平的、双师型的实验教学师资队伍
高校教师大多是从学校到学校，缺乏校企沟通的理念和环境，缺乏企业工程化的实践工作经验，因而无法保证对学生的操作技能进行有效的指导，直接影响实践教学的效果和应用型人才的培养。
针对上述操作系统实验教学的现状，笔者结合学校“第四批精品课程立项项目”――计算机操作系统课程建设中的实验教学的改革实践，提出了创新驱动战略下实验教学体系改革的思路以及一些具体的措施。
三、创新驱动战略下实验教学改革思路
1.推进产学研合作，构建实验教学改革的条件
建立产学研技术创新战略联盟，为实验教学体系结构的改革提供有力的支持。具体包括两个方面的创新工作：
（1）创新制度建设，搭建高校和企业合作的外部环境。建立高校教师到企业挂职制度，改善教师的专业知识结构，通过结合技术创新的实践，提高专业技能、积累经验，从创新过程中加深教师对产业的认知。同时建立流动编制，从企业聘请集工程理论与技术专长为一体的工程师进行实验指导，并在制度上促进这一机制的形成。这种制度建设的改革，培养了高素质的、“双师型”实验师资队伍，使实验教学教师的知识结构与时俱进，从而保证了实验教学的质量。
（2）创新科研思路，将实验教学与科研进行有机融合，促进产学研合作机制的可持续发展。以科技或市场为驱动，加强与企业的联系，主动找准企业的关键点和兴趣点，建立以企业需求为导向的科研项目。同时将科研与实验教学相结合，以综合性的工程实践项目为主线，围绕综合实践项目内容将项目模块化，按照操作系统功能的五大模块：进程管理模块、存储管理模块、文件管理模块、设备管理模块、网络管理模块分配到实验教学内容各环节中，从而将实验教学与科研实现有机的融合。在提高教师的科研水平和业务水平的同时，实验教学的效果和质量得到了显著提高，实验教学内容也更加贴近了产业技术对人才的需求。
2.创新实验教学过程，分层次教学，逐步培养学生的学习能力
单一的验证型实验教学并不适合培养学生的独立设计能力和综合运用知识的能力，所以要创新实验课程内容，精简基础和验证性实验，增加模拟设计性、规划研究性和开放性的实验，使实验教学内容的层次分明。
在不同阶段实施不同的实验内容和形式，让实验教学循序渐进完成，以达到最佳实验效果。具体实验教学过程为：
（1）认知学习实验阶段。这种实验主要是验证型实验，包括基本的应用级和系统管理级的实验。如，操作系统的安装、文件操作等，实验中以教师辅导为主，教会学生如何安装虚拟机、如何加载虚拟机镜像、熟悉操作系统各项功能、掌握文件操作命令等。
（2）设计性实验阶段。以学生自学为主，学生自己编程模拟实现操作系统的某些功能模块。主要的实验有：动态优先权进程调度算法、时间片轮转调度算法、页面置换算法等。当学生遇到问题时，并不直接替他们排除故障，而是提出产生故障的几种可能性，鼓励学生提出问题和不同的见解并自行加以解决。例如，在动态优先权进程调度算法设计实验中，学生的设计思路不明确时，可从几个方面来帮助他们理清思路：是否考虑了进程的阻塞时间、在运行进程已占用CPU时间以达到所需运行时间时是否进程还未到达，等等，提出多种可能的情况，让学生自行思考、设计并解决问题。
（3）研究创新性实验阶段。在进行设计性实验后，学生已经从书本逐步走向实践，消除了对编写软件系统的心理障碍，提高了编程水平。此阶段是以提高素质为主，激发学生创新思维能力，强调的是主动研究式的实验学习过程。可选的实验内容较多，如进程创建、内存分配、文件的读/写等，教师给出其中较为有意思部分的源代码，要求学生阅读，然后让学生在此基础上自行提出课题和基本思路，并利用图书馆、网络等查找相关资料后独立完成。学生在这种研究性学习过程中主动获取知识，开动脑筋进行课题的思考和设计，因而有效地培养了学生的创新精神和实践能力。
（4）开放性实验阶段。[4]最后，安排学生进行开放性实验，培养学生的主体作用和主动学习能力。可让学生自成小组，在虚拟机平台上，从裸机开始，通过实例利用汇编与C语言编写一个小型的操作系统的框架，包括处理机管理、存储器管理、文件管理和简单的设备管理。团队协作分析和设计仿真操作系统的架构和各项功能、制定实验计划、编写代码并注释说明、分析实验结果、撰写说明书和实验报告，最后由团队统一提交。这样的实验有助于学生把握操作系统的精髓，真实地消化书本知识，同时培养和提高了学生自主学习能力、独立思考的探索精神和团队协作的能力。
3.创新实验教学方法和手段，激发学生的兴趣
在实验中创新实验教学方法和手段，使用多样的教学方法和手段并灵活应用来提高学习的积极性、激发学习的兴趣。
（1）借助合适的实验平台。在实验教学平台选择上，采用的是在Windows操作系统上运行虚拟机方式，利用一些虚拟机软件，如VisualPC，再运行Linux系统。通过学生较为熟悉的Windows操作系统的相关功能来对比学习Linux操作系统，这样的实验平台更容易让学生更易掌握和理解操作系统的工作原理。
（2）多媒体辅助实验教学。利用多媒体技术为实验教学提供交互式教学环境，让学生清楚实验的内容、重点、目的等，促进学生对知识的学习兴趣和热情。例如在银行家算法实验中，可以设计动态的场景，借助多媒体的应用，让学生充分了解在该实验中什么情况下会发生死锁现象，又如何设计实现安全状态来避免该现象的发生等。
（3）启发式实验教学。实验教学中可采用启发式的教学方法，加强学生对抽象知识的理解和掌握。例如在操作系统教学内容中有多处调度算法，如进程调度算法、虚拟内存的页面调度算法、磁盘调度算法等，在实验教学中可采用对比分析的启发式教学方法，让学生对不同内容的调度算法进行比较，从而对实现操作系统课程教学的目的起到很好的促进作用。
（4）案例驱动式实验教学。实验中通过具体案例来挖掘学生的创新潜能，要有意识地从应用及工程实践的角度，用案例、项目的方式对实验内容以多角度描述，然后让学生在案例基础上进行改进和创造。如，将开源操作系统Linux作为实例教学，引导和帮助学生进行深入分析，通过案例分析和“做中学”，使学生深刻理解操作系统中的原理和算法和实现技术，让学生在内核中添加或修改功能。培养了学生的创新能力，同时也培养了学生对系统软件进行分析、设计和开发的能力。
4.创新实验教学考核评价模式
探索、创新更加合理的实验教学考核评价模式，不再单纯地以上交的实验报告为最终成绩的评定。具体的方法有：提高实验成绩在总成绩中的比例，使得学生更加重视实验教学；对不同阶段的实验题目设置一定的权重，学生根据能力选择题目；深入学生实验项目中，随时提问，考察学生的学习态度、设计思路等；程序验收时，抽选部分学生进行答辩，考核学生的学习效果；结合学生平时的各项表现，批改实验报告，给出实验教学最终成绩。
四、结语
操作系统实验教学活动可以帮助学生加深对操作系统原理和算法的理解和掌握，让学生通过实验过程体会到计算机软硬件体系结构和操作系统的关系，以及计算机体系结构对操作系统发展的影响等。我们在学校立项的精品课程建设项目中，立足本校，更新实验教学理念，深化实验教学体系结构的改革，培养学生对技术发展的跟踪意识，提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，锻炼他们的团队协作精神，以达到与企业的无缝链接，为社会培养能适应市场需求的创新型与技能性的计算机专业技术人才。
参考文献：
[1]孙述和等.操作系统实验教学研究与探索[J].计算机教育,2010,(1).
[2]张其亮,韩斌.操作系统课程实验教学改革探析[J].计算机教育,2010,(7).
