時(shí)間:2022-05-16 03:15:25
導(dǎo)語(yǔ):在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)論文的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
一、應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn),變抽象為直觀
化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的學(xué)科?;瘜W(xué)學(xué)科有的概念、原理、物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)較為抽象,因此,傳統(tǒng)的語(yǔ)言文字表述和傳統(tǒng)常規(guī)的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生較難理解。在高中化學(xué)教學(xué)中,如:不同聚集狀態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì);電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子的過(guò)程;微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性;原子核外電子運(yùn)動(dòng);微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì);分子的空間構(gòu)型;化學(xué)平衡和電離平衡;原電池反應(yīng)原理等理論知識(shí),我們可以借鑒計(jì)算機(jī)信息技術(shù)制作的課件,就能形象直觀地展示分子、原子、離子等微觀的特征和變化的過(guò)程,變抽象為直觀。此外,工業(yè)采用接觸法制作硫酸流程;工業(yè)制硝酸的流程;石油分餾產(chǎn)品;鋼鐵的冶煉,工業(yè)合成氨等內(nèi)容,單一語(yǔ)言表達(dá)和掛圖展示,學(xué)生的感知認(rèn)識(shí)度不高,此時(shí)適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體技術(shù),就能使學(xué)生有種身臨其境的感覺(jué),為傳統(tǒng)教學(xué)創(chuàng)設(shè)了形象性的教學(xué)情境。
二、應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)補(bǔ)充傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果
在傳統(tǒng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)演示中,由于多種因素,有些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和現(xiàn)象不顯著,從而直接影響了教學(xué)的效果。譬如,分子的擴(kuò)散、氣體的產(chǎn)生及固體的溶解等現(xiàn)象,學(xué)生觀察效果并不明顯。假如把這些實(shí)驗(yàn)的演示通過(guò)多媒體投影儀來(lái)展示,充分運(yùn)用它具有的定格、慢放、放大和重播等功能,來(lái)幫助學(xué)生觀察,學(xué)生就能很清晰地看到顏色的變化、沉淀的析出和氣體的產(chǎn)生等現(xiàn)象。再譬如,金屬鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn),由于反應(yīng)過(guò)程較快,學(xué)生不易觀察,同樣可以采用多媒體投影儀來(lái)輔助此實(shí)驗(yàn)的演示,使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程清晰起來(lái)。另外,像鋼鐵腐蝕這種現(xiàn)象,需要很長(zhǎng)的時(shí)間,我們也可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)制作課件,來(lái)演示這種腐蝕過(guò)程。這樣不僅增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的直觀性,同時(shí)也活躍了課堂的教學(xué)氣氛,提高了演示的效果,有助于學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)。
三、應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)輔助傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的環(huán)保安全意識(shí)
有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)若不遵循操作步驟和操作規(guī)程,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的現(xiàn)象。比如,氫氣的實(shí)驗(yàn)室制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn),點(diǎn)燃?xì)錃馇氨仨氁獧z驗(yàn)純度,不然可能引起爆炸。那么如何來(lái)展示它的危險(xiǎn)性呢?在實(shí)驗(yàn)前先插入播放制作好的動(dòng)畫,展示點(diǎn)燃不純氫氣的混合氣體而使啟普發(fā)生器爆炸的情景,直觀且形象的反映出它的嚴(yán)重后果。以此來(lái)加深學(xué)生對(duì)點(diǎn)燃可燃性氣體前一定要驗(yàn)純這一原理。再例如,濃硫酸稀釋時(shí)為什么不能將水倒入濃硫酸中,這樣操作會(huì)產(chǎn)生什么后果呢?我們也可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù),借助動(dòng)畫、聲音等來(lái)模擬這一后果。通過(guò)多媒體的如此演示,可以使學(xué)生從中得到啟迪,進(jìn)一步明確實(shí)驗(yàn)操作必須規(guī)范、科學(xué)和安全的重要性。另外,有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)不可避免地產(chǎn)生有毒有害物質(zhì),那么如何把它的危害性降低呢?筆者認(rèn)為,可以充分利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的強(qiáng)大功能,充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢(shì),更新傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式,模擬這些實(shí)驗(yàn)。比如在課堂上演示實(shí)驗(yàn)室制取氯氣;銅與濃硫酸反應(yīng);銅與濃硝酸反應(yīng);苯的性質(zhì)實(shí)驗(yàn);苯的溴化實(shí)驗(yàn);苯的硝化實(shí)驗(yàn)等等。選擇地替代某些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式,既演示了實(shí)驗(yàn)的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)結(jié)果,又達(dá)到綠色環(huán)保實(shí)驗(yàn)的目的。化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用是教育教學(xué)方法的更新,計(jì)算機(jī)多媒體模擬實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式的補(bǔ)充,必須堅(jiān)持輔助性的原則,同時(shí)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用并不能替代老師,屏幕也不能替代黑板,必須堅(jiān)持教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體的原則。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)了教育教學(xué)觀念的更新,極大優(yōu)化了課堂結(jié)構(gòu)。不管是傳統(tǒng)教育教學(xué)模式,還是現(xiàn)代化的多媒體教育教學(xué)方式,都必須服從于教育教學(xué)目的,服務(wù)于教育教學(xué)的主體――教師和學(xué)生,只有把傳統(tǒng)和現(xiàn)代兩種方式有機(jī)地結(jié)合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),才能獲得教育教學(xué)效果的最優(yōu)化。
作者:孫潤(rùn) 單位:江蘇省常熟中學(xué)
VC集成了很多類庫(kù),同時(shí)還提供很多應(yīng)用程序的代碼框架,開(kāi)發(fā)者不用書寫代碼,只需幾個(gè)按鈕就行自動(dòng)的生成一段完整的程序,MATLAB是目前世界上一種流行的用于矩陣計(jì)算的開(kāi)發(fā)工具,其具有矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖像顯示、信號(hào)處理等功能。在這種開(kāi)發(fā)環(huán)境小,開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)的小波分析、最優(yōu)控制、魯棒控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等工具箱也被廣泛的應(yīng)用到建立數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)當(dāng)中。
1Multisim
Multisim是一款進(jìn)行高頻電子線路開(kāi)發(fā)的軟件。這款軟件操作方便、界面美觀,學(xué)生也易于入門。Multisim包含了電路原理圖的輸入、硬件描述語(yǔ)言等,從分立元件到集成元件、無(wú)源器件到有源器件、模擬元件到數(shù)字元件等元件庫(kù),并且還提供了功能強(qiáng)大的直流交流分析等。利用這款軟件,可以靈活的在上課當(dāng)中進(jìn)行試驗(yàn)的演示,方便學(xué)生對(duì)電子線路知識(shí)的理解。
2計(jì)算機(jī)仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用
