依托教学实验中心,推进计算机实践教学建设

文章编号：1672-5913(2011)17-0063-04 中图分类号：G642 文献标识码：B

摘 要：随着实验环境和设备条件的改善，实验中心支撑实践教学能力大幅提升。本文从创新实验平台建设、课程实验建设、创新实践活动支撑、实验中心管理等多个方面总结依托教学实验中心，计算机实践教学建设所取得的成效。

关键词：实践教学；实验平台；实验中心管理

作者简介：周丽涛，女，副教授，研究方向为计算机应用技术；肖晓强，男，副教授，研究方向为计算机应用技术。

为满足计算机技术与网络技术领域专业课程实验、课程设计、毕业设计等实践教学环节教学需要，支撑本科学生开展计算机与网络领域的创新实践活动，“十一五”期间，在上级部门的大力支持下，我们成立了计算机教学实验中心，重点建设了本科计算机科学与技术实验室与网络工程实验室。

“十一五”期间，教学实验中心从实验场地与环境整治、设备采购、软环境等方面对实验室进行了建设，本科实践教学条件比“十五”期间有较大提升，服务能力明显增强，支撑课程大幅增加。实验中心已经成为我校工程技术类和军事指挥类计算机科学与技术、网络工程专业以及其他相关专业计算机技术领域和网络技术领域基础课程和专业课程的实验教学支撑环境，毕业设计、各类竞赛以及创新实践活动的基地，在推进计算机实践教学建设方面采取了一系列措施，取得了较好的成效。

1 创新实验平台建设，提升学生实验能力

“十一五”期间，实验中心为“计算机原理”、“嵌入式系统”、“数字系统设计工程”、“数字逻辑课程设计”和“计算机原理课程设计”等硬件课程实验购买了专用实验设备，设备种类多、投入大。学生在每门硬件课程实验之前都需要先学习新设备的使用，学生用于熟悉新设备的时间大大多于做实验的时间，这既影响学生学习的积极性，又导致有限实验课时利用率低。另外，多种实验设备的使用也不利于系列课程知识点的前后贯通，特别是难以满足“硬件系统＋软件系统”的全系统实验需求。

为此，2010年实验中心自主研制了新型计算机原理实验平台YH-CAPE，如图1所示。该硬件实验平台技术先进，功能全面，在2010年全国计算机组成原理会议上获得成功展示并产生积极影响。在2010年秋季学期“计算机原理课程设计”课程实验实施过程中，部分学生在YH-CAPE实验平台上成功实现了MIPS五级流水处理器，锻炼工程实践能力和创新能力。

2011年实验中心继续推出二代产品“天河阳光-V1.0”综合实验平台，如图2所示。该平台可支持单机和联网两种工作模式，具有丰富的扩展功能模块，配套客户端开发调试环境，可以更好地支持虚拟实验，全面覆盖了从数字电路到计算机原理、再到嵌入式系统等计算机硬件系列所有课程实验的需求；一个平台实现了原来多个平台的功能，学生从入学到毕业的所有硬件系列课程实验都可以在该平台上完成，进一步还可以支持学生在其上搭建操作系统、编译系统等软件环境，实现全系统实验。

该实验平台的使用一方面解决了原来设备种类多、投入大、学生使用困难的问题；另一方面实验平

图1 计算机原理实验平台YH-CAPE

图2 “天河阳光-V1.0”综合实验平台

台的打通更加有利于实验内容的打通，解决了原有同一知识点在不同课程重复讲授的问题。学生在一个平台上实现多门课程实验内容，加深了对知识的融会贯通，能力得到锻炼，学习兴趣和成就感增加。2011年该平台在全国计算机体系结构教学研讨会上进行了推广，引起广大参会老师和学校的极大兴趣。实验中心计划在“十二五”期间以“天河阳光”实验平台为基础构造基于网络的前瞻性“实验云”环境，突破传统硬件实验在时间和空间上的局限性，进一步在国内外展现创新实验教学理念与成果。

