云計算實驗室的實驗教學與管理研究

延安大學物理與電子信息學院 高 瑞 楊延寧 張 雄

1 引言

目前，高校對于學生的培養模式日漸改革，更加注重學生的實踐能力的培養，挖掘其潛在的創新意識，而實驗教學是培養學生的實踐能力、創新意識和綜合素質的主要途徑和有效手段[1]。云計算技術是衍生于互聯網的虛擬化資源，該實驗室承擔了電子、通信等專業的相關實驗教學工作，提供基礎實驗、專業實驗、綜合設計以及畢業設計等實驗平臺，成立了以基礎-應用-創新逐步遞進的實踐教學課程，培養學生的綜合能力，使學生在未來的就業市場和深層次的學習中更具有競爭力。

2 云計算實驗平臺

云計算實驗環境以云計算實驗平臺為核心，用云模式集中部署，提供虛擬化資源池，以及多種層次的實驗資源支撐[2]。通過網絡、服務器、存儲器虛擬化整合計算資源，提供多層次，多種類的實驗資源支持，使用戶可以隨時隨地在云端獲取和定制自己所需的應用環境[3]。與傳統實驗室相比，云計算實驗室擁有兩個實驗環境平臺，一個是通過交換機連接到機房實驗環境，另一個是通過路由器連接到校園網或廣域網，實現開放的實驗環境。云計算實驗環境總體結構如圖1所示。

圖1 云計算實驗環境總體結構

3 云計算實驗室教學實踐與管理探索

云計算實驗室目前承擔了電子、通信等專業的相關實驗教學任務，提供多種課內實驗和競賽平臺實踐環境。如基礎實驗、專業實驗、綜合設計，成立以基礎-應用-創新逐步遞進的實踐教學課程，基礎實驗主要是通過驗證型實驗鞏固學生的基礎知識，培養學生的基礎實踐認知；專業實驗主要是以培養學生的專業素質和初步科研能力的目的；綜合設計主要是支持學生開展自主創新，著重培養創新素質和學術品質。

3.1 探索實驗教學新模式

所謂的“新模式”是打破傳統的教學觀念與形式，開發具有創造性的教學觀念與意識，同時也符合現代高校教育中的創新型人才培養的理念，為培養創新型、全能型人才提供基礎條件。我們主要從以下幾個方面進行探討。

3.1.1 多層次遞推實驗教學計劃

根據不同年級課程的特點，制定多層次的遞推實驗教學計劃，充分調動學生實踐學習的積極性與潛力。對于一二年級的學生主要是針對基礎知識的扎實性學習實踐，設置拆裝收音機課程，了解基本的電子器件與組件，同時，也可以根據所學自己動手制作一些小發明，如音樂盒、流水燈、交通燈等，扎實基礎知識。對于三四學生鼓勵參加教師團隊的科研項目或者比較相關學科競賽，以競賽和科研助教的活動來激勵學生的創新意識，培育在校學生的創新實踐能力。

3.1.2 多樣化實驗教學方法

在實驗課程前，利用云環境實現在線課堂建設，整合包含視頻、PPT、文字等多種媒體形式的實驗素材，實現優質資源共享，上課前，挑選1-2名學生簡述實驗原理、實驗目的及實驗項目應用領域，鍛煉學生的應變與表達能力；實驗中由教師引導，以小組形式開展協同學習，實驗完成要進行驗收，每組派代表講解相應操作內容，教師進行點評并提問其他相關成員，參與討論；實驗課程后，延深學生的學習機制，可以通過“云平臺”這種網絡方式討論學習，由指導老師在線答疑解惑，實現學生互動師生互動的學習機制，提供給學生充分的思考反饋時間，鍛煉學生的思辨能力。

3.1.3 產教融合教學模式

在這個智能化的時代，對人才的培養要求越來越高，尤其是作為教育基地的學校，更重要的是培養學生的腦、手結合，增強實踐能力；而傳統的的實踐方法，是去相關企業進行實習學習，往往在企業中的實習由于時間短，融入難的問題，對于學生的培養并不是很樂觀，學校或者院系要逐步與相關企業進行合作，共建實踐訓練項目，實現產教融合培養模式。結合企業發展技術需求與難題，通過設計和發布具有企業工程背景的項目，以教師申請立項為主，學生申請立項為輔的形式，支持學生進行開放式實踐創新訓練，進而也可填補現在教學中要求的創新創業訓練學習學分，進一步鍛煉學生的工程實踐能力，為走向工作崗位或者進一步的學習做好準備。

3.2 探索實驗管理新模式

3.2.1 開放實驗室，建立新型的管理制度

開放型實驗即打破傳統實驗方式下“老師怎么講學生怎么做”的學習弊端，充分發揮學生的實踐動手能力。新興的實驗室管理制度預模擬企業單位相關制度，實行學生的自主管理，教師間接管理制度。在完成基礎實驗的教學中，實現實驗室開放管理，開放實驗室的學生在每年的開學時期進行創新團隊的人員納新，對新成員不分專業，但是加入之后，對基礎知識進行自主學習，管理教師會定期進行一定的基礎知識考核，考核通過，方可納入開放實驗創新團隊。實驗室的管理一般會涉及教師或實驗師的上班時間、開放費用、管理人員和師資配置等方面問題，采用仿照公司模式管理制度，設置班長和部長職位，日常管理由班長全權負責，一般不需要教師參與，有問題與相關教師進行聯系，尋求幫助解決問題。學生團隊設置不同部門，每個部門下設一個部長，負責各部門工作，各部長定期及時匯總各自工作。學習上采用“師徒制”模式，根據自己的興趣和方向自主選擇“師傅”與“徒弟”，核心主要是高年級學生帶低年級，一對一或者一對多，四年級學生由教師輔導。這樣的管理體制不僅可以鍛煉學生的管理能力，進一步提高學生的綜合分析能力，不僅僅是單純的學習能力的提高，也提高了學生的管理能力，而“師徒制”的學習形式不僅能夠加深學生們之間的感情，在傳承技術的同時也提高了團隊的意識，形成了許多小的團隊，為競賽和今后創業打下了基礎。

3.2.2 專業型實驗師資隊伍建設

對于工科類的學生來說，實踐能力是尤為重要的，學生實踐能力的提高，一方面是靠學生自主能力，另一方面也需要有相對比較專業的師資隊伍進行指導，以激發其創新意識。專業師資隊伍建設，要重點培養年輕教師與專業的實驗老師，通過了解最新的研究成果、教育教學成果等，并將其應用于實驗教學，進而提高指導性、創新型實驗的能力，在授課與指導中，充分調動學生的積極性，開發學生潛在的創新意識。

4 結論

依托云計算實驗室，探討了該實驗室的實驗教學與管理新模式，以后的授課與競賽訓練將充分利用開放實驗環境，展示云計算實驗室的資源共享優勢，為打造良好的創新創業教育環境提供一定條件，也為構建完整的創新創業教育體系奠定基礎。