依托教學實驗中

　　文章編號：1672-5913(2011)17-0063-04 中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
　　摘 要：隨著實驗環境和設備條件的改善，實驗中心支撐實踐教學能力大幅提升。本文從創新實驗平臺建設、課程實驗建設、創新實踐活動支撐、實驗中心管理等多個方面總結依托教學實驗中心，計算機實踐教學建設所取得的成效。
　　關鍵詞：實踐教學；實驗平臺；實驗中心管理
　　作者簡介：周麗濤，女，副教授，研究方向為計算機應用技術；肖曉強，男，副教授，研究方向為計算機應用技術。
　　為滿足計算機技術與網絡技術領域專業課程實驗、課程設計、畢業設計等實踐教學環節教學需要，支撐本科學生開展計算機與網絡領域的創新實踐活動，“十一五”期間，在上級部門的大力支持下，我們成立了計算機教學實驗中心，重點建設了本科計算機科學與技術實驗室與網絡工程實驗室。
　　“十一五”期間，教學實驗中心從實驗場地與環境整治、設備采購、軟環境等方面對實驗室進行了建設，本科實踐教學條件比“十五”期間有較大提升，服務能力明顯增強，支撐課程大幅增加。實驗中心已經成為我校工程技術類和軍事指揮類計算機科學與技術、網絡工程專業以及其他相關專業計算機技術領域和網絡技術領域基礎課程和專業課程的實驗教學支撐環境，畢業設計、各類競賽以及創新實踐活動的基地，在推進計算機實踐教學建設方面采取了一系列措施，取得了較好的成效。
　　1 創新實驗平臺建設，提升學生實驗能力
　　“十一五”期間，實驗中心為“計算機原理”、“嵌入式系統”、“數字系統設計工程”、“數字邏輯課程設計”和“計算機原理課程設計”等硬件課程實驗購買了專用實驗設備，設備種類多、投入大。學生在每門硬件課程實驗之前都需要先學習新設備的使用，學生用于熟悉新設備的時間大大多于做實驗的時間，這既影響學生學習的積極性，又導致有限實驗課時利用率低。另外，多種實驗設備的使用也不利于系列課程知識點的前后貫通，特別是難以滿足“硬件系統＋軟件系統”的全系統實驗需求。
　　為此，2010年實驗中心自主研制了新型計算機原理實驗平臺YH-CAPE，如圖1所示。該硬件實驗平臺技術先進，功能全面，在2010年全國計算機組成原理會議上獲得成功展示并產生積極影響。在2010年秋季學期“計算機原理課程設計”課程實驗實施過程中，部分學生在YH-CAPE實驗平臺上成功實現了MIPS五級流水處理器，鍛煉工程實踐能力和創新能力。
　　2011年實驗中心繼續推出二代產品“天河陽光-V1.0”綜合實驗平臺，如圖2所示。該平臺可支持單機和聯網兩種工作模式，具有豐富的外圍擴展功能模塊，配套客戶端開發調試環境，可以更好地支持虛擬實驗，全面覆蓋了從數字電路到計算機原理、再到嵌入式系統等計算機硬件系列所有課程實驗的需求；一個平臺實現了原來多個平臺的功能，學生從入學到畢業的所有硬件系列課程實驗都可以在該平臺上完成，進一步還可以支持學生在其上搭建操作系統、編譯系統等軟件環境，實現全系統實驗。
　　該實驗平臺的使用一方面解決了原來設備種類多、投入大、學生使用困難的問題；另一方面實驗平
　　
　　圖1 計算機原理實驗平臺YH-CAPE
　　
　　圖2 “天河陽光-V1.0”綜合實驗平臺