電子線路當(dāng)中的高頻電路原理復(fù)雜抽象,老師在理論實(shí)驗(yàn)當(dāng)中進(jìn)行理論推導(dǎo),由于知識(shí)的復(fù)雜,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō),很難快速掌握。這時(shí)候如果采用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行原理圖的仿真教學(xué),形象生動(dòng)的展示電路的工作原理,這比單純的進(jìn)行枯燥公式推導(dǎo)印象深刻,學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握也會(huì)很快。在市面上眾多的EDA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件當(dāng)中,Multisim軟件非常的適合在電子課堂上進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)。下面以正弦波振蕩器為例,介紹Multisim對(duì)于學(xué)生理解高頻電路工作過(guò)程的幫助。正弦波振蕩器振蕩不需要在輸入端輸入信號(hào),在輸出端就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦電壓的反饋放大電路。該電路是由放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅電路組成,其起振的過(guò)程包括起振條件和平衡條件兩個(gè)過(guò)程。起振條件:振幅起振AF>1;相位起振ΦA(chǔ)+ΦF=2nπ(n=0,1,2............n)平衡條件:振幅平衡AF=1;相位起振ΦA(chǔ)+ΦF=2nπ(n=0,1,2............n)起振過(guò)程微小的擾動(dòng)經(jīng)過(guò)放大、選頻、反饋、放大、選頻、反饋如此反復(fù)的循環(huán),振蕩電壓增長(zhǎng)起來(lái),建立起為穩(wěn)定的振蕩電壓。
對(duì)于振蕩條件和平衡條件的理解,盡管在上課的過(guò)程中已經(jīng)進(jìn)行了理論的分析,但是學(xué)生還是機(jī)械式的了解起振的過(guò)程。學(xué)生對(duì)于這樣的過(guò)程理解起來(lái)還是具有一定的難度。如果通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真軟件演示振蕩電路的起振過(guò)程,讓學(xué)生了解在起振過(guò)程當(dāng)中起振條件和平衡條件是如何起作用的。其起振的演示波形如下圖所示:使用Multisim軟件仿真振蕩電路,通過(guò)示波器對(duì)輸出的波形進(jìn)行觀察,可以看到輸出波形從零開(kāi)始逐漸的增大,并且隨著時(shí)間的推移,波形幅度增大的趨勢(shì)開(kāi)始減緩,最終趨于恒定。上述的過(guò)程就對(duì)應(yīng)了振蕩器的起振和平衡條件。通過(guò)前面分析可以知道,起振AF>1,振蕩器開(kāi)始起振,幅度開(kāi)始增加,隨著放大器進(jìn)入飽和狀態(tài),增益A開(kāi)始見(jiàn)效,增幅減緩,一直到AF=1,達(dá)到平衡條件,波形穩(wěn)定。通過(guò)Multisim進(jìn)行演示,直觀明了,可以加深學(xué)生對(duì)振蕩器起振和平衡條件的理解。
3總結(jié)
計(jì)算機(jī)仿真模擬輔助教學(xué)是當(dāng)今教育的重要內(nèi)容,計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域,可以豐富輔助實(shí)驗(yàn)的手段內(nèi)容,是教育技術(shù)的一次重大的革新。但是,我們也要深刻的認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)僅僅是輔助手段,這種方式并不是萬(wàn)能的,我們要認(rèn)識(shí)到其局限性,不能因?yàn)檫@種實(shí)驗(yàn)手段放棄實(shí)訓(xùn),只有兩種方法相互結(jié)合,才能夠提高實(shí)驗(yàn)的效率和質(zhì)量。
作者:吳婷
一、計(jì)算機(jī)性能對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響分析
根據(jù)以上的軟、硬件統(tǒng)計(jì)結(jié)果,可以清晰的看出,目前學(xué)院基于計(jì)算機(jī)的實(shí)踐教學(xué)體系中,軟、硬件的配置存在嚴(yán)重的矛盾,對(duì)教學(xué)過(guò)程存在嚴(yán)重的影響,比例如表3所示:
1、實(shí)驗(yàn)效率影響目前學(xué)院實(shí)驗(yàn)室所配置的計(jì)算機(jī)的性能嚴(yán)重影響教學(xué)軟件的應(yīng)用,承擔(dān)公共實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)室72%表現(xiàn)出對(duì)軟件的性能制約,直接影響教學(xué)效率。
2、學(xué)生心里影響實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行能力及穩(wěn)定性,直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)心理,造成不利影響。
3、實(shí)驗(yàn)質(zhì)量影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)設(shè)備故障或性能不足等其他事件,將直接對(duì)課堂教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
4、實(shí)驗(yàn)室利用率的影響由于設(shè)備的不穩(wěn)定性及計(jì)算能力不足,直接造成維護(hù)頻率增加,維護(hù)時(shí)間加長(zhǎng),降低利用率。
二、建設(shè)思路
通過(guò)以上對(duì)實(shí)踐教學(xué)的需求分析,我們不難看出,計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)在充分結(jié)合各高校的實(shí)際教學(xué)需要的前提下,同時(shí)考慮高等教育教學(xué)改革中試驗(yàn)室的發(fā)展趨勢(shì),以學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃及學(xué)校各專業(yè)的建設(shè)情況出發(fā),規(guī)劃計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方向,打破傳統(tǒng)的追新或能用概念,樹(shù)立好用、易用的思想,應(yīng)把計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室整體結(jié)構(gòu)的調(diào)整作為學(xué)院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重點(diǎn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要建立良好的結(jié)構(gòu)體系方案。才能在今后的教學(xué)工作中始終保持實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)性、優(yōu)良性能,為實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量、效率提供優(yōu)良的實(shí)踐平臺(tái)。首先,應(yīng)對(duì)自身學(xué)院的需求做好統(tǒng)計(jì)、分析工作,需要對(duì)學(xué)院的專業(yè)建設(shè)方向,涉及計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各專業(yè)的發(fā)展規(guī)劃、各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃、各計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程所涉及的軟硬件需求,以及各專業(yè)在校人數(shù)及計(jì)劃招生人數(shù),有了這些各類學(xué)生的準(zhǔn)確人數(shù),我們就不難規(guī)劃出計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的需要。雖然計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展無(wú)法預(yù)知其準(zhǔn)確的速度及周期性,但可根據(jù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室過(guò)去幾年的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),以及學(xué)院現(xiàn)有關(guān)專業(yè)及未來(lái)的發(fā)展方向初步確定計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)與階段性任務(wù)。
以目前所需的性能等級(jí)比例作為起點(diǎn),制定學(xué)院計(jì)算設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)所需設(shè)備的更新時(shí)間表:按照2012—2013學(xué)年的教學(xué)任務(wù)及學(xué)院的5年規(guī)劃,可確定實(shí)踐教學(xué)體系中所匱乏的占計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)體系所需50%比重的高性能實(shí)驗(yàn)設(shè)備是目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)作為體系建設(shè)起步的重點(diǎn),在盡快的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行填補(bǔ),以保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系的基本運(yùn)轉(zhuǎn)。而占計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)體系30%的性能良好的計(jì)算機(jī)與20%性能一般的計(jì)算機(jī)則根據(jù)實(shí)踐教學(xué)的需要與軟件的發(fā)展逐步由已使用2年以上的高性能計(jì)算機(jī)填補(bǔ),按需要逐步替換。