2 积极配合授课老师加强课程实验建设

2.1 加强知识点衔接，综合性实验项目贯穿多门课程

实验中心是实验设备、实验场地等实验环境的提供者，中心的老师在参加实验教学辅导的同时积极与授课老师沟通，在满足课程实验需求的基础上配合授课老师精心设计实验内容，使不同课程在实验内容的设计上既保持连贯性又加强针对性。以“五子棋游戏”实验为例，学生在二年级的“程序设计课程设计”实验中首次接触该实验，该课程实验重点锻炼学生使用MFC实现图形界面设计的能力，要求实现人-人对战功能即可；三年级的“人工智能导论”课程实验，重点锻炼学生逻辑推理和智能搜索能力，要求必须实现人-机对战功能；四年级的“网络程序课程设计”实验要求学生完成网络环境下的五子棋游戏，可同时支持人-人和人-机对战，这里对学生实验能力的训练主要针对的是网络编程。上述三门课程都要求学生完成五子棋游戏，但要求的知识点不同，它一方面有针对性地锻炼了学生的实验技能；另一方面实验内容的连贯性可以使学生在有积累地完成新实验的同时看到自身的成长，从而更具有学习动力。

实验中心积极在学院内部开展横向调研，分析已有科研成果，研究其中适合在本科阶段开展的实验项目，目前来源于天河超级计算机研制项目的“全系统体系结构模拟器”实验项目已经完成实验方案设计并在本科“计算机体系结构”课程实验中实施，使学生在本科阶段就能提前了解科技前沿技术，为后续研究生阶段的学习打下良好的工程实践基础。

2.2 推行过程控制和质量控制，完善实践教学考核和评价体系

为强化学生工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，提高实验教学质量，一方面，实验中心老师在实验辅导的过程中积极配合授课老师加强过程控制和质量控制，完善实践教学考核和评价方法。实验实施过程中，授课老师根据实验内容和实验方案提出多层次实验要求，鼓励实验创新，将实验环节进行分阶段评分，并据此改进评分考核标准，同时增加实践性环节所占总成绩比重，充分调动学生积极性，激励学生以更大的热情投入到实验中去，同时严格把控考核质量。另一方面，实验中心老师自行研制“代码、电路图抄袭检测软件”，并运用到“数字逻辑课程设计”和“计算机原理课程设计”等课程实验中，对防范学生抄袭、杜绝学生侥幸过关心理起到了积极的作用。

3 有力支撑学生创新实践活动，为学科竞赛提供强有力保障

“十一五”期间，实验中心大力支持和开展创新实践活动，在为每年一届的“银河之光”艺术节提供计算机和机器人平台开展DIY装机大赛和“智行天下”校园创新活动的同时，还支撑了6项省级创新项目、6项校级项目和8项院级项目，培养了学生的创新思维能力和跨学科实践能力、灵活应用和组合知识的能力以及团结协作的精神，大大激发了广大学生的创新意识，提高了学生的创新能力，营造了良好的创新氛围。例如，“基于社会网络的手机信息安全过滤系统的设计与实现”创新小组在申请创新项目前期缺乏实验设备，无法论证和确定可行的技术路线，通过利用实验中心提供的设备进行系统的初步设计和测试，论证和确定可行的技术路线，最终成功申请到了校级本科学生创新性实验计划项目；此外,中心为湖南省大学生研究性学习与创新性实验计划项目“智能手机安全防护系统”提供了良好的设施保障和环境支持，该项目在2010年成功完成验收并在湖南省计算机作品大赛上获奖。

充分发挥自身便利条件，实验中心为各类竞赛提供日常练习和比赛的场地、设备与环境服务。近五年，学生在ACM程序设计竞赛、开源软件竞赛、数学建模竞赛、嵌入式系统设计竞赛、电子设计竞赛、机械创新设计大赛、“挑战杯”、信息安全竞赛等校级以上各类学科竞赛中共获得600多个奖项，其中部级一等奖及以上有54项。以信息安全竞赛为例，实验中心在为竞赛宣讲、集训和比赛选拔方面提供支持之外，还为各参赛队伍提供设备和环境用于参赛作品的调试和测试。“内外网安全隔离系统”竞赛组，在系统原型开发完成后，利用实验中心的设备搭建内外网环境，通过大量的测试，发现系统中存在的问题，并逐一完善、改进，在全国比赛中获得一等奖。同时，实验中心也积极参与竞赛指导，中心王进老师指导的“U盘设备加密转接口”参赛项目在2009年第二届全国信息安全竞赛中荣获一等奖。2008年以来，在实验中心的支持下，我院老师指导各专业学生共获得全国信息安全竞赛一等奖6项、二等奖2项、三等奖12项，总成绩位居全国高校之首。