1课程概述
“信息安全导论”是面向计算机科学与技术专业和网络工程专业学员的一门专业技术课程。随着部队信息化建设的迅猛发展，部队对信息系统的依赖日益加重，信息安全问题日益突出，因此在利用信息化提升部队战斗力的同时，必须研究信息安全的自身特点，寻找信息安全问题的解决之道。
本课程要求学员了解信息安全的重要性和复杂性、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。而实验教学的主要目的是让学员通过实验能够掌握基本的信息安全防护技能，了解系统存在的安全隐患，树立牢固的安全意识，培养良好的安全习惯，另一方面提高实践操作和应用能力。
课程的课内学时为32课时，课外学时即实验学时为12学时。课程内容基本覆盖了信息安全领域所涉及的主要分支和领域，共包括信息安全绪论、密码学基础、计算机系统安全、计算机网络安全、计算机应用安全和信息系统安全工程六章内容。而课外实验由于学时有限，只能在课程内容中进行适当的选择。
2实验教学内容选择
由于时间有限，应该优先选择最基本、最常用的安全技术方面的实验，并按照所需技术水平的高低进行阶梯式的安排。
根据这一原则在整个课程中计算机系统安全章节、计算机网络安全章节中涉及的内容成为实验内容安排的重点。
2.1计算机系统安全的实验内容选择
在计算机系统安全章节中的计算机操作系统的安全内容成为实验内容的首选。计算机操作系统是应用软件同系统硬件的接口，其目标是高效地、最大限度地、合理地使用计算机资源。没有系统的安全就没有信息的安全。操作系统作为系统软件中最基础的部分，其安全问题的解决最为关键。目前操作系统主要分为 Windows系列的操作系统和类Unix的操作系统。虽然这些操作系统符合C2级安全级别，即自主安全保护和受控存储控制，但操作系统仍存在不少安全漏洞，而大多数恶意代码正是针对操作系统存在的安全漏洞进行攻击，因此导致出现很多安全问题。
为了让学员了解操作系统存在的安全漏洞以及攻击者入侵操作系统的手段，加强自身的安全意识，我们设计了一个Windows 2000漏洞入侵实验。实际上，对于大部分的安全问题，我们可以通过对操作系统的安全管理配置操作来进行防范。在实验内容中，我们选择Windows 2000和Linux操作系统进行操作系统的安全管理配置操作的学习。
2.2计算机网络安全的实验内容选择
在计算机网络安全章节中防火墙技术、嗅探技术和VPN技术被选择为实验的内容。
许多来自网络的远程攻击可以通过防火墙技术来进行防范。防火墙是在两个网络之间执行访问控制策略的一组硬件和软件系统，其目的是保护本地网络的通信安全。使用防火墙进行网络的安全防护是最常用的安全技术。据统计，全球接入因特网的计算机中有1/3以上处在防火墙保护之下。因此，理解防火墙的工作原理，并能根据定义的安全策略配置相应的安全规则是学习安全技术的一个重点。
嗅探技术主要通过将网卡设置为混杂模式来接收和分析所有经过网卡的数据包。而利用嗅探器窃取别人的用户密码和秘密信息是恶意攻击者常用的手段。通过学习嗅探器的使用，可以使学员们了解数据包的基本结构，从而加深对后阶段实验的理解，同时增强数据包在网络上传输时需要安全保护的意识。
在学习嗅探器使用的实验中，学员已经认识到数据包在网络上传输的不安全性。而VPN技术是实现网络安全传输的一种安全技术。VPN称为虚拟专用网，它是在因特网上实现的一个专用网络。由于利用VPN技术构建的虚拟网络中数据包是加密传输的，从而能够保证信息在网络传输的机密性。通过学习VPN 服务的配置和连接的建立技术，可以加深学员对VPN技术的理解。
最后，学员通过学习本门课程不断地提高自身信息安全技术水平，并按照如图1的阶梯式实验内容的安排进行学习，能够了解入侵操作系统的典型攻击手段、掌握主流操作系统的安全管理配置操作、掌握防火墙的基本配置和使用、学会嗅探工具的使用和掌握VPN服务的配置和连接。
3实验内容设计
根据图1的安排，整个实验课程的内容包括六个实验。每个实验所占课时为2个课时，为了让学员们能够在短时间达到实验要求，实验内容主要以验证性的实验为主，部分提高型的设计实验为辅。验证性的实验内容的实验步骤比较详细，力争学员在实验课时间内完成所需实验，而提高型的实验内容用于部分感兴趣的同学在课后进一步提高技术水平。
3.1Windows 2000漏洞入侵的实验内容
操作系统存在许多安全漏洞如缓冲区溢出，很多攻击都是针对这些漏洞进行的。此次实验的操作系统选择的是Windows 2000。实验的主要目的是让学员们了解典型入侵过程，提高安全意识。针对漏洞入侵的典型过程如图2。在入侵典型过程中安装后门和清除入侵痕迹不属于必备环节，而是较高级的攻击者采取的方法。 此次实验的主要内容是设计两个可验证步骤的漏洞入侵过程，让学员可以在实验课时内按照实验步骤完成实验。这两个入侵过程分别为：1433溢出漏洞攻击和弱口令入侵。第一个实验包括了典型入侵过程的主要环节。第二个实验进一步提高学习内容，包括了安装后门的环节。
3.2操作系统的安全配置实验内容
针对攻击者的攻击，实际上可以通过对操作系统进行安全管理配置的操作来进行防范。操作系统的安全配置实验包括Windows的安全管理配置和Linux的安全管理配置两次实验。
这两次实验的具体操作虽然不同，但实验的内容是相同的。每次的实验内容包括三部分：系统用户管理、系统服务管理和系统安全配置。
多用户的操作系统通过将用户进行分组的管理，每组赋予不同的权限，来限制用户对系统资源的使用，从而防止非授权用户进行非法操作。通过系统用户管理的学习，学员不仅可以掌握如何增加和删除用户，而且还可以学会如何修改用户权限。
由于针对操作系统的漏洞进行攻击是攻击者的主要手段，因此操作系统应遵循最小特权原则，尽可能关闭不需要的服务。通过系统服务管理，学员可以知道如何根据需求关闭特定的服务和端口。
为了防御攻击，操作系统还可以进行专门的安全配置。审核策略就是其中的一项重要的功能。审核策略可以对特定事件如登陆失败的事件进行日志记录。系统管理员通过对日志记录进行分析可以对攻击者的攻击行为进行事后追踪。同时，管理员还可以发现攻击者的不良企图，从而加强对系统的防护。
3.3嗅探工具Sniffer的使用的实验内容
利用嗅探器窃取别人的用户密码和秘密信息是恶意攻击者常用的手段。此实验的目的是通过学习典型嗅探器sniffer的使用了解数据包的结构，加深学员对后阶段实验的理解，并增强学员对数据包在网络传输要进行保护的安全意识。
整次实验包括如何利用嗅探器sniffer对报文进行捕获、解码和编写报文的内容。其中报文捕获和解码是基本学习内容，而编写报文为提高内容。
报文捕获的实验内容如下：
利用sniffer工具捕获指定目标机发出的所有数据包。
利用sniffer分析捕获的报文。让学员两人一组：一人在目标机上登录某网站并输入用户名和密码;一人捕获其发出的数据包并分析出用户名和密码。
报文解码的实验内容包括熟悉各种协议报文结构并对捕获的IP报文主要是报文头部的各种信息进行分析。
编写报文的实验内容是利用sniffer提供的报文编辑功能，自行编写一个IP报文并发送到合作伙伴的目标机上，并由合作伙伴捕获进行分析。
3.4防火墙iptables的启用与配置的实验内容
使用防火墙是防范攻击者攻击的一种最常用的安全技术。此实验的目的是通过启动配置linux系统下的防火墙iptables，理解防火墙的工作原理，并能根据定义的安全策略配置相应的安全规则。
此次实验需要两台机器，可验证的实验步骤如下：
(1) 一台机器启动防火墙iptables，充当服务器。
(2) 服务器清空防火墙的过滤规则表。
(3) 另一台机器充当客户机，使用扫描器nmap对服务器进行扫描，发现其开放的服务，并使用其提供的服务。
(4) 服务器配置报文过滤表使得客户机不能访问服务器提供的任何服务。
(5) 客户机再次访问服务器，已不能使用其提供的服务。
3.5VPN服务器配置与连接的实验内容
VPN技术是在因特网上构建的虚拟专用网络。它通过一套复杂的协议来保证数据包在网络上进行安全的传输。此实验的目的就是通过对学习VPN服务器的配置和连接建立来加深学员对VPN概念的理解。
实验内容选择学习VPN中最常用的一种访问连接方式——远程访问连接方式。通过虚拟专用网的远程访问方式，VPN客户端可以通过IP网络(例如因特网)与充当VPN服务器的远程访问服务器建立虚拟点对点连接。这种方式最适用于公司内部经常有流动人员远程办公的情况。
可验证的实验步骤包括：
(1) 配置和启动Windows 2000 Server下的VPN服务器。
(2) 授予用户通过VPN连接服务器的权限。
(3) 授权用户与VPN服务器建立VPN连接。
4教学效果
信息安全导论实验课程的每次实验都需要提交实验报告来考察实验教学的效果。从提交的实验报告来看，所有学员都在既定时间内完成了实验规定的基本内容，而部分学员在课外时间完成了提高部分的内容。信息安全导论课程的总评分中笔试占70%，实验成绩占30%。整个课程的成绩在良好以上的学员占 30%，中以上的学员占80%，达到预期目标。
课程学习结束后，我们对学员进行了调查，学员普遍反映通过实验课的学习加深了对信息安全技术的理解，同时提高了自身的安全意识。
关键词：大作业；实践教学；创新能力；考核方式
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913 (2007) 22-0109-04
为了构建一个为更多学生提供更具综合性、设计性和创新性的实践环境，以使每个大学生在4年学习中都能接受多个实践环节的培养，使得学生在掌握扎实的基本知识与技能的基础上，同时提高学生的综合素质和创新能力。为了做到这一点，必须在实践教学方式上做进一步的研究。
1实践教学的设计思想
课程实践教学的设计思想为：构架多层次、立体化实践教学平台，逐步提升学生的实践能力和创新能力。课程实践教学的主要环节有：课内上机实验、课外项目引导下的大作业(综合性/设计性实验)、教授和博士指导本科生学术研究团队活动、社会调查、实践基地专业实习等。
实践教学必须改变传统教学模式，积极探索大作业驱动下的双主体教学模式，探索由启发式、实例导入的“螺旋式”、讨论式、参与式、辩论式等教学方法相结合的教学模式；改变传统的单一化教学平台，构架立体化教学平台，如构建课堂(理论)教学、课内实验教学、课外项目引导式大作业、教授和博士指导的本科生学术研究团队活动、实践基地教学等相结合的立体化教学平台；改变传统的教学手段，充分采用现代化教学手段，如开发内容丰富的大作业课程教学网站, 该网站对精选的大作业题目进行分类管理，对每类大作业题目的一个样例，给出详尽的需求分析和相应的案例，供学生做大作业参考，同时不断更新该网站，动态反映有关题目的最近研究动态、新的需求、新的设计方案。在网站上定期一些技术解决方案，好的设计例子，相关的参考资料供学生参考。
任课教师必须密切结合教学要求，将基础性实验与大作业、综合性设计性实验相结合。教师对基础性实验认真指导和点评，使学生能够掌握教学大纲中要求的基本知识、基本理论和基本方法，在综合性、设计性实验的基础上完成大作业。在实践教学中采用小组讨论、集体答辩、教师点评的形式，能够提高学生自主学习的能力和综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
2大作业驱动下的实践教学的内容
综合性、设计性实验教学主要体现在大作业方面，大作业通过让学生对一门课程综合性的问题或综合几门课程知识的问题，结合其他专业知识、计算机知识和数学知识，从资料收集、提出解决、选择最佳方案到最终实现方案等一系列过程的实践，可为学生今后的创业提供一个能力锻炼的舞台。
大作业作为课程学习中的一个重要环节，通过锻炼学生的资料搜集、协作精神、解决综合问题的能力，可以充分发挥学生的主观能动性，自主学习探讨，勇于发现问题，独立分析问题；与他人通力协作，可以增强其独立意识、创新意识、合作意识，提高其观察力、思维力、想象力和动手能力等。这些能力的培养将为学生今后创业打下坚实的基础。
不同的课程，其实践教学内容不同。但是，无论什么样的课程，实践教学都应该包括如下的内容：
(1) 基础性的实验：这部分内容主要是锻炼学生对本课程基本技能的训练，加深学生对基本理论的理解和运用。这类的实验一般称为验证性实验，实验个数一般6~8个左右，实验时数12~16，主要由教师在实验课中，首先花费20分钟左右的时间向学生讲授实验原理和实验方法，学生依据老师讲授的知识进行课内实验，实验完成后填写相应的实验报告。
例如：在“数据库系统原理”课程中安排16学时上机实验，完成8个基础实验。实验内容主要包括使用SQL Server2000，实现数据库的基本操作、数据库的完整性约束、触发器和存储过程、数据库的安全机制等。
通过课内上机实验，使学生熟练掌握教学大纲中要求的基本知识、基本理论和基本方法。
(2) 综合性的实验
为了提高实践教学效果，必须将课外项目引导下的大作业(综合性/设计性实验)教学内容引入到实践教学的内容中。
综合性的实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或相关课程知识的实验。开设综合性实验的目的是对学生的实验技能进行综合训练，培养学生的综合分析能力、实验动手能力、数据处理以及查阅资料的能力。