其次,從實(shí)踐教學(xué)軟件入手,通過(guò)對(duì)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程的跟蹤,同時(shí)結(jié)合軟件使用環(huán)境及學(xué)習(xí)內(nèi)容的區(qū)分,大體可將實(shí)踐教學(xué)分為理論驗(yàn)證型、工具應(yīng)用類、軟件開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)應(yīng)用四類。因此,在實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)上,要充分考慮不同分類的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程對(duì)不同環(huán)境的需求,盡量在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃階段確定合理的布局結(jié)構(gòu)及管理模式以適應(yīng)各不同的教學(xué)形式。同時(shí),實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)考慮今后的高效率運(yùn)行、低維護(hù)、低消耗、多用途,這樣一個(gè)更新周期結(jié)束后,學(xué)院總體擁有的實(shí)驗(yàn)室,將會(huì)根據(jù)應(yīng)用的不同,呈現(xiàn)階梯式的分布,表現(xiàn)為對(duì)大型軟件及基礎(chǔ)課均有對(duì)應(yīng)滿足教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,同時(shí)延續(xù)更新?lián)Q代,會(huì)保持結(jié)構(gòu)化不變而滿足實(shí)踐教學(xué)及高校教育改革不斷改變的需要。
作者:張文盛
有些參訓(xùn)人員可能在初期階段就接受過(guò)計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的相關(guān)教育,但一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的機(jī)構(gòu)和單位硬件設(shè)施比較差,參訓(xùn)人員可能在此之前從未真正地接觸過(guò)計(jì)算機(jī),這類人員的動(dòng)手能力較差,會(huì)影響整體的學(xué)習(xí)效率。實(shí)際訓(xùn)練和操作過(guò)程缺乏主動(dòng)性傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)的模式以指導(dǎo)員為中心,參訓(xùn)人員根據(jù)指導(dǎo)人員布置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,完全模仿指導(dǎo)員的操作方法和步驟進(jìn)行上機(jī),缺乏主動(dòng)思考和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。由于不完善的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)考核的方法,參訓(xùn)人員普遍降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)課任務(wù)的重視程度。
改進(jìn)方式方法,呈現(xiàn)多元化信息首先可適當(dāng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備,采用演示與動(dòng)手操作相結(jié)合的方式。一般情況下,參訓(xùn)人員可采用內(nèi)容填充法做隨堂筆記。對(duì)于指導(dǎo)員而言,還可實(shí)施測(cè)法歸納小結(jié)來(lái)豐富訓(xùn)練內(nèi)容。其次還可以組織參訓(xùn)人員進(jìn)行小組討論,這樣不僅可以充分調(diào)動(dòng)參訓(xùn)人員動(dòng)手的積極性,提高綜合的思維能力,還可增加指導(dǎo)員與參訓(xùn)人員之間的信息反饋和交流機(jī)會(huì),讓參訓(xùn)者在討論問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自身知識(shí)點(diǎn)的薄弱環(huán)節(jié),讓他們做到突出重點(diǎn)、加深對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)的理解,逐漸形成一套完整的知識(shí)體系,從而大幅地提高計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)效果。
引導(dǎo)參與人員正確認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)過(guò)程傳統(tǒng)的方法中先進(jìn)行理論講授、后進(jìn)行上機(jī)實(shí)踐驗(yàn)證的方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)理論知識(shí)比較抽象復(fù)雜,初學(xué)者往往需要經(jīng)過(guò)反復(fù)的消化吸收才能理解。
因此,在學(xué)習(xí)人員對(duì)于未接觸到的抽象的計(jì)算機(jī)專業(yè)理論知識(shí)沒(méi)有一定的感性認(rèn)識(shí)之前,對(duì)參訓(xùn)人員進(jìn)行講解,參訓(xùn)人員再通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證,這是一個(gè)非常艱難的認(rèn)識(shí)過(guò)程?;诂F(xiàn)代計(jì)算機(jī)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)理論,對(duì)于計(jì)算機(jī)理論的正確認(rèn)識(shí)過(guò)程應(yīng)該是實(shí)踐——認(rèn)識(shí)——再實(shí)踐——再認(rèn)識(shí)的過(guò)程。參訓(xùn)者可利用現(xiàn)有的設(shè)備,根據(jù)實(shí)訓(xùn)布置的上機(jī)實(shí)驗(yàn)要求,利用已經(jīng)掌握的知識(shí)做開(kāi)放性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。在傳統(tǒng)的方法上突出新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)以參訓(xùn)人員為主體的教學(xué)模式,真正發(fā)揮理論與實(shí)踐相結(jié)合的意義,從而提高受訓(xùn)人員綜合分析問(wèn)題的能力。
以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)提升計(jì)算機(jī)專業(yè)解決問(wèn)題的能力近年來(lái),全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的提升。同時(shí),我國(guó)經(jīng)濟(jì)也得到了飛速發(fā)展,這就導(dǎo)致了我國(guó)對(duì)高級(jí)計(jì)算機(jī)素質(zhì)人才有著迫切的需求,并且需求量正在不斷的增加。為了能夠給國(guó)家培養(yǎng)高素質(zhì)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用人才,就要努力提高計(jì)算機(jī)從業(yè)人員的能力,讓他們?cè)谡莆崭叨死碚撝R(shí)的同時(shí),更要具有實(shí)際的操作和應(yīng)用能力。在這些需求的要求下,就要適當(dāng)采用實(shí)驗(yàn)法,讓參訓(xùn)人員根據(jù)設(shè)置的題目去進(jìn)行實(shí)踐,并在實(shí)踐中通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中提升自己的應(yīng)用能力,以適應(yīng)社會(huì)這個(gè)大舞臺(tái)。實(shí)施開(kāi)放型和創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)?zāi)J皆诋?dāng)前的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,存在著許多問(wèn)題亟待解決,他們嚴(yán)重阻礙著計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的提升。
為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求,就需求對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改革。多提倡以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和和創(chuàng)新式實(shí)驗(yàn)方式,以一個(gè)項(xiàng)目為主體,對(duì)參訓(xùn)人員進(jìn)行指導(dǎo),讓他們自主地查閱相關(guān)資料,從而保證他們既能夠掌握基本的實(shí)驗(yàn)原理和方法,還能夠擴(kuò)展相關(guān)知識(shí)。
作者:隋新
隨著社會(huì)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展,地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要對(duì)地方大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用能力掌握的要求越來(lái)越高。計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的掌握程度已成為衡量當(dāng)代大學(xué)生能力結(jié)構(gòu)的重要標(biāo)志,為了滿足社會(huì)發(fā)展和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,培養(yǎng)具有高素質(zhì)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用性能力的專門技術(shù)人才,是我院地方大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目標(biāo)。