　　臺的打通更加有利于實驗內容的打通，解決了原有同一知識點在不同課程重復講授的問題。學生在一個平臺上實現多門課程實驗內容，加深了對知識的融會貫通，能力得到鍛煉，學習興趣和成就感增加。2011年該平臺在全國計算機體系結構教學研討會上進行了推廣，引起廣大參會老師和學校的極大興趣。實驗中心計劃在“十二五”期間以“天河陽光”實驗平臺為基礎構造基于網絡的前瞻性“實驗云”環境，突破傳統硬件實驗在時間和空間上的局限性，進一步在國內外展現創新實驗教學理念與成果。
　　2 積極配合授課老師加強課程實驗建設
　　2.1 加強知識點銜接，綜合性實驗項目貫穿多門課程
　　實驗中心是實驗設備、實驗場地等實驗環境的提供者，中心的老師在參加實驗教學輔導的同時積極與授課老師溝通，在滿足課程實驗需求的基礎上配合授課老師精心設計實驗內容，使不同課程在實驗內容的設計上既保持連貫性又加強針對性。以“五子棋游戲”實驗為例，學生在二年級的“程序設計課程設計”實驗中首次接觸該實驗，該課程實驗重點鍛煉學生使用MFC實現圖形界面設計的能力，要求實現人-人對戰功能即可；三年級的“人工智能導論”課程實驗，重點鍛煉學生邏輯推理和智能搜索能力，要求必須實現人-機對戰功能；四年級的“網絡程序課程設計”實驗要求學生完成網絡環境下的五子棋游戲，可同時支持人-人和人-機對戰，這里對學生實驗能力的訓練主要針對的是網絡編程。上述三門課程都要求學生完成五子棋游戲，但要求的知識點不同，它一方面有針對性地鍛煉了學生的實驗技能；另一方面實驗內容的連貫性可以使學生在有積累地完成新實驗的同時看到自身的成長，從而更具有學習動力。
　　實驗中心積極在學院內部開展橫向調研，分析已有科研成果，研究其中適合在本科階段開展的實驗項目，目前來源于天河超級計算機研制項目的“全系統體系結構模擬器”實驗項目已經完成實驗方案設計并在本科“計算機體系結構”課程實驗中實施，使學生在本科階段就能提前了解科技前沿技術，為后續研究生階段的學習打下良好的工程實踐基礎。
　　2.2 推行過程控制和質量控制，完善實踐教學考核和評價體系
　　為強化學生工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，提高實驗教學質量，一方面，實驗中心老師在實驗輔導的過程中積極配合授課老師加強過程控制和質量控制，完善實踐教學考核和評價方法。實驗實施過程中，授課老師根據實驗內容和實驗方案提出多層次實驗要求，鼓勵實驗創新，將實驗環節進行分階段評分，并據此改進評分考核標準，同時增加實踐性環節所占總成績比重，充分調動學生積極性，激勵學生以更大的熱情投入到實驗中去，同時嚴格把控考核質量。另一方面，實驗中心老師自行研制“代碼、電路圖抄襲檢測軟件”，并運用到“數字邏輯課程設計”和“計算機原理課程設計”等課程實驗中，對防范學生抄襲、杜絕學生僥幸過關心理起到了積極的作用。
　　3 有力支撐學生創新實踐活動，為學科競賽提供強有力保障
　　“十一五”期間，實驗中心大力支持和開展創新實踐活動，在為每年一屆的“銀河之光”藝術節提供計算機和機器人平臺開展DIY裝機大賽和“智行天下”校園創新活動的同時，還支撐了6項省級創新項目、6項校級項目和8項院級項目，培養了學生的創新思維能力和跨學科實踐能力、靈活應用和組合知識的能力以及團結協作的精神，大大激發了廣大學生的創新意識，提高了學生的創新能力，營造了良好的創新氛圍。例如，“基于社會網絡的手機信息安全過濾系統的設計與實現”創新小組在申請創新項目前期缺乏實驗設備，無法論證和確定可行的技術路線，通過利用實驗中心提供的設備進行系統的初步設計和測試，論證和確定可行的技術路線，最終成功申請到了校級本科學生創新性實驗計劃項目