每门课程综合性的实验个数一般1~2个，实验课时10~12左右。在该实验中，教师一般将学生3~4人分成一组，教师向学生下达大作业任务书，学生依据大作业任务书，以小组为单位，在老师的指导下逐步完成。
大作业的选题一般来自教学或生产实践中。教师可以设计多个选题供学生选择，也可以由学生自主选题。多个选题其好处在于题目的多样性，可以最大地丰富学生的阅历，也能够充分发挥学生的积极主动性。
也可以采用同一个班设计一个选题，采用同一个选题的好处是可以激发不同组之间学生的相互竞争，每个组的同学都可以从其他组中吸取精华，不断地充实自己。
例如：《数据库系统原理》课程的大作业要求学生针对企事业单位管理中的实际问题，在查阅相关资料和初步调研的基础上，建立一个简化应用系统的E-R概念模型，使用规范化的理论进行优化，转换成相应的关系数据库模式，并在SQL Server 2000平台上实现数据库设计，最后撰写设计文档。
(3) 设计性的实验
设计性实验是指给定实验要求和条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的探索性实验，着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力以及组织管理能力。
例如“现代数据库技术”课程的大作业要求学生综合运用所学知识，针对企事业单位管理中的实际问题，通过需求分析，建立E-R概念模型，使用规范化的理论进行优化，转换成相应的关系数据库模式，同时进行代码设计实现系统的主要功能，最后完成相应文档资料的编写，包括：小组完成需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计报告，个人完成数据库设计说明书、数据库代码设计、详细设计说明书、应用软件代码设计、用户使用说明书。
在实践教学过程中，可以组织高年级学生参加由教授和博士指导的本科生学术研究团队。教授和博士指导本科生开展科学研究，可以激发本科生的专业学习兴趣，培养创新意识和创新能力；通过科研，可以使本科生的学习由被动到主动，较早地学习到科研的基本方法和技能；在参与科研的过程中，学生的创新精神、创新能力、团队协作能力等，无疑将得到很好的锻炼和提高，提高学生自身的竞争力。
实践教学的一个非常有效的途径是通过校企合作，为学生的校外实践活动提供良好的平台。积极组织学生参加各项社会实践活动，到企事业单位实地调查、参观，并在此基础上组织学生到实践基地开展专业实习，参与企事业单位的生产和管理，使学生了解企事业单位信息管理的需求、应用现状，了解软件开发的过程，提高学生的学习热情和创新欲望，培养学生从实际应用需求中提出问题、分析问题和解决问题的能力。如，组织学生到相应的高新技术企业参观和实践，使学生掌握如何利用系统的方法来解决企事业单位管理中的实际问题，并进一步通过大作业或专业实习，将所学的知识运用到解决企事业单位管理中的实际问题。
3实践教学考核方式的改革
必须对实践考核方式进行改革，考核范围应包括：基础实验考核、综合性实验报告、设计性实验报告、大作业、文档资料、演讲和答辩等。
实践教学作为理论教学的一个重要补充部分，得到了越来越多院校的重视。许多高等院校在制定教学计划时，都将相应的实践教学纳入到正常的教学计划中，同时配备相应的实践教学课时，其考核采用了理论与实践考核相结合、传统考试与上机考试相结合等方式。
但是实践考试占用多大比例？考试内容又如何确定？什么样的考试才能最大限度地启发学生的创新意识？一般来说，实践考试的比重依课程而异，计算机类的课程分为三类：
(1) 基础理论类
这类课程主要包括程序设计语言、计算机原理、操作系统、计算机网络、数据结构等课程。这些课程其实践内容往往是验证性实验为主，辅助一个小的综合性的实验，其考核方式可以采用：
① 实践考试占该课程比重的15%~25%
② 以基础实验为主，包括平时的实验和实验报告，其比重约占实践考试的5%~10%左右
③ 上机考试：采用抽题方式。教师在组织考试前，首先确定若干个考试题目，题目以涵盖本课程的基本知识和基本技能为主，题目不宜难。可以采用预先将所有题目发给学生进行课后练习，考试时从中选择2~3题由学生在实验环境中实现。这部分的比重约占实践考试的5%~10%左右。
④ 综合性的实验：包括综合性实验报告、实验程序等，这部分内容由学生以小组为单位课外完成。评分的依据至少包括演讲答辩的能力、程序质量、实验报告这三方面的内容。评分可以给小组评定一个分数，也可以依据每个同学在小组中担任的角色、任务量的大小等来评定。但以小组评定一个分数为好，原因是充分发挥团队的力量，使得学生在最初的学习阶段就懂得团队在开发过程中对个人创新能力培养的重要作用。这部分的比重约占实践考试的5%左右。
(2) 专业课程
这类课程主要包括数据库系统概念、编译原理、计算机体系结构、各种软件开发技术(如VC开发技术、JAVA开发技术、面向对象技术)、计算机安全技术、移动通信技术、图象处理技术、操作系统内核分析等课程。这些课程其实践内容往往是少量的验证性实验，以一到两个综合性的实验为主，其考核方式可以采用：
① 实践考试占该课程比重的25%~40%
② 以基础实验为辅，包括平时的实验和实验报告，其比重约占实践考试的5%到10%左右
③ 上机考试采用抽题方式。教师在组织考试前，首先确定若干个考试题目，题目以综合本课程的基本知识和基本技能为主，题目稍难。可以采用预先将所有题目发给学生进行课后练习，考试时从中选择1到2题由学生在实验环境中实现。这部分的比重约占实践考试的5%~10%左右。
④ 综合性实验：包括大作业(含文档资料)、实验程序等，这部分内容由学生以小组为单位课外完成。评分的依据至少包括演讲答辩的能力、程序质量、大作业报告这三方面的内容。评分可以给小组评定一个分数，也可以依据每个同学在小组中担任的角色、任务量的大小等来评定。但是以小组评定一个基础分数，再依据每个同学在小组中担任的角色、任务量的大小等来评定为佳，原因是不仅可以充分发挥团队的力量，也充分调动学生在整个开发过程中的积极性，发挥个人创新能力的重要作用。这部分的比重约占实践考试的20%左右。
如《数据库系统概念》课程的笔试占总成绩的60%，基础性实验占8%，上机考试占10%，综合性实验及大作业(含文档资料)占20%。
在实践教学过程中，每个学生完成8个基础实验，教师针对实验过程中出现的典型问题从多方面进行点评以引导学生，提高学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力；另外，学生以3～4人为一组完成一个综合性的大作业，在大作业中，以小组为单位完成相应的需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计，然后每个学生依据本组的数据库设计，采用SQL Server 2000数据库，进行数据库脚本设计并生成数据库。
(3) 专业实践课程
这类课程主要包括电子商务技术、课程设计(如操作系统课程设计、数据结构课程设计、数据库课程设计、编译方法课程设计等)、网络架构技术、中间件技术、信息检索技术等课程。这些课程其实践内容往往以设计性实验为主，其考核方式可以采用：
① 实践考试占该课程比重的80%~100%
② 考试以设计性实验为主，包括大作业(含文档资料)、实验程序等，这部分内容由学生以小组为单位在课内外完成。评分的依据同综合性的大作业，但是小组的评分占实践考试的20%左右，个人评分比重约占实践考试的70%左右。
例如“现代数据库技术”课程的基础性实验占10%，大作业(含软件及文档资料)占90%。大作业包括：数据库设计说明书、详细设计、用户手册、PPT报告等。
在实践教学过程中，每个学生完成8个基础实验，基础性的实验要求同综合性实验；另外，每个学生还必须完成一个设计性的大作业，大作业以4～5名学生为一组，完成相应的需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计，写出数据库设计说明书，这部分比重约占实践考试的20%左右，然后每个同学依据本组的数据库设计，完成相应的数据库代码设计、详细设计、应用软件代码设计、用户使用说明书和PPT报告，相应占实践考试的比重分别为：10%、10%、40%、5%和5%。
4总结
计算机科学与技术专业本科课程改革总体设想是：围绕培养目标，以学生就业为中心，以提高学生的专业素质和操作技能为重点，强化实践能力。为了进一步提高实践教学的效果，培养创新型人才，大作业教学，不仅可以激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力，而且可以培养学生面向实际应用提出问题的意识；增强学生研究性学习的主动性，培养学生自主学习的能力；提高学生分析问题、解决问题的能力；增强学生的创新意识，培养学生的创新精神和创新能力。由此可见，“大作业教学”是将创新能力的培养融于实践教学过程中的成功举措。
作者简介：
吴京慧，江西财经大学信息管理学院 330013
关键词：实验教学；网络；Moodle
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：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实验教学现状
实验教学是地方高校培养应用型人才的重要环节，实验教学可以促进学生巩固知识、锻炼学生分析问题、解决问题的能力，其效果直接影响着课程的教学质量。随着面向21世纪的高等素质教育教学改革推进和各高等院校专业培养目标的调整，多媒体网络技术对高校的教学模式的变革与教学组织形式的多样化已经发挥了重要的作用，教学改革正朝着数字化、网络化发展。但是与理论教学比较，实验教学在数字化、网络化应用方面还相对滞后。
目前高校实验教学中验证性实验仍然占较大的比重，设计性、综合性的实验较少。导致这种现状的其中一个原因是长期形成的教学观念和方式，实验课程以“教师为中心”,“重知识、重形式、重验证”。学生必须在固定的时间、环境完成指定的实验，学生学习能力和水平的差异往往没有充分考虑。另一个原因是实验课程依附于理论课程，各实验间相互独立，学生和教师相互交流较少，这样的实验对学生综合分析问题、解决问题的能力锻炼有限。
2基于Moodle实验教学实施的可行性
Moodle是基于建构主义教育理论而开发的网络课程管理系统，是一个免费的开放源代码的软件。当前，世界范围内超过3万家教育机构使用Moodle作为在线课程教学系统或传统教学方式的补充[1]。Moodle平台依据建构主义的教学思想，即教育者（老师）和学习者（学生）都是平等的主体，在教学活动中，他们相互协作，并根据已有的经验共同建构知识。
2.1学生对信息化环境的认知及学习能力
地区经济发展不平衡导致大学生信息化学习能力存在差距。家庭条件较好的学生很早就开始接触信息化环境，例如信息技术课程的开设、手机、电脑、网络等，而且接触信息化环境的年龄还有不断下降的趋势，对于这部分学生网络学习环境的适应能力较强。家庭条件相对较差一些的学生大部分到了大学才有较多的机会接触信息化环境，他们对这种环境也需要一个适应过程，因此在大学一年级他们对网络学习环境的适应能力较弱，而到了高年级就比较容易适应了。因此大学生具备一定的从各种不同信息源如互联网、图书馆等获取、评估和使用信息的能力。
2.2架设Moodle的环境需求
Moodle教学平台可在多种支持PHP的平台上安装运行，是基于LMAP (Linux Apache MySQL PHP)架构下开发完成的辅助教学平台[2]。因此既可以选择Windows作为Moodle的系统平台，也可以选择性能好、安全性高、网络功能强大的Linux操作系统作为Moodle安装的系统平台。客户端访问Moodle不存在太多限制，目前常用的操作系统和浏览器均可兼容。Moodle系统许多功能都可以和电子邮件结合，如果部署有电子邮件服务将获得更佳效果。
2.3教师设计基于Moodle实验教学的能力
在Moodle网络平台中教学资源并利用教学资源开展网络实验教学活动，这对大部分老师来说是陌生的。使用网络平台之前都需要一定的培训和指导。以往教师技能培训通常采用集中授课的方式开展，但是容易受到时间、场地等因素的制约。而且短时间的集中培训并不能让每个老师都很快熟悉各个应用细节，老师在应用的时候遇到问题的时候经常得不到指导。为了让教师适应使用网络实施实验教学，可以设计基于网络资源的教师培训课程，既可以克服集中培训的不足，也可以把技术支持变成一种长期的、延续性的服务。通过交流互动，尽快帮助老师们熟悉Moodle平台的使用，提高网络实验课程建设和应用质量。
把多媒体网络技术与实验教学结合是目前实验教学改革的热点。利用Moodle开展实验教学活动有以下优势：Moodle使用广泛、易于部署；教师在学习使用Moodle平台的同时接触建构主义教学理念，对长期养成的“教师为中心”的观念形成冲击；利用Moo dle平台可以使部分实验过程不受时间、地点、环境的限制，并促进学生与教师和学生之间的交流活动。因此在传统实验教学基础上使用Moodle开展基于网络实验教学是可行的。