我院是一所地方綜合性大學(xué),為學(xué)生成功奠定基礎(chǔ);為地方發(fā)展提供支撐,是當(dāng)前我校的辦學(xué)宗旨。為實(shí)現(xiàn)“為學(xué)生成功奠定基礎(chǔ)”的辦學(xué)宗旨,學(xué)校凝練了“一二三四”人才培養(yǎng)體系?!耙弧本褪且粋€(gè)培養(yǎng)目標(biāo):培養(yǎng)高素質(zhì)的復(fù)合型、應(yīng)用性人才;“二”就是把握好兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié):建設(shè)高水平的課程體系,營(yíng)造良好的成才環(huán)境;“三”就是培育學(xué)生三項(xiàng)素養(yǎng):高度的責(zé)任心、持續(xù)的進(jìn)取心、強(qiáng)烈的好奇心;“四”就是發(fā)展學(xué)生四大基本能力:表達(dá)能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、和諧能力。為實(shí)現(xiàn)“為地方發(fā)展提供支撐”的辦學(xué)宗旨,學(xué)校提出了全面服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展規(guī)劃,并提出了為政府提供決策咨詢;為企業(yè)解決技術(shù)難題;為個(gè)人提供再學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的三個(gè)服務(wù)層次,并提出為地方發(fā)展提供四大支撐:即人才支撐、技術(shù)支撐、文化支撐、思想支撐的發(fā)展思路。為了實(shí)現(xiàn)我院提出的全面服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展規(guī)劃,根據(jù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)信息人才的發(fā)展需求,培養(yǎng)出具有高素質(zhì)、應(yīng)用型、創(chuàng)新型能力的專業(yè)技術(shù)人才的發(fā)展目標(biāo),筆者在長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)之上,對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了一些探索,提出幾點(diǎn)行之有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,與同行們進(jìn)行商榷。
1驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)最基本的方法之一,其實(shí)驗(yàn)課程是以驗(yàn)證性為主,目的是驗(yàn)證計(jì)算機(jī)專業(yè)理論課教學(xué)的正確性、邏輯性、實(shí)踐性,強(qiáng)調(diào)理論實(shí)踐的重要性,是計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)和理論課教學(xué)之間相對(duì)獨(dú)立而有機(jī)的結(jié)合方法,加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)理論課知識(shí)的鞏固和理解,以提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思維能力、操作能力、動(dòng)手能力,并提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的積極性。
2計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的重要組成部分,是計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最主要的方法之一。它囊括了計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程和公共計(jì)算機(jī)專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。它是抽象思維與形象思維、傳授知識(shí)與訓(xùn)練技能相結(jié)合的過(guò)程,它起到了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論課教學(xué)和其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的作用。計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的通用性、技術(shù)性、實(shí)用性、應(yīng)用性等基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)教師根據(jù)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的具體要求,對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行篩選和取舍,采取了循序漸進(jìn)、步步深入、深入淺出的指導(dǎo)方法,并安排學(xué)生難度適中、操作方便并普遍適用的實(shí)驗(yàn),使學(xué)生盡快深入、擴(kuò)展、系統(tǒng)撐握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法與基本技能、計(jì)算機(jī)設(shè)備和儀器儀表的操作方法、維護(hù)法和使用方法、應(yīng)用基本技能與編程技能,以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果整理等基本能力。
3計(jì)算機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)
綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是指多門專業(yè)課程融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容歸類梯次訓(xùn)練逐步深化的要求,從計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的完整性、系統(tǒng)性、統(tǒng)一性、時(shí)代性總體設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系,根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求,把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相近或類別相同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新組合,如把平面設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)靜態(tài)設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與C++,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫(kù)等,將分散于各相關(guān)學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行整體化、系統(tǒng)化,實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的知識(shí)融合,采取由淺入深、逐步推進(jìn)、融會(huì)貫通等方法,以提高培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)分析和解決專業(yè)問(wèn)題的能力。
4計(jì)算機(jī)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)
計(jì)算機(jī)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是指自主性、開(kāi)放性、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。由指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃的安排,講授實(shí)驗(yàn)課程的基本思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索的基本方法、科研論文寫作的基本要求,并采用啟發(fā)性的教育方式,以提高學(xué)生搞科研的積極性和創(chuàng)造性,引導(dǎo)學(xué)生按照完整的課題形式,自主選擇課題,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題研究方案,自主擬定技術(shù)路線,并應(yīng)用各種實(shí)驗(yàn)方法與手段,綜合應(yīng)用自己所學(xué)的課程知識(shí),進(jìn)行分析、歸納與總結(jié),得出相對(duì)客觀的研究結(jié)論,并以研究論文或?qū)嶒?yàn)報(bào)告的形式,完成課題研究任務(wù)。這種方法,目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神,并在以后從事工作中,為自己搞科研打下良好的基礎(chǔ)。
5計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核
實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核法是針對(duì)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)習(xí)后,對(duì)他們的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)效果、掌握程度進(jìn)行綜合評(píng)估測(cè)試的一種基本方法。考核標(biāo)準(zhǔn)我們可采取兩種方法進(jìn)行。一種是采用五級(jí)記分制:分優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。第二種是采取百分制:90分以上為優(yōu)秀,90以下至80分為良好,70分左右為中等,60分為及格,60分以下為不及格。考核成績(jī)可分為兩部分組成,平時(shí)成績(jī)加期末考試成績(jī)。平時(shí)成績(jī)比可占總分的60%,期末考試成績(jī)可占總分40%??己说霓k法我們可以采取以下幾種方法。平時(shí)成績(jī)考核的內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)課出勤時(shí)率、基本操作能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒆晕覄?chuàng)新能力等。具體內(nèi)容包括:第一指實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容提前完成或按時(shí)完成,并有正確理解或創(chuàng)新思想;第二指實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能基本完成任務(wù),能夠正確地獨(dú)立操作和理解程序,回答問(wèn)題基本正確。第三指實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容完成稍晚,能夠大體說(shuō)明實(shí)驗(yàn)編程過(guò)程,操作或編程方法基本正確,但問(wèn)題回答不夠全面。第四指實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成時(shí)間滯后,不能獨(dú)立操作和編程,對(duì)實(shí)驗(yàn)程序解釋不清楚。期末考試成績(jī)主要采取筆試和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的兩種方式進(jìn)行。