4 加强实验中心管理，强化意识，为实践教学提供高质量服务

4.1 设置专门的实验室管理机构，统筹实验中心管理

教学实验中心作为一个实体机构，主要担负统筹实验中心建设、进行实验教学辅导、维护实验中心运行、训练实验队伍等任务。目前，实验中心共有13人，其中副教授2人，具有研究生以上学历的8人，平均年龄35岁，是一支结构合理、素质高、能力强、富有朝气的年青队伍。中心人员职责明确，在完成日常教学任务和实验中心工作的基础上，积极开展实验教学研讨，不断分析差距，努力拓展服务空间、提升服务质量，积极参加教学改革研究和科学研究。

4.2 精心组织实验教学的实施，各种教学实验训练任务保障有力

为规范实验教学组织，根据学校实验教学相关规定，实验中心制定了《实验室学员管理守则》、《实验室教员守则》、《实验室机时申请办法》以及相关安全、保密制度，并在中心运行过程中不断优化、调整。

实验中心发掘自身潜力，强化主动服务意识，采取多项措施有效保障实验教学的顺利实施，如积极开展信息化建设，自行开发实验中心网站、实验设备管理系统、学生上机管理系统，并投入使用，以提高实验中心现代化管理水平；通过中心网站将实验大纲、实验指导书、典型实验视频、设备信息和实验课表等实验资源电子化，方便老师和学生使用；主动在Moodle教学平台和FTP文件系统上为老师和学生开设账号，方便实验实施过程控制、实验成绩评定、师生信息交互等，有效支撑了实验教学的开展；设置专人跟踪实验实施过程，主动配合授课老师调整实验资源状态、了解实验情况，及时解决问题、维修故障设备；重视实验教学档案资料的建设和积累，以学期为单位分析统计实验中心各项运行数据，为实验中心建设提供决策依据。

4.3 加强交流学习，拓展视野，提升素质

实验中心利用各种机会学习兄弟实验室的建设经验，寻找建设模板，提升中心建设水平。近年来，我们应邀参观了香港理工等4所香港大学的计算机教学实验室，参观了北京航空航天大学、电子科技大学等部级计算机实验教学示范中心，考察了南京大学、北京理工大学等学校的实验室。另外，实验中心每年有10次以上重要接待、来访和培训任务，通过这些活动，中心拓展了实验队伍视野、促进了队伍综合素质的提升。

通过学习一流实验室建设经验，中心建设了实验

课表公告栏、实验室宣传栏、墙上张贴画，以方便师生了解中心特色、实验设置和子实验室实验支撑情况，并以此营造了良好的实验中心文化氛围。

5 结语

经过“十一五”建设，实验中心管理水平稳步提升，不断深化实验教学改革，依托科研优势自研综合

性实验平台，积极参与课程实验建设，有力支撑了创新实践活动和各类学科竞赛，更好地锻炼和培养了学生工程实践能力和创新实践能力，有效提升了实验教学水平。教学实验中心共支撑了7门国家精品课程、2支部级教学团队的建设，取得多项国家、军队和省级教学成果奖。2009年教学实验中心获评湖南省实验教学示范中心。

With the Support of Teaching Experiment Center, Advancing the

construction of Computer Practicing Teaching

ZHOU Litao, XIAO Xiaoqiang, WANG Jin, PENG Lihong, XIA Jing

(School of Computer, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

Abstract: With the improving of environment and equipment condition, the supporting ability of experiment center for practicing teaching is increasing substantially. With the experiment center, some effects on making innovation of experimental platform, enriching course experiments, supporting innovative practice and management of this center are summarized in this paper.

Key words: practicing teaching; experimental platform; management of experiment center