3实验教学过程的优化
通过Moodle网络教学平台，把实验教学的学习和互动延伸到课外对实验教学过程进一步优化。其中重点加强了预习阶段和课后评价反馈阶段和课后评价阶段。
图1基于Moodle网络教学平台的实验教学流程
实验预习阶段，老师组织预习资源，提出问题，学生围绕着老师的问题思考，浏览教学资源和互联网的扩展性材料，然后思考实验方案并分组设计实验方案。在这个过程，老师可以积极参与问题讨论。在实验方案通过老师审核后，即可进入实验操作流程。
实验操作阶段，如果有计算机网络的环境，学生还可以与其他同学和老师在实验过程中参与在线讨论和交流，这样可以扩大讨论的信息量和深度。如果不具备计算机网络的环境，那么在线交流讨论环节可以留到课后进行，课堂上用传统的老师指导分组讨论形式。
实验总结阶段，学生可以边讨论边撰写自己的实验报告，如果发现问题还可以利用以前同学留下的实验案例和互联网查阅相关资料。老师在学生提交实验报告后进行在线批改，这样批改痕迹和反馈意见也可以给全班同学浏览，让学生互相学习和讨论各小组的实验成果。
4基于Moodle开展实验教学的意义
4.1信息化教学资源的整合
不同的实验课程中经常存在一些可以共同使用的教学资源，在传统的教学模式中课程相互独立性较强，不利于这些教学资源的整合与共享。基于网络的信息化环境开展实验教学活动可促进以下的资源整合。如实验指导材料、实验课程标准、信息化教材、教学辅助软件等。利用Moodle把课程之间、教师之 间、学生之间的教学资源在网络教学平台中、通过合理的设计可更大程度地共享和应用，而且学生通过网络可获取更多的课外知识和大量信息，使课堂教学得到很好的延伸。同时，如果条件具备，还可以让 课外的指导教师，例如一些行业专业技术人员、高年级学生、研究生等参与到实验指导活动，这样就可以最大限度地整合社会资源。
4.2有特色的实验教学模式
过去实验教学设计主要围绕着项目和内容设计，而使用Moodle平台后要求使用资源和活动的设计，这样我们就改变了传统以教师为中心的教学模式。在以前的实验，学生是按照教师设计好的内容步骤开展实验，然后用同一方式统计反馈数据。采用新的教学模式后有些实验可以通过提出问题，提供资源和环境，让学生自己设计实验方案，自己设计自己的实验报告。学生的科学研究精神得到了进一步的锻炼。在实验教学中，加强了师生相互间的交流互动，增强了横向联系，这样更有助于提高实验质量，把问题研究引向深入。
4.3实现课堂的延伸
在实验教学中应用Moodle网络教学平台，可以让学生在进入实验室或相关的实验环境之前完成实验预习任务，在网络环境围绕设计的问题开展讨论，老师也可以及时进行批改。这种模式相当于把实验的预习流程优化了，以前学生进行实验预习，相互之间的讨论联系极少。进入实验室后，老师还要检查学生的预习情况，这些都占用了不少的实验指导时间，而且等做实验才反馈预习效果也不够及时。实验过程中，要是实验室能提供多媒体网络环境，学生可以一边开展实验操作，一边和其他实验小组讨论实验问题。而完成操作后，在课后可以通过网络提交实验心得和实验报告，并可以围绕着老师的问题，通过互联网的资源，进一步把课程内容拓展、引向深入。通过Moodle，学生完全突破了时空的限制，最终形成了“纵向深入，横向联体，校内外一体化”的教育框架。
4.4实现过程性评价
传统的实验教学评价把实验结果作为一种可量化、可测量的目标，并以是否达标来进行最终评价，是一种目标取向的评价，这种评价方式追求的是评价客观性。过度强调量化的最终的结果就容易忽略实验过程的价值，具有片面性。过程性评价强调评价主体多元化，强调个性化和差异性评价。Moodle教学平台提供了日志、论坛等多种在线交互功能。通过要求学生完成阶段任务，可以对每个学生的实验情况进行过程跟踪。除此之外，还可以为学生的每个学习过程评分，及时地把活动的意见反馈给学生。只要能够提供及时的反馈，学生就能及时修改自己的作品，通过反复的修改，学生们能提交很有创意和质量的实验报告。
4.5提高学生创造性思维和科学研究精神
相对于理论教学实验教学具有直观性、实践性、综合性、启发性和探索性的特点。在实验过程中，学生通过操作、实践，不仅可以培养学生观察分析问题的能力，而且还影响着学生的世界观、思维方法、创新能力等方面的发展。而在原有实验教学基础上推广结合多媒体网络的教学模式，可以改变在实验教学中传统的“教师——学生”这种单向传递信息的方法，发展和应用“教师——多媒体网络——学生”的相互作用的模式。使传递信息由单向性向多向性变化，学生也由被动接受变为主动自觉的探索学习，相应地，教师也由主导者的地位变为了启发者和助学者的角色.这些变化对学生的主体意识、参与意识、探索学习意识的培养都是有效的支持[3]。通过网络开展探究性的实验教学活动有利于学生形象思维和创造思维的发展。学生参与实验方案的设计，就不再是依赖于教师设定的方案去实验，有助于培养学生的科学研究精神，达到了以往传统的实验教学模式达不到的效果，促进了学生的智力因素与非智力因素的协调发展提高了学生的综合实践能力。
5结束语
随着信息技术的普及与发展，教学手段朝着多媒体网络化发展是不可逆转的趋势。有了计算机、校园网、资源库、网络教学平台等软硬件的支持，教学手段变得越来越丰富了。网络环境下的实验教学逐渐成为高校实验教学改革的热点。虽然Moodle网络教学平台的应用在国内外都还处在探索阶段，但是，作为一个优秀的教学平台系统，一定可以为实验教学的网络化应用带来很多的支持，将有力地推动实验教学内容与实验教学方法的变革。
参考文献：
[1] William H.Rice IV.Moodle E-Learning Course Development[M]. Published by Packt publishing Ltd.
关键词：Linux操作系统；软件工程；编程实践
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0088-03
一、Linux人才需求层次
市场对Linux操作系统人才需求分为两大类：基于Linux操作系统的开发者和Linux操作系统管理员。市场对两类群体的需求是不完全一样的，他们所需要掌握的技术范围和知识架构也是不一样的。高校的教学并非是使每个学生都成为操作系统的开发者，更多的是基于操作系统的使用者，认识到这种金字塔式的人才结构，就需要针对不同的教学对象研究其知识结构的构建、课程知识点的关联和教学内容的侧重。另外，Linux操作系统的课程内容是原理与应用的交叉，目的在应用，这类应用知识在面向职业的需求中得到极大重视，是实用型人才培养中很重要的一环。
二、软件工程类Linux操作系统课程教学存在的问题
（一）教学内容简单，不符合软件工程人才培养目标
大部分高职高专院校的Linux操作系统课程主要讲授Linux操作系统的使用，主要包括Linux操作系统的管理和维护。而软件工程类人才培养目标要求进一步深化学生的知识结构和编程技能，培养学生利用Linux操作系统提供的支持进行程序设计和应用开发的能力，主要包括系统调用、应用接口、程序设计等。
（二）缺乏合适的教学组织形式，与软件工程人才培养模式不吻合
目前Linux操作系统教学课程内容多，知识点分散，缺乏合适的教学组织形式，不便于学生理解和掌握，没有真正做到项目为导向，案例驱动的软件工程人才培养模式。
（三）重理论，轻实践
目前Linux操作系统教学偏重于理论和知识的讲授，学生的学习与实践相脱节，编程能力得不到培养，不能很好地利用理论解决实际问题。
（四）教学方法单一
目前，课程的教学方法比较单一，教学手段不灵活，还是满堂灌，缺乏启发、提问、交流、软件演示等互动式课堂教学方法。
三、强化编程的软件工程类Linux操作系统教学体系
软件工程类专业主要通过案例教学、课程实验、实习和毕业论文环节来培养学生的应用技能。目前，在Linux操作系统的教学中以上方式都有所体现，但是，在实际教学过程中往往各个环节较为分散，没有形成系统完整的体系，缺乏与理论教学相互衔接的互动环节。因此，基于软件工程专业的特点和学生的实际情况，强化学生的编程实践能力，提高学生的专业素养，综合应用各种方式构建与理论教学形成良好互动的强化编程的教学体系，如图1所示。该体系包括理论教学体系和实践教学体系两部分，突破了以往以理论教学为主的体系，将Linux操作系统的应用拓展到学生培养的全过程。
（一）强化编程的理论教学体系
1.课堂讲授内容。进行企业调研，分析Linux操作系统的岗位技能需求，更新课堂讲授内容，不仅讲授Linux操作系统的管理和维护，还增加了Linux操作系统程序设计和开发的教学内容，强化编程理论和技术，深化学生的知识结构和技能。课程以公司项目为引导，以工作任务为中心，采用情境教学方式，设计教学单元和教学案例。教学情境从简单到复杂，从局部到整体，逐步提高学生编程能力[7-9]。课程通过教学情境的方式提供现实的技术需求背景，将教材上抽象、零散琐碎的知识进行整合，赋予现实的职业技能含义，便于学生真正理解和掌握。同时，在讲授课程的过程中，采用情境导入-案例导入-技能需求分析―知识和技能讲解―软件演示―学生课堂演练―课堂总结的教学方式，实现了软件工程以项目为导向，案例驱动教学的教学模式。课程通过IT企业调研，分析职业岗位的能力需求，强化编程理论和技术，设计了五大学习情境：Linux基本应用、Linux环境shell编程、Linux系统配置与管理、Linux程序设计（一）、Linux程序设计（二），见表1。每个情境又设计了多个子项目，以项目作引导，以案例驱动逐步完成小任务，这样可激发学生的学习兴趣，避免学生面对大项目的畏难情绪，能让学生学习更容易，学后有成就感。教师也能有针对性地教学，容易检查教学效果。
2.专题讲座。除课堂讲授外，在理论教学中根据情况开设认证培训。对目前国内知名的Linux认证，如红帽的RHCT认证和RHCE认证进行集中培训，一方面激发学生学习的积极性，鼓励学生就所学的知识和技能进行实战演练；一方面增加学生就业砝码，增强社会竞争力。在理论教学中根据情况开设专题讲座，促使学生了解专业发展前沿，激发学生学习的积极性。
（二）强化编程的实践教学体系
1.课堂实践。包括课堂讨论、课堂演练和实验课。课堂讨论是在理论教学过程中加强师生互动的有效方法，结合案例讨论编程方法和技术。对案例，采用启发、提问、交流、软件演示等互动课堂教学方式，培养学生独立思考和解决问题的能力。将软件演示贯穿于教学始终，培养学生实际编程能力。课堂演练是课堂上教师进行软件演示后，要求学生进行课堂演练，检查学生是否真正掌握知识和技能，就出现的问题及时进行总结和点评。实验课中，把实验项目分类整理成验证类实验、综合类实验和设计类实验，增加设计类实验（主要是编程类实验）在实验项目中的比重，强化学生的编程实践能力。要求学生对实验项目中提出的问题进行分析、设计实验方案和实验步骤，验证实验结果。培养学生创新性地使用Linux操作系统进行应用和开发的能力[10]。实验课的考核方式采用实验课堂成绩和实验报告成绩相结合的方式，避免了部分学生不好好做实验、拷贝作业等作弊行为。
2.课外实践。Linux操作系统课程知识量大，仅仅靠课堂学习很难充分掌握。因此，需要布置适量的课后作业，强化学生的动手实践能力，培养学生思考和解决问题的能力。课程要求学生以2～3人的形式组成项目实践小组，利用Linux操作系统进行软件设计和开发，布置了如基于Linux操作系统的电子通讯录、基于Linux操作系统的即时通讯系统、基于Linux操作系统的文件传输软件等项目题目，要求他们提交项目软件和文档，并在课堂上做展示报告。这样，一方面锻炼了学生实际编程能力，一方面培养了他们的团队合作能力，取得了较好的教学效果。
3.综合实践。综合实践包括课程设计、毕业论文和大学生创新实验项目。软件工程专业的学生通过程序设计来与操作系统发生关系，而基于操作系统的编程，是最直接地熟悉、使用和理解操作系统内容的过程。课程设计中，要求学生在应用程序中直接调用Linux操作系统提供的系统调用、API和系统命令，对系统内部部件（如内存）或者接口（如USB）进行编程，编程实现对系统资源（如进程表）的获取和显示。更进一步，鼓励学生进行操作系统设备驱动程序的编写，鼓励学生使用系统开发工具（如SDK、控件等）。这些课程设计，可以作为设计案例，也可以逐步扩大，作为本科生毕业设计的课题。Linux操作系统不仅提供了非常好的开发平台和开发工具，而且提供了非常多的开源项目和软件，学生利用这些开源项目和软件进行自己项目的设计和开发，具有非常好的应用价值。
四、结语
Linux操作系统课程是一门理论与实践并重的课程，课程难度较大。根据软件工程人才的培养目标，更新Linux操作系统教学内容和教学方法，强化编程实践环节，通过构建实施理论与实践互动的教学体系，将理论与编程实践充分结合起来，激发学生的创新思维，增强学生编程实践能力，提高了学生的综合素质，真正实现了学以致用的教学目的。这一新的体系不仅是Linux操作系统教学改革的突破口，而且也是高校培养软件工程人才的有益尝试。
参考文献：
[1]王文.项目驱动的Linux操作系统课程教学改革[J].计算机教育，2007，（9）：77-79.
[2]应毅.针对实际应用的Linux实验教学研究[J].计算机教育，2010，（20）：65-67.
关键词：体验；科学探究；虚拟实验；实效性
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2013）18-0080-04
一、引言
培养学生科学实验的精神和方法是培养学生科学素养的重要途径，它能培养学生对科学的兴趣，提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，还可以锻炼学生的科学技能，培养和提高学生的科学素养，同时也是学习科学知识的一种重要方法。但在目前，基于对实验经费和实验安全的考虑，学校中的大部分学习实验往往都只能按照教师规定的操作步骤一步步进行，这样必然也只能得出符合课本结论的实验结果。从本质上讲，这也是一种死记硬背。这样的实验管理不利于培养学生的探索精神和提高其创新能力，同时也有悖于开展科学实验的初衷。
根据波普理论，一个假设是否成为科学，不在于其是否能被证实，而在于其被证伪。[1]在科学实验中，人们可以试错，不断试验以求正确的结果。实验教学也应该让学生去自主探索，在探索中体验，在体验中学习，而不是死记操作步骤来验证已知的结果。但在目前的实验条件和实验环境下要达到这一点有难度，所以我们转而求助虚拟现实技术。
虚拟实验是将虚拟现实技术应用于科学实验教学中，是虚拟现实技术与实验教学发展的必然产物。虚拟实验不仅可以提高实验教学的经济性和安全性，同时还可以实现实验情景和实验数据的可视化、增强实验过程的可控性，对革新传统的实验教学观念也有很大的促进作用。关于虚拟实验和虚拟实验系统的研究有很多，其主要目的或是为了解决异地教学中的实验困难，或是为了缓解实验设备的台套数与学生人数之间的矛盾。大部分虚拟实验系统都有严格的实验规程和实验步骤，真正能让学生“亲身”尝试错误、能让学生在真实的情境中体验错误的研究很少。
体验式虚拟实验是一种将体验式学习理论与虚拟现实技术相结合应用于科学实验的一种学习方法。它将体验式学习理论与虚拟现实技术相结合，让学生在虚拟的实验情景中尽情地发挥其想象力，像做“游戏”一样地反复尝试修改其中的变量，尽可能多地获取具体经验，在体验学习乐趣的同时促进其对知识的建构。为此，我们在遵循科学探究的原则和体验原则的基础上对体验式虚拟实验的功能模块和实验流程进行设计，并通过实践，探索体验式虚拟实验在培养学生的科学探索能力上的可行性及其有效的使用策略。
二、体验式虚拟实验的设计
1.体验性虚拟实验设计的基本原则
（1）科学探究的原则
设计体验式虚拟实验的目的是为了更好地进行实验教学。在实验教学中，对学生进行科学探究能力的培养是一项非常重要的教学目标。因此，科学探究是设计体验式虚拟实验的第一原则。
《美国国家科学教育标准》是这样表述的：科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获得的证据做出解释的各种方式。科学探究也指的是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。[2]科学探究是一种多侧面的活动，它需要通过观察提出问题；需要利用已有知识提出猜测或假设，并设计相关方案对猜测或假设进行验证；需要运用多种手段来收集数据，并对数据进行分析和解读。
因此，在进行体验性虚拟实验设计时应该给学生提供“试误”的机会，让学生“亲身”尝试错误，这样不仅能培养学生正确的错误观，同时也能让学生真正体会到科学探索的真谛。因为科学发展的历程本来就是一个不断地提出猜想和假设，发现错误并证伪，再提出新的猜想和假设的循环往复的过程，在科学研究中只有敢于犯错才能推动科学向前发展。[3] 如果只是让学生按部就班地重复“正确”的实验过程，不仅违背了科学实验的初衷，也不利于调动学生参与实验的积极性和探索精神的培养。
另外，在科学实验中，不管是“证实”还是“证伪”，都要以实验数据为依据。因此，体验性虚拟实验也要能为实验提供各种数据，便于学生对实验结果进行分析和解读。
（2）体验的原则
“体验”是体验性虚拟实验的第一个定语，体验学习的原理和方法也是设计体验性虚拟实验要遵循的重要原则。体验是指通过实践来认识周围的事物，亲身经历。体验既是一种活动，也是活动的结果。作为活动，指主体亲历某件事并获得相应的认识和情感；作为活动的结果，指主体从其亲身经历中获得相应的认识和情感。[4]在实际学习活动中，体验强调学生的参与，用心灵亲自感悟。
将体验学习的原理应用于实验教学应该认识到：①体验是一种非知识本位的学习，而是指向学生人格的和谐发展。[5] 因此，在实验设计时应倡导以综合活动为特征，整体吸收知识经验而不是独立地背诵答案的过程；②古人将体验解释为“以身体之，以心验之”。“以身体之”指鼓励学习者寻求自己的体验和自我发展，而不是强调在与他人竞争中获胜的目标。“以心验之”则指仅有学习者的身体力行（体）是不够的，更重要的是学习者对学习经验的领悟、体察和反思，强调质的感悟而非量的增加之结果。[6]
因此，体验性虚拟实验在设计时应坚持学习者的主体地位，为学生提供情境，鼓励探索，并积极反思。
2.体验式虚拟实验设计
（1）实验的功能模块设计
基于以上设计原则，对体验式虚拟实验的功能设计如下：能根据实验要求构建合适的实验条件、能自主地设计实验方案并能对方案的可行性和正确性进行验证、能根据需要收集实验所需要的数据，能以实验报告的形式对实验的过程和结果进行总结。其功能模型见图1。
构建实验条件功能块是指学习者在清楚实验目的和实验要求的基础上，可以在体验式虚拟实验环境中自行选择或配置所需要的仪器设备，为具体的实验做好准备；设计实验方案功能块是指学习者可以自主地进行实验方案的设计并且能将设计方案付诸于实践；验证实验方案功能块是指学习者在实施实验方案的过程中可以对实验方案的可行性和准确性进行检验，为确定之前的设计方案是否有效提供必要的数据；编写实验报告功能块是为学习者提供一个分析实验数据和评价实验方案的平台，让学习者在总结的过程中进行自我评价，针对没有实现的目标重新构建实验条件，对实验方案进行修改和完善，最终实现知识的迁移。
（2）实验流程设计
根据体验性虚拟实验的特点，设计的实验过程如图2所示。首先，熟悉实验的目的和要求，清楚要做什么，理解相关的实验原理；然后根据需要选择和配置实验所需的设备；再综合运用所学知识和技能设计实验方案；在方案的实施过程中不断地对方案进行审视、修改，直至设计方案具体实现；通过各种手段对方案的正确性和合理性进行检测，根据测试结果对实验方案进行修改和完善。当实验结束后，要求编写实验报告，包括实验的目的和要求、实验设备的选配、实验方案的设计、实施过程中的问题和改进的措施、测试结果和对方案的评价以及实验反思等内容。
三、体验式虚拟实验的实施及实效性分析
1.体验式虚拟实验的实施过程
为探索体验式虚拟实验在培养学生科学探索能力方面的可行性，以及了解真实实验和体验式虚拟实验各自的特点，为以后能合理的使用这两种不同的实验模式提供借鉴，笔者选择《计算机网络》课程，在任课教师的协助下，在湖南科技大学教育技术学专业二年级的两个班级开展了体验式虚拟实验的实践尝试。对教育技术学专业的学生而言，《计算机网络》这门课程对实践能力要求比较高，受实验设备和实验时间的限制，这个课程的实验大都是分组（3-5人）进行的，并且在实验内容和时间上也很受限制。比如：在对等网互联的实验中，实验室提供是设备都安装的是统一的操作系统（如：Windows XP），但如果有学生想尝试在不同的操作系统下进行实验就行不通。诸多的限制让我们萌发了进行体验式虚拟实验的尝试。
（1）虚拟实验平台的选取
基于以上的设计理念，我们选择VMware公司出品VMware Workstation软件做为体验式虚拟实验的平台，主要基于它的以下优点：[7]
仿真性强。虚拟机软件可以提供一个近似真实的计算机硬件环境，在真实机器上完成的试验在虚拟机上均可完成。同时它还可以在一台宿主机上集成几个虚拟客户机操作系统，组建一个虚拟机局域网环境，这个网络的行为与真实的网络完全一致。
获取数据便利。实验过程中每一步实验状态均可通过虚拟机技术的“快照”功能保存，以便对实验结果进行对比分析或进行阶段性结果的保存。
安全性高。虚拟技术使虚拟机成为独立于宿主机之外的计算机，虚拟机仅表现为存储于主机磁盘上的一系列文件――配置文件（*.vmx）、磁盘文件（*.vmdk）、日志（vm.log）等，因而对虚拟机的“物理”底层的配置修改，仅仅是针对文件的修改，不会对宿主机系统产生影响；但VMware Workstation软件不具备实验报告的编辑功能，所以实验报告模块需在其它的应用程序中完成。