6計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組合法
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組合法是充分利用學(xué)生課外空余時(shí)間靈活掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的一種方法。它的表現(xiàn)方法有三種。第一、利用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室,將課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容與課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,將集中與分散相結(jié)合,將自主安排與統(tǒng)籌安排相結(jié)合,以提高學(xué)生自我創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)培養(yǎng)能力。第二、充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)功能,安裝計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)M、仿真學(xué)習(xí)軟件,將教師引導(dǎo)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合,為學(xué)生提供課外實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),鞏固和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識(shí)能力。第三、成業(yè)計(jì)算機(jī)專業(yè)業(yè)余愛(ài)好組,實(shí)驗(yàn)室給予必要的平臺(tái)支持,專業(yè)指導(dǎo)教師給予恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),學(xué)生們可根據(jù)自主性和個(gè)性化的需要,將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容與自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的內(nèi)容結(jié)合起來(lái),將向社會(huì)橫向服務(wù)的任務(wù)與自己所學(xué)的專業(yè)結(jié)合起來(lái),學(xué)生們通過(guò)自主學(xué)習(xí)以及社會(huì)實(shí)踐,既不但掌握了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本內(nèi)容和專業(yè)知識(shí),同時(shí),促進(jìn)了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展,培養(yǎng)了學(xué)生專業(yè)知識(shí)能力和解決了社會(huì)實(shí)踐問(wèn)題的能力。
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的重要組成部分,計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量好壞和教學(xué)方法的對(duì)與否對(duì)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)有直接的影響,因此,我們要在長(zhǎng)期工作實(shí)踐中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和摸索出一套我行之有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,才會(huì)不斷提高我們的教學(xué)水平,在這里我只是根據(jù)在長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,提出一些浮淺的體會(huì),希望能為同行們起到一些拋磚引玉的作用。
【摘要】科學(xué)合理地安排實(shí)驗(yàn)課,開(kāi)展“開(kāi)放性、研究性”教學(xué)。實(shí)驗(yàn)課程從理論課程體系中脫離出來(lái),獨(dú)立開(kāi)設(shè),改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系,系統(tǒng)地構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程模塊,轉(zhuǎn)變以人為主的管理方式,根據(jù)不同學(xué)科的特點(diǎn),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)數(shù)在總培養(yǎng)時(shí)數(shù)的比例,加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的訓(xùn)練和自主性學(xué)習(xí),通過(guò)建立全天候開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室全天候開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)放。鼓勵(lì)學(xué)生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,在導(dǎo)師指導(dǎo)下開(kāi)展科學(xué)研究。
【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)室教學(xué)改革強(qiáng)化創(chuàng)新
一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和工作概況
實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究的主要基地。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型IT人才中起著至關(guān)重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的高速進(jìn)展和科技進(jìn)步的日新月異以及國(guó)際間的人才競(jìng)爭(zhēng),人們對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要作用上有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。因此,在以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為核心,開(kāi)展對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)、加強(qiáng)能力培養(yǎng)的同時(shí),應(yīng)十分重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)任務(wù)中的重要環(huán)節(jié),承擔(dān)著課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等能充分鍛煉和提高學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)新能力的知識(shí)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、教學(xué)任務(wù)書、實(shí)驗(yàn)課程表、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理等各種教學(xué)檔案,符合評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上要適應(yīng)學(xué)科發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)的更新并注重學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)均應(yīng)有實(shí)驗(yàn)報(bào)告和批閱,每科實(shí)驗(yàn)成績(jī)均在該課成績(jī)中占有一定比例,有相應(yīng)的考核方法,形式要結(jié)合每門課程的特點(diǎn),均有成績(jī)記載。
計(jì)算機(jī)學(xué)科發(fā)展變化日新月異,是其他學(xué)科所無(wú)法相比的。只有根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展,緊跟新理論、新技術(shù)、新方法,不斷更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和教材,促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的重組和體系更新,才能使學(xué)生既學(xué)到專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),提高實(shí)踐創(chuàng)新能力,又能緊跟當(dāng)前技術(shù)主流,強(qiáng)化實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng),造就應(yīng)用型、實(shí)用型的計(jì)算機(jī)人才。
二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革勢(shì)在必行