（2）实践内容
《计算机网络》课程的实验部分一共设计了5个实验：双绞线线缆的制作，对等网的配置，主从网络的配置，网络Web、FTP、DNS服务器的建立和无线网络的设置。根据虚拟实验的特点，在体验式虚拟实验的过程中只选择其中的3个实验：对等网的配置，主从网络的配置，网络Web、FTP、DNS服务器的建立。
（3）实践过程
考虑到计算机网络对学生而言是一个全新的知识，并且在此之前，学生都没有接触过VMware Workstation软件，所以本次尝试同时使用了真实实验和体验式虚拟实验。对所选的实验内容都要求学生以小组的形式在计算机网络实验室进行一次真实实验，了解实验基本原理、需要使用的仪器设备以及基本操作过程。在真实实验的基础上，利用虚拟实验进行拓展。在虚拟实验的过程中，学生可以将自己所有可能的想法付诸实践，检验其可行性，并对出现的问题进行分析，从而加深对所学知识的理解。在整个实践过程中，教师扮演协助者和资源提供者的角色。
2.体验式虚拟实验的实效性分析
湖南科技大学教育技术学专业二年级的两个班共有52人，在进行完真实实验和体验式虚拟实验后一周，利用自编的问卷对虚拟实验环境的特点、真实实验与虚拟实验优势比较、虚拟实验的适用领域、影响虚拟实验使用效果的主要因素以及真实实验与虚拟实验的组合方式等方面进行了调查。共发放问卷50份（有2人请假），共回收有效问卷43份。
对虚拟实验环境的特点的调查结果显示，有88%的参与者对本阶段所选用的虚拟实验软件VMware Workstation的仿真度持肯定态度，52%的参与者认为它的操作难度适中，有46%的参与者认为它比较难或很难操作，只有1人（占2%）认为该软件操作难度低。
通过本阶段的虚拟使用，对实验原理更清楚的占70%（30人），保持原样的占30%（13人），对实验方法更清楚的占50%（22人），保持原样的占50%（21人），对实验步骤更清楚的占53%（23人），保持原样的占47%（20人），对实验数据处理更清楚的占35%（15人），保持原样的占58%（25人），更加模糊的占7%（3人）。
在与实验有关的10项能力（A.激发兴趣和注意力，B.自主思考和主动参与，C.协助能力，D.对规则和原理的掌握，E.对技能的掌握，F.对抽象思维能力，G.对逻辑思维能力，H.对综合应用能力，I.对分析和解决问题能力，J.对创新能力）的培养方面，认为真实实验比虚拟实验更有优势的是（选3项）E、C和D；认为虚拟实验比真实实验更有优势的是（选3项）J、F和G。
在利用体验式虚拟实验进行实验教学的优点：A.可以不受时空限制方便地进行实验，B.可以尝试不同的操作，C.出现错误时不必担心损坏设备，D.实验环境安全，E.减少实验室硬件投入，F.调动学生的积极性，要求参与者按重要程度由强到弱的顺序排序。结果显示，其中将A排在第一位的有13人（占30%），将B排在第一位的有12人（占28%），C排在第一位的有15人（占35%），将F排在最后一位的有28人（占65%）。
在影响体验式虚拟实验使用效果的原因：A.不能很好地体现操作过程的真实性，B.没有提供合作学习环境，C.没有提供探索学习的空间，D.对虚拟实验环境不熟悉，E.对实验原理不熟悉，F.虚拟环境与真实环境有差别，不能很好投入，要求参与者按重要程度由强到弱的顺序排序。结果显示，其中将D排在第一位的有20人（占47%），将F排在第一位的有12人（占28%），将E排在最后一位的有28人（占65%）。
关于虚拟实验在实验教学中的作用的调查（多选），其中认为可用于取代真实实验的占9%（4人），认为可用于实训、技能考核前使用的占67%（29人），认为可用于用作预习或巩固实验内容的占86%（37人），认为可用于用于拓展实验的占74%（32人）。
在对最佳实验途径（A.真实实验，B.虚拟实验，C.先进行真实实验，再进行虚拟实验，D.先进行虚拟实验，再进行真实实验，E.先进行真实实验，再进行虚拟实验，再真实实验， F.先进行虚拟实验，再进行真实实验，再虚拟实验）的选择结果如图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，通过虚拟实验先进行探索和试误，再进行真实实验更有真实感和成就感；其次是E（10人），占23%，主要理由是：通过一个循环，系统性和科学性更强，更有感觉。
综合以上数据，可知虚拟实验具有出现错误时不必担心损坏设备、可以不受时空限制方便地进行实验和可以尝试不同的操作的优点。与真实实验相比，虚拟实验在培养创新能力、抽象思维能力和逻辑思维能力上更有优势，而真实实验在对技能的掌握、协助能力的培养和对规则原理的掌握上比虚拟实验更胜一筹。
对体验式虚拟实验效果的影响，虚拟实验环境的熟悉程度占第一位。虽然绝大部分参与者认为实验软件VMware Workstation的仿真度尚可，但有近半数的人认为它的操作有难度，只有1人认为它的操作很容易，所以在利用体验式虚拟实验进行实验教学的优点的调查中，有65%的参与者将调动学生积极性排在了最后一位。这与参与者是第一次使用该软件有一定影响。另一个影响大的因素是真实环境与虚拟环境之间的迁移。由于虚拟机中的网卡等网络设备都是虚拟元件，与真实环境中差别较大，很多参与者都觉得难以想象经过IP设置后，这些虚拟机就构成了一个网络。所以本次实践在实验方法和实验步骤的理解上并没有取得明显的进步，在对实验数据的获取上甚至还有人觉得更加模糊。
大部分参与者都认为单纯的真实实验或虚拟实验都不是最佳的实验途径。从调查来看，虽然大家都认可虚拟实验的安全、低成本，但真实实验的真实感还是无可替代，绝大部分人都认为最终还是要返璞归真才感觉踏实。
四、对体验式虚拟实验的实践反思与启示
本次对体验式虚拟实验的实践活动虽然实现了预期的目标，但也存在一些不足：首先，虽然在本次实践中，参与者认为虚拟实验在培养创新能力、抽象思维能力和逻辑思维能力上比真实实验更有优势，但本次实践只选用了一种虚拟实验软件，对于其他类型或类似的虚拟软件是否能得到相类似的结论尚不清楚；其次，受时间、人力和物力等因素的限制，无法对虚拟实验的效果进行长期跟踪，对影响虚拟实验效果的因素分析也有其局限性。
通过本次实践得到的两点启示：
1.认知负荷最小化，让体验更轻松
所谓的认知负荷是指同时被要求施加在工作记忆上的智力活动的全部数量，即工作记忆必须注意和处理的内容总和。认知负荷理论提出了三种基本类型的认知负荷：内部认知负荷、外部认知负荷和相关认知负荷。其中内部认知负荷取决于所要学习材料的本质与学习者的专业知识之间的交互程度。外部认知负荷是超越内部认知负荷的额外负荷，它主要是由设计不当的教学引起。相关认知负荷是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的认知负荷。为了促进有效学习的发生，在教学过程中应尽可能减少外部认知负荷，增加相关认知负荷，并且使总的认知负荷不超出学习者能承受的认知负荷，否则，就会产生较低的认知效率。[8]
体验式虚拟实验是在一个虚拟的环境下进行，其虚拟环境的仿真程度、信息的呈现方式、学习者对系统的熟练程度等都可能给学习者带来附加的认知负荷，增加学习者在信息加工过程中的负担，从而影响信息加工的效果。因此，在选择体验式虚拟实验环境时应尽可能地减少认知负荷，让学习者的体验过程更轻松。比如：可以在实验前预留足够的时间让学习者熟悉虚拟环境；提供详细的虚拟环境使用手册；提供丰富的资源，减少一些与实验目的不相关的准备工作的耗时。在这次实践中就可以为学习者提供安装了各种操作系统的虚拟机，这样可以节约学习者下载系统软件和安装系统的时间，而把精力用在如何构建基于不同操作系统的计算机网络上。
2.虚实结合，让体验更真实
虚拟实验的优势在于其可以提供安全的实验环境，可以毫无顾及的尝试错误，在错误中理解实验的原理和操作规则；真实实验的魅力在于其真实的触感和操作时身处其中的感觉。实验教学应该将虚拟实验和真实实验相互结合，做到实中有虚，虚实结合，这样既能给学生提供放纵的空间，也能让学生有回归现实的机会，让其体验更加真实，同时也能使实验教学更加丰富、有趣。
参考文献：
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[3]庞文，尹海洁. 证伪主义的理论实质及其再认识[J].自然辩证法研究，2008（9）：88-91.
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[5]王嘉毅，李志厚.论体验学习[J].教育理论与实践，2004（12）：44-47.
[6]王灿明.体验学习解读[J].全球教育展望，2005（12）：14-17.
作者简介：谷建华，男，教授，研究方向为网络与分布式系统；周兴社，男，教授，博导，西北工业大学计算机学院院长，研究方向为网络化嵌入式计算和普适计算。
摘 要：文章结合西北工业大学的实际和操作系统课程的特点，提出“厚基础、重实践、强能力” 的操作系统课程培养目标，着重论述操作系统课程在教学理念、教学内容、教学方法方面的研究和实践。
关键词：计算机操作系统；精品课程；能力培养
西北工业大学于20世纪70年代后期组建了计算机应用专业，开设了计算机操作系统课程。经过30多年来的教学实践和研究，几代教师的共同努力，结合本校的实际，我们在教学目标、教学理念、教学内容、教学方法等方面积极改革、锐意进取，形成了自己的特色。
1 制订教学目标
西北工业大学作为一所国内一流、国际知名的研究型大学，其计算机科学与技术专业是陕西省的名牌专业，同时二级学科计算机应用技术专业是国家重点学科之一，培养高水平研究与工程兼备的复合型人才是学校的重要目标之一[1]。
操作系统是计算机专业重要的专业基础课程，它的任务是要使学生理解现代操作系统的基本原理、主要功能和相关设计技术，掌握当今主流操作系统的应用模式和管理方法，了解其运行环境和实现细节，对学生在计算思维，算法分析，系统软件分析、设计与实现，计算机软硬件系统的认知、分析、设计与应用等方面的能力的培养具有重要作用[2-3]。
为此，结合学校人才培养的目标和操作系统的特点，我们制订了“厚基础、重实践、强能力”的操作系统课程培养目标。
2 革新教学理念
为了保证课程的教学质量，在教学理念上，我们推行研究性教学、注重学科方法论，培养学生的创新意识和理性思维；根据操作系统课程内容和学生特点，设置多层次的实践教学环节，同时利用两个课堂、建立多种考核方式，激发学生学习积极性、促进学生学习能力的发展和创新能力的提高。经过多年努力，收到了良好的效果。
1) 推行研究性教学，培养学生创新意识。
在传授操作系统理论知识的同时，通过介绍相关知识的来龙去脉，将知识的发现过程和大师的思维过程展现出来，引导学生提出问题、激发学生求知欲望；并利用现代多媒体技术模拟知识发现的过程，使学生能够感受知识的创新过程，培养他们的创新意识。
2) 注重学科方法论，培养学生理性思维。
在讲授经典知识的同时，通过实例分析，将学科最基本的方法和在实现操作系统软件时通常应该考虑的问题要点、研究思路和方法介绍给学生，加大对学生抽象思维能力和逻辑思维方法的培养，强化对学生进行计算机软、硬件系统的理解、设计、实现能力的培养，从而提高学生的理性思维能力。
3) 强化实践性教学，培养学生动手能力和团队精神。
通过设置“体验型、验证型和创新型实验”的实验体系，我们确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则。结合科学研究，教师从科研课题中提炼创新题目，或通过参加高水平的全国课程竞赛，吸引学生进入开放实验室，在主讲教师和实验教师共同的指导下，学生以分组形式进行创新研究实验，并在此过程中不断提高自身的动手能力和团队协作精神。
4) 利用第二课堂，激发学生学习积极性。
在确保课堂内授课质量的同时，充分利用第二课堂(课外)时间。鼓励并引导学生开发操作系统教学软件，不但加深了学生对教学内容的理解，而且还提高了学生综合运用软件工程、数据结构、程序设计方法等课程知识的能力，同时还激发了学生学习的兴趣，可谓一举多得。邀请国内外知名学者和国际著名IT公司的研究人员为本科生讲解操作系统相关技术的发展和研究现状，激发学生学习积极性。
5) 建立多种考核方式，科学评判学生能力。
调整考试方法，采用多种形式，注重对过程及能力的考核。理论课教学将期末考试成绩权重降为70%；增加实验能力与日常素质考查，权重为30%；同时鼓励、引导学生结合课程内容，通过查阅相关文献资料撰写专题小论文、实验报告和平时表现综合评定考查学生成绩。
3 更新教学内容
3.1 教学内容的设计思想
根据课程的作用与任务，精心设计教学内容。教学内容设计的指导思想是：保持教学内容的先进性，提高教学内容的实用性，重视教学内容的相关性，强化教学内容的实践性。
3.2 强化能力培养的教学内容
更新教学理念，加强学生实践能力和创新思维能力培养，理论教学和实验教学相互结合，同时强化实践环节，设制单独的实践课程。为此，我们设置了三个阶段的教学内容：理论教学、课内实验和课程设计。
1) 理论教学：分成13大模块，操作系统概论；进程的描述及控制；线程；进程的调度；进程间通信；死锁及处理；基本的存储管理；虚拟存储管理；设备管理；文件管理；保护及安全；操作系统实例分析；操作系统新知识选讲。
2) 课内实验：设置与理论教学同步进行的课内实验，以体验型实验为主，辅以验证型实验。
3) 课程设计：独立设置了课程设计1门，以验证型实验为主，辅以创新型实验。
3.3 层次化的实践教学内容
计算机操作系统是一门实践性很强的课程，一般性地阐述其工作原理，很可能使本来具体生动的内容变得十分抽象、枯燥并难以理解。解决好理论与实践相结合的问题是提高操作系统教学质量的关键。操作系统上机实践环节是操作系统课程的重要组成部分，对于理解操作系统课程中的相关理论和知识点有着非常重要的作用。我们确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则，并依据实验的深度，将实验内容分为三个层次。
1) 体验型实验：使用操作系统的相关工具或编制简单的程序，观察程序的运行，了解操作系统的各种行为，从而体会操作系统的相关概念。
2) 验证型实验：通过分析有关操作系统的源码，修改相关的程序或实现教科书(参考资料)上的相应算法，验证操作系统中的原理和算法。
3) 创新型实验：结合具体操作系统源码的分析，针对操作系统的某些算法的不足，对其进行改进或提出新的算法并实现。
4 创新教学方法
1) “课程理论教学”与“课程实践链”相结合。
针对操作系统课程的特点，教学中始终坚持理论与实践的统一，二者相互促进。学生通过“课程实践链”上多个连续环节的实践，分析及解决遇到的问题，促进他们对相关知识点的理解；同时在“课程理论教学”上，改变过去教学中“老师台上讲，学生埋头记”的“满堂灌”模式，调动学生的学习积极性和主动性，构建学生的主体地位，使学生能在教师的引导下自主地、主动地、创造性地学习。
2) “教学”和“科研”相结合。
我们教学团队老师都是一直从事(嵌入式)操作系统、系统软件科研与开发工作，主持或参加了多项国家或省部级项目、863项目、自然科学基金项目等，取得了多项科研成果。我们深深懂得教学与科研相长的道理，以及教学和科研相结合的重要性。所以始终把在科研中取得的成果，如进程实时调度算法、快速文件系统等，不断的融入到教学当中。提升了教学内容的先进性。
3) “中文”与“英文”相结合。
为适应当前教学与国际接轨，培养国际化复合型人才的要求，在教学中采用了双语教学。参考了大量的国内外相关的资料，特别是国外权威的经典教材，制作了电子教案。针对学生对全英文电子教案不能完全适应的现实，采用部分内容中英文并举的方式，取得了良好的教学效果。
2011年起，我们采取了“特生特教”的方法，通过自主报名、教师优选，从每个班级选取了2～3名英语通过六级的学生组成一个纯英语操作系统教学班。近半学期的教学实践表明学生主动性较高、效果良好。
4) “主题教学”与“专家讲座”相结合。
在做好核心主题和基本知识单元教学的同时，积极聘请国内外知名学者和国际著名IT公司的研究人员开展操作系统相关研究的前沿学术讲座，使学生了解学科发展的最新动态，获取大量的专业信息，启发学生对课程的兴趣。
5) “大班授课”与“小组讨论”相结合。
“大班授课”侧重核心知识单元的讲解，老师针对教学中的难点、疑点设置问题，启发学生的思维，引导“小组讨论”。学生根据问题，通过查阅相关文献和上机实践，提出解决方案或思路，学以致用，从而激发学生学习的兴趣和积极性。
6) “综合考核”与“素质培养”相结合。
改革考核方式，注重学生的实践能力。采取以测试学生基础理论知识为主的理论考核；以测试学生实际动手能力及基本技能为主实践考核。同时引入“课程实践链”表现评价体系，依据各环节和其相应权重考核学生的综合表现，强调创新意识和想象力的培养。
5 突出课程特色
1) 有机结合的课程体系。
由操作系统原理、Windows操作系统核心技术(微软精品课程)、操作系统课程设计(教育部-微软精品课程)、系统级程序设计(引自美国卡内基•梅隆大学)、高级操作系统等组成了课程群。形成了循序渐进地、涵盖原理、技术、设计、编程实践的课程体系。几门课程相互衔接、相互补充、有机配合共同打造操作系统教学的课程体系。
2) 多层次渐进式实验设置。
形成了体验性、验证性和创新性实验的实验体系，确立了“循序渐进、融会贯通、精讲多练”的实验教学原则。
3) 广泛的国际合作。
我们积极与微软、SUN、Intel等国际著名IT公司展开了广泛的合作，及时把这些公司最新的操作系统技术融入到教学当中，站在巨人的肩膀上，学习他们的先进技术和教学手段是提高我们教学质量的捷径，取得了很好的效果。
6 结语
西北工业大学的操作系统课程在2010年被评为国家级精品课程。我们会加倍努力，深化教学改革、强化精品意识，强化学生综合能力的培养，进一步拓展理论教学和实践教学的内容和方式，不断研究适合中国国情的教学之路，使我校的操作系统课程百尺竿头、更上一层。
参考文献：
[1] 谷建华,周兴社. 西北工业大学“操作系统”课程改革实践[J]. 计算机教育,2009(7):10-12.
[2] 高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[M]. 北京:机械工业出版社,2010:151-155.
[3] 罗宇,邹鹏,吴庆波,等. “操作系统”国家精品课程课程建设总结[J]. 计算机教育,2009(7):39-41.