傳統(tǒng)模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以教師為中心,學(xué)生往往是按照教師設(shè)置好的設(shè)備和儀器,根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上規(guī)定的方法和步驟按部就班的進(jìn)行。這種模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在一定的弊端,如單一的進(jìn)行固定實(shí)驗(yàn)的操作,影響學(xué)生思路的開(kāi)拓,因此在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生始終處于被動(dòng)地位,使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性受到壓抑,同時(shí)也不利于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展,不利于創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。
針對(duì)上述情況,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)成了當(dāng)務(wù)之急。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)從被動(dòng)變主動(dòng),查資料、設(shè)計(jì)調(diào)整電路、學(xué)習(xí)儀器的使用等,實(shí)際動(dòng)手能力得到鍛煉提高,反映非常好,同時(shí)也有效的遏制住少數(shù)人混實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象發(fā)生,提高了實(shí)驗(yàn)效率。
綜合實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的產(chǎn)物。為了使學(xué)生能更好的學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的及實(shí)驗(yàn)方法,而把相關(guān)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)按其規(guī)律組成一個(gè)小的系統(tǒng),使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上對(duì)所學(xué)知識(shí)有更加全面的認(rèn)識(shí)和了解。通過(guò)實(shí)踐證明它們對(duì)提高學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神起到了重要的作用。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力全面提高素質(zhì)教育,部分實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課很有必要。實(shí)踐表明,獨(dú)立設(shè)課開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,拓寬了學(xué)生知識(shí)面,增長(zhǎng)了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力,有利于發(fā)揮學(xué)生的認(rèn)知主體作用。激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,促進(jìn)了學(xué)生自我創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代教育發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求,以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo),我們對(duì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行整合,將每一個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為3個(gè)層次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重組,即“基礎(chǔ)驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型”,精選基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn),編寫配套實(shí)驗(yàn)教材,實(shí)現(xiàn)多媒體輔助教學(xué),并依此構(gòu)建計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的補(bǔ)充和強(qiáng)化,理論教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ),二者的關(guān)系是相輔相成的。因此,我們認(rèn)為關(guān)鍵的必須的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)仍需保留,設(shè)計(jì)型、綜合性實(shí)驗(yàn)必須要有。處理好這些關(guān)系,是將實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高到一個(gè)高水平的重要方面。
三、目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方式
隨著我國(guó)高等教育的發(fā)展,大學(xué)逐步由教學(xué)科研型大學(xué)向研究型大學(xué)轉(zhuǎn)變,碩士研究生、博士研究生規(guī)模不斷擴(kuò)大。特別是對(duì)于本科生,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)向?qū)W生傳授的是認(rèn)識(shí)世界的方法,實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)是學(xué)生接受知識(shí),培養(yǎng)能力,開(kāi)發(fā)創(chuàng)新思維的重要途徑,當(dāng)前國(guó)內(nèi)各學(xué)校都在做實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革探索,我們也一直在這方面做了很多工作。
初期的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)面臨的主要問(wèn)題是儀器設(shè)備陳舊、分散、規(guī)模不夠;且部分實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)板逐漸老化,對(duì)本科生的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)有一定的不利影響。
針對(duì)上述基本情況,我們的思路是優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,盡快開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)裝置,逐步增加設(shè)計(jì)型、綜合性的實(shí)驗(yàn),為學(xué)生創(chuàng)造更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
根據(jù)我們學(xué)院各個(gè)專業(yè)的課程特點(diǎn),我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)分三個(gè)層次:
認(rèn)知型:即驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。部分課程的理論教學(xué)中都會(huì)有一些關(guān)鍵的結(jié)論需用實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明,因此必要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是應(yīng)當(dāng)保留的。
設(shè)計(jì)型:綜合所學(xué)知識(shí),培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力,是工科大學(xué)本科生的培養(yǎng)目標(biāo),也是學(xué)生能力培養(yǎng)的重要方法。
綜合型:系統(tǒng)的概念對(duì)信息類專業(yè)的學(xué)生十分重要,根據(jù)認(rèn)識(shí)規(guī)律從器件到單元電路到小系統(tǒng)到大系統(tǒng),通過(guò)這類實(shí)驗(yàn)給學(xué)生建立系統(tǒng)的基本概念。
根據(jù)各個(gè)課程的內(nèi)容特點(diǎn),合理設(shè)置不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,既要符合認(rèn)識(shí)規(guī)律,又要滿足教學(xué)要求,還要盡量調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路的進(jìn)一步探討
1.科學(xué)合理地安排實(shí)驗(yàn)課,開(kāi)展“開(kāi)放性、研究性”教學(xué)。實(shí)驗(yàn)課程從理論課程體系中脫離出來(lái),獨(dú)立開(kāi)設(shè),改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系,系統(tǒng)地構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程模塊,轉(zhuǎn)變以人為主的管理方式,根據(jù)不同學(xué)科的特點(diǎn),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)數(shù)在總培養(yǎng)時(shí)數(shù)的比例,加大綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐技能的訓(xùn)練和自主性學(xué)習(xí),通過(guò)建立全天候開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室全天候開(kāi)放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)放。鼓勵(lì)學(xué)生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,在導(dǎo)師指導(dǎo)下開(kāi)展科學(xué)研究。