Research on Exquisite Course of Operating System in NWPU
GU Jianhua, ZHOU Xingshe, ZHANG Yu
(School of Computer Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China)
药物分析实验：每一个实验小组将提取所得的药材浸膏经高效液相色谱仪进行测定，利用归一化法确定提取产品的纯度及其他杂质含量，同时学习使用精密仪器检测的方法和原理，如果产品纯度不能达到标准，学生就重新回到中药化学实验室进行重结晶操作，直到提取的产品纯度及各有关物质均达到标准为止。中药制剂实验：提取的药材浸膏和辅料按照一定的处方做成滴丸，并进行外观形状和重量差异检查。中药药理实验：通过中药制剂实验制得的滴丸，来到药理实验室在动物体内进行测试，学习动物给药、取血、解剖等操作以及检测流程，利用实验原始数据制作药时曲线，确定半衰期、血药浓度等。通过这样的综合性实验，一个中药研发的各个过程分别贯穿在每个基础学科的实验中，中药炮制、中药化学、中药制剂及药物分析、中药药理这五门实验课程有效融合，学生切身学习和体会了药物研发的基本流程，又在实验过程中掌握了各种基本操作、仪器使用和数据处理。学生在参与的过程中积极思考，培养了科研思维和综合能力，取得了很好的教学效果。
开展设计性实验项目。关于设计性实验项目，学生可以自行分组，自选题目，前期让学生通过网络或者去图书馆查阅大量的相关文献资料，自己独立设计完整的实验方案。指导老师再组织学生对该方案的可行性、科学性、操作难易、注意事项等问题展开讨论，学生根据讨论结果反复修改方案，最终确立最佳的实验方案。然后学生进入实验室独立操作，从准备实验开始就由学生自己动手，包括前期的配置溶液、挑选仪器到每一个实验步骤、数据处理等等。在实验过程中，指导老师主要起监督和引导的作用，可以对实验方案提建议，但是要由学生自己分析和下结论，这种设计性实验能够切实培养学生的创新精神以及分析问题和解决问题的能力。开展仿真实验教学。随着计算机技术的普及和迅猛发展，给中药学实验教学带来了新的机遇。
目前，有些学校已开发出中药制药仿真实训操作、制剂生产质量管理实训等教学软件，采用视频、图片、动画等方式介绍部分中药剂型的生产操作流程，以及制药设备的外观结构、车间设计规范和GMP要求。目前笔者所在学校的中药制药技术专业实践教学团队开发出的中药制药仿真实训操作系统软件，学生上课地点在电脑机房，可以通过鼠标点击进入中药注射剂生产模拟操作系统，观看全部的注射剂生产过程。这种网络仿真实验教学，可以弥补实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足，丰富实验资源，也使学生对生产操作流程有了更直观的认识，为他们以后进入企业实习打下良好的基础。
建立完善的实验课程评价体系。目前传统的实验成绩考核多以学生上交的实验报告为主，忽视了对学生动手操作能力和创新能力的评价。改革后实验教学考核可以分为两个方面：一是平时成绩，包括实验积极主动性、实验课堂纪律、实验操作的规范度、实验数据处理、实验报告书写和实验成败等。二是考试成绩，包括实验理论考试成绩和实验操作考试成绩。实验理论考试主要涉及一些实验室的安全守则、实验仪器名称及使用注意事项等；实验操作考试可以采用抽签、单人考、现场操作、现场打分的模式，这种考评机制能够调动学生的积极性，使学生高度重视实验课。
实验教师是实验室的主体，在教书育人、资源配置、管理协调、对外服务等方面起着理论教师不可替代的作用。实验教师除了具有扎实的专业知识外，还应掌握现教育新知识，具有开拓创新能力。因此，有必要对实验教师定期开展培训，以适应教学改革的不断需要。可以建立实验人员的在岗培训及深造机制，有计划、有步骤地派出业务能力较强、爱岗敬业的实验教学人员进修学习，可以参加学习研讨班、到兄弟院校听课学习，也可以到企业挂职锻炼。
学校也可以引进高级技术人才，如引进知名药厂的工程师，加强生产性、实践性教学环节，有利于提高实验教学的应用性。学校可以定期与相关供应厂商联合举办新型仪器设备讲座、大型仪器设备展览或其他形式的业务培训班。
实验教师通过不断开阔眼界，提高对新型仪器设备的使用能力，可以在工作中及时排除仪器故障，提高仪器设备的使用率和完好率。学校还应该鼓励实验教师积极与企业建立校企合作项目，或者参与到理论教师的课程改革和课题组科研项目中，通过实践和理论的融会贯通，使实验教师的工作能力有所提高。学校还应该在职称评定、工作量考核方法等方面对实验教师采取鼓励性的优惠政策，使实验教师的工作更加受到重视。
通过对中药学实验教学进行以上几方面的改革，改善教与学的效果，提高教与学的效率，实现了对传统教学模式的创新。实验教学工作作为教学改革的一个重要组成部分日益受到重视，我们力求在发展中不断探索，不断创新，将实验教学推向一个新水平，从而培养出更加优秀的具有实践和创新的高素质药学人才。
作者：李博朱俊访单位：广东食品药品职业学院
【关键词】计算机 实验课 教学细节
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）08-0224-01
对高职院校来说，计算机学科的课程教学目标重点应定位在培养学生技能操作、实践应用能力方面，所以对于计算机课程的教学，任课老师更应注重学生技能的培养，教学更要加强针对性和实战性。目前很多高职院校意识到这一点，对计算机课程实现了教学改革，加大实验课在教学计划中的时间比例，甚至加大实验室建设的经费投入，使用全机房式教学，这一举措起到了举足轻重的作用。
对于计算机专业的学生来讲，一门课程学得好不好，很大程度上取决于实验课堂上对知识点的掌握程度和实际操作能力；对于老师来讲，一门课程受不受欢迎，很大程度上也取决于老师对实验课堂组织及教学过程，如果能把实验课堂组织规划好，将大大增加学生的学习兴趣和学习效果，本人结合自己多年来在计算机教学中的实验课程实践经历，来和各位老师探讨一下计算机实验课程中要注意的六个细节问题。
细节一：教材内容巧处理。实验课程的计划是计算机课程的实验上机的总体安排，大部分计算机专业教材书在征订时都带有配套的实验实习指导书，由于教材版本的层出不穷，各院校机房软件环境各不相同，每位老师所带学生的专业不同，加之计算机惊人的发展速度，任课老师在教学过程中不能一味搞“拿来主义”，而是要结合实际情况作一些合理的调整。这样就需要老师自己动手编写切实可行的实验课计划及实验课大纲，除了总体的实验课计划外，对于每一次的上机实验课还要编写详细的实验大纲，做到实验任务更加细化更加明确化。
细节二：软硬设施提前备。提前做好实验室软硬环境的准备工作，是充分保证实验课正常上课的前提条件，更是提高实验课教学效果的重要手段。
硬件环境。比如：机房里计算机的数量和座位是否能满足学生上机的需要，计算机及有关外部设备是否都能正常运行，教学中所需的一些辅助教学设备是否能满足上机实验的要求。在条件允许的情况下，加大实验室设备的更新换代将大大有利于实践教学。
软件环境。比如每一次实验课所需要的操作系统软件、高级语言环境、相应的应用软件和辅助教学软件是否安装好，是否能正常运行，预先都要调试好随时可供使用；包括中途换机房上课或是换他班上课，重启系统等细节的动作，都可以起到增加课堂效率的作用。
细节三：固定座位养习惯。有这样一种现象：学生一到机房上实验课，人就放松了，显得有些过分随意，完全没有课堂教学里的那种严肃感。大多数学生到机房上课往往习惯于乱座，实验过程中还喜欢乱窜，这些都是明显缺乏纪律性的表现。所以，每学期的第一次课我总是会给学生安排好座位并要求固定下来，这个细节很有用，有利于学生良好行为习惯的培养。固定座位有很多好处，可以增强学生上课的纪律感，增强学生爱护机器的责任感，提高学生学习的效果，同时也更方便老师按花名册给出成绩和考勤。
细节四：实验任务巧定量。实验课一开始，老师就要向学生指出本次实验课的目的和要求，指明实验内容和需要注意的事项，对实验中的重难点内容和学生可能出现的常见问题要给予必要的提示和说明，让学生做到心中有数，尤其是实验任务一定要巧定量。实验任务过多过重，学生在规定时间内完成不了，会在很大程度上挫伤学生学习的兴趣，时间久了学生就会出现厌学情绪；实验任务过少，学生很短时间内很容易地就完成了实验任务，一部分学生就会显得无所事事，一部分学生完成任务就会做其他与学习无关的事情，课堂纪律很容易被破坏。所以，我的做法是：灵活布置实验任务，对于学习效果好的班级题量相应会重，对于基础差些的班级实验任务做到分层次，分成必做题和附加题两部分，这样可兼顾到各层次的同学，又在一定程度上激励了学生你追我赶的学习氛围；老师在实验课堂上运用好时间催促，提醒学生某一时间应该做到哪一个小题，让学生在整个课堂上充满了紧张感，这种做法效果非常实用。
细节五：小老师起大作用。一个班级中，一堂实验课中，总会有一部分同学作业完成得非常好。我会在第一时间把作业完成得又好又快的同学名字公布出来，在同学们中间也起到了榜样的作用。同时把这一部分同学充分调动起来，让他们协助老师完成上机过程中的巡查指导，这样一方面协助了老师辅导答疑，更重要的是在相当大程度上增强了学生的自信心和成就感，这对学生是一种最好的肯定。另外值得提一下的是：计算机教学中也要注意学生意志品质能力的培养，培养学生独立操作的能力的思考的意识。有些学生缺乏独立完成任务的意识，遇到一点小困难就求助于同学或老师，更有的学生则心甘情愿放弃操作，坐在那里看别人完成。这就是明显的意志品质不强的表现，时间久了学生容易养成一种依赖心理，学习兴趣下降，学生动手能力的培养也产生了一定影响。
关键词：网络环境；虚拟化；实验教学平台
一、概述
计算机编程类课程是理工类专业的典型课程，具有实验要求高、环境复杂等特点。基于网络的计算机实验平台已在国外高水平大学的理工科教学中得到了广泛应用，并取得了良好的效果，其必将成为国内大学理工科课程教学改革的探索方向。网络教学可以为学生提供一种全新的学习模式，满足学生随时随地学习的需求。在国外，网络实验教学正处在快速发展的阶段，以MOOC为代表的大型开放式网络课程已从北美洲、欧洲传播到亚洲、南美洲、非洲及大洋洲。国外一些高校借助虚拟化及云技术也搭建了自己的计算机科研实验平台，如Grid5000、PlanetLab及DAS-4等。通过平台搭建，教学实验资源的提供和使用方式发生了巨大的变化，形成了横跨多个资源节点、对用户透明的实验环境。
二、当前存在的问题
国内高校目前的计算机类编程实验大多还是以单机操作为主，许多高校计算机实验教学管理还没有完全实现网络化，导致实验教学的组织、实施、质量管理过程中存在很多不尽人意的问题，影响实验教学的顺利进行。
另外，实验环境不同，编译结果也是千差万别。实验报告大多是纸质手写，学生把大量精力浪费在抄写代码的过程中。此种形式也给教师审核带来很大不便，使其无法把精力全部放在实验教学上。
三、虚拟化实验教学平台的设计与实现
网络教学的整体方案将部署在VMware vSphere平台上，其中包含以下三大方案：
1.MOOC教学板块。
在线上播放课件，以网络为依托，应用多媒体和网络技术，通过多媒体教学信息的收集、传输、处理和共享实现教育教学目标。如可以将课堂视频、课外习题、课堂讲义等资源传输到终端供学生自主选择，自主学习。
2.基于Docker容器技术的在线实验环境。
所使用的环境结构基于Docker容器技术，它不同于传统的使用环境，用户的所有操作仅限于最上层的操作界面。此外，不同用户共享除用户层以外的其他层，类似应用于沙盒和还原中的技术，不同实验会有不同的材料层。
3.Online Judge在线评测。
Online Judge采用模块化分层设计，各个模块之间相互高度解耦，并相互隔离，保证其可用性及安全性。操作系统选用Linux操作系统，Web部分采用普通Web方案。判题部分是整个Online Judge网站的核心所在。把判题部分单独抽出来组成一类服务，便于随时通过增加判题节点加快判题的速度。Web端发送判题的请求给RabbitMQ等消息队列，每一个判题节点就是一个worker，这样可以增加判题节点的数量。判题核心就是编译、运行用户提交的代码程序，通过设置时间、内存等限制，对ptrace进行监控，对系统调用进行限制，解决安全性问题。
四、安全性问题
1.时间、资源的限制。
使用rlimit控制内存，方便在运行结束后获得内存使用情况的数据。使用rlimit进行CPU时间控制，但其只能控制CPU时间，不能控制实际运行时间，所以需要额外添加alarm进行实际时间的限制。文件句柄同样通过rlimit实现，以保证程序不要打开太多文件。如果可行的话，最好还是使用stdio然后管道重定向，完全禁止程序的文件IO操作。
2.访问控制。
通过chroot建立一个jail，将程序限制在指定目录中运行。由于是比赛程序，使用的动态链接库很有限，所以直接静态编译。
3.嘞蘅刂啤
监控程序使用root权限运行，完成必要准备后fork并切换为受限用户运行程序。
4.系统调用控制。
监控所有的系统调用，运用白名单+计数器过滤。
五、结论
本文研究了当前编程实验教学方式存在的不足，以建构主义学习理论为指导，探究了新的网络环境下的教学模式和方法，构建了一个以实践性教学思想为指导的网络教学平台，为教学提供了资源性支持、交互性支持和管理性支持，为学生学习提供良好的网络学习实验环境，同时也可以帮助教师搭建学习环境，指导学习过程，监控学习状态，了解教学反馈和开展教学评价。
参考文献：