2.開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的評(píng)估研究,從知識(shí)與能力方面全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。多方面、多角度探討全面評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的體系方法,全面衡量學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新能力,使學(xué)生全面發(fā)展。學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)包括實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析等,從多角度、全面地考查和評(píng)價(jià)學(xué)生的成績(jī)和能力。
3.建立一套完善的符合自身特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理制度和管理方法,強(qiáng)化整體、質(zhì)量、開(kāi)放和創(chuàng)新意識(shí)。從制度、體制上保證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和時(shí)間上實(shí)行開(kāi)放,提高實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的使用率、儀器設(shè)備的利用率和使用率,發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室資源的最大效益。實(shí)驗(yàn)室的全方位開(kāi)放,是實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有力保障。
4.樹(shù)立“優(yōu)化課內(nèi)、強(qiáng)化課外”意識(shí),提倡“科學(xué)研究滲入實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。中心按照體現(xiàn)基礎(chǔ)性、先進(jìn)性、系統(tǒng)性、綜合性的原則,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整、更新、重組。改革教學(xué)組織形式,創(chuàng)造學(xué)生自主學(xué)習(xí)、參加課題研究的條件,依托教師的科研條件和指導(dǎo)力量,將科學(xué)研究滲入實(shí)驗(yàn)教學(xué),使學(xué)生獲得更多的直接知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的反向思維和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,提高學(xué)生探究未知新知識(shí)能力的提高,滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要。
5.在加大力度引進(jìn)既有IT企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn),又有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的雙師型人才的同時(shí),也注重培養(yǎng)本院青年教師,堅(jiān)持學(xué)院自我培養(yǎng)和外部引進(jìn)相結(jié)合的原則,進(jìn)一步提高中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍整體水平。同時(shí)不斷充實(shí)和擴(kuò)大專職實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理隊(duì)伍,有計(jì)劃有步驟地加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理人員的培訓(xùn),形成一支高水平的實(shí)驗(yàn)室管理隊(duì)伍,使中心的管理進(jìn)一步規(guī)范化和科學(xué)化。
6.加強(qiáng)校企共建,豐富實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,拓展實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。為了充分發(fā)揮高校與企業(yè)相結(jié)合的優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)與企業(yè)的合作和共建,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研創(chuàng)新和技術(shù)開(kāi)發(fā)密切結(jié)合,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)室可與企業(yè)建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室不僅能為大學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的場(chǎng)所,同時(shí)也為大學(xué)生參加程序設(shè)計(jì)大賽、軟件設(shè)計(jì)競(jìng)賽、計(jì)算機(jī)仿真大賽、電子工藝實(shí)訓(xùn)等提供平臺(tái),提高學(xué)生實(shí)踐能力,更好適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需要,為走上工作崗位做好充足的準(zhǔn)備。
摘要:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少而且教學(xué)難度較大.本文對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析,探討了如何對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革.將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),綜合型實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),制訂了循序漸進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容;然后采用自底向上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式;最后搭建了新型化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以獲得更好的教學(xué)效果,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力.
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;教學(xué)模式;實(shí)驗(yàn)平臺(tái);計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)
0引言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,對(duì)于應(yīng)用型本科院校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),不僅僅要理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí),同時(shí)也對(duì)實(shí)踐動(dòng)手能力熟練程度提出了更高的要求.當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教材大多數(shù)都是偏向理論基礎(chǔ)教學(xué),學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,涉及到的課程實(shí)驗(yàn)落實(shí)較差,只單純地進(jìn)行理論教學(xué),學(xué)生很難理解理論知識(shí),這樣的教學(xué)效果很難保證.所以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是加深理解和驗(yàn)證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié).
1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的若干問(wèn)題
1.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程內(nèi)容單一
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)主要是講授理論知識(shí)和簡(jiǎn)單驗(yàn)證,內(nèi)容容易實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)較少,導(dǎo)致學(xué)生不重視實(shí)驗(yàn).違背了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)宗旨.此外,有些學(xué)校設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多年未變,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊單調(diào)因而沒(méi)有辦法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,無(wú)法將所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際操作技能,滿足不了社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才的需求.實(shí)驗(yàn)教學(xué)受課時(shí)的限制,只能開(kāi)展一部分基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),不能涵蓋課程包含的重要原理,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力不健全,無(wú)法開(kāi)展綜合型、設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型思維受到限制.
1.2教學(xué)模式落后
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程主要是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合.理論性較強(qiáng)、知識(shí)面較寬,具有應(yīng)用廣泛、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn).作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程,是一門公認(rèn)的較難授課的課程,特別是隨著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不斷升級(jí)、新技術(shù)不斷涌現(xiàn),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難度進(jìn)一步的加大.各高校都在積極探索網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)改進(jìn)方法,盡管取得了一定效果,但從近年的效果來(lái)看仍未取得更多的標(biāo)桿性新成果和新方法.不過(guò)是側(cè)重點(diǎn)不同,終究是擺脫不了“理論與實(shí)踐相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合、工學(xué)結(jié)合”老套的“舊三結(jié)合”教學(xué)方法,這種教學(xué)模式不適合新時(shí)代的需要,沒(méi)有提高學(xué)生的創(chuàng)新能力.
1.3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)落后
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各行各業(yè)的推廣應(yīng)用,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)課程在各個(gè)工科高?;径奸_(kāi)設(shè),雖然近幾年教育經(jīng)費(fèi)投入有所提高,但各種問(wèn)題在高校的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中總是出現(xiàn),效果不佳.網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方向總體投入較多,各高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室裝備相對(duì)比較簡(jiǎn)陋,主要實(shí)驗(yàn)還是基于局域網(wǎng)組建、綜合布線、連通性測(cè)試等方面,不過(guò)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)初級(jí)水平,難以到達(dá)更深的層次(比如網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議、架構(gòu)、系統(tǒng)、安全測(cè)試等)教學(xué)與研究.要落實(shí)深層次實(shí)驗(yàn),高質(zhì)量的設(shè)備和系統(tǒng)必不可少,然而資金存在缺口.
2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革
我們構(gòu)建多層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,包括基礎(chǔ)驗(yàn)證型,綜合型和設(shè)計(jì)型三種類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。讓學(xué)生掌握該門課程的理論基礎(chǔ)知識(shí)可以通過(guò)基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)完成,了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)技能.學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用可以通過(guò)綜合型實(shí)驗(yàn)完成,加強(qiáng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力.設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)由授課老師按照教學(xué)大綱設(shè)定綜合性強(qiáng)、接近實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),老師在實(shí)驗(yàn)前基于理論指導(dǎo),在實(shí)驗(yàn)中給予相應(yīng)的輔助,讓學(xué)生自己真正的設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址協(xié)議,建立網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議,具體的實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的軟硬件環(huán)境構(gòu)建完成,讓學(xué)生充分理解網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力.
3創(chuàng)新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
應(yīng)用型本科院?;径疾捎弥x希仁編著的教材《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》,該教材第一版到第六版采用“自底向上”的模式,即基于OSI參考模型,由底層(物理層)向高層(應(yīng)用層)逐層講解.該教學(xué)模式的特征在于強(qiáng)調(diào)通信原理,注重計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)底下三層的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù),注重讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程.因此,在此基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容設(shè)置,從底層的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)作為起點(diǎn)較為符合原理課程的需求.
第一次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建議以增強(qiáng)學(xué)生的興趣為主,例如網(wǎng)線制作與網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)學(xué)生嘗試自己動(dòng)手制作網(wǎng)線進(jìn)行電腦間的連接.實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單,但卻非常容易激發(fā)學(xué)生的興趣,同時(shí)也引導(dǎo)學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程.
第二次實(shí)驗(yàn)基于原理課程講解數(shù)據(jù)鏈路層的知識(shí),重點(diǎn)在于理解數(shù)據(jù)鏈路層的MAC幀的概念.建議實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的中間設(shè)備(比如網(wǎng)橋、中繼器)以及MAC幀的概念為主,例如通過(guò)雙絞線把多臺(tái)電腦與交換機(jī)相連.使學(xué)生了解到數(shù)據(jù)幀進(jìn)行總線廣播,使星型上所有的終端都可以接收到數(shù)據(jù)幀;也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),使互連的多臺(tái)電腦可以接收到數(shù)據(jù)幀.當(dāng)講解的原理課程進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)層知識(shí)時(shí),即可顯示協(xié)議分析的重要性.
第三次實(shí)驗(yàn)可以使用協(xié)議分析器分析數(shù)據(jù)包捕獲、IP報(bào)頭分析為主,將復(fù)雜與抽象的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的重要性,讓學(xué)生加深對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的理解.
第四次實(shí)驗(yàn)設(shè)置建議用協(xié)議分析器捕獲HTTP協(xié)議,分析其中的TCP三次握手的連接過(guò)程,以及四次握手的釋放過(guò)程,幫助學(xué)生理解TCP協(xié)議與UDP協(xié)議二者之間的相同與不同之處.
第五次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重點(diǎn)分析應(yīng)用層的協(xié)議,例如通過(guò)Socket的基本知識(shí)與某種高級(jí)語(yǔ)言結(jié)合,去實(shí)現(xiàn)某個(gè)經(jīng)常使用的應(yīng)用軟件或命令,比如實(shí)現(xiàn)Ping、Tracert等命令.讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解如何用程序?qū)崿F(xiàn)Ping命令的運(yùn)行過(guò)程,尤其是實(shí)現(xiàn)Ping請(qǐng)求與應(yīng)答報(bào)文,進(jìn)一步加深理解網(wǎng)絡(luò)通信的具體實(shí)現(xiàn)流程.通過(guò)以上描述的每一層的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置,可以較好地指導(dǎo)學(xué)生從底層開(kāi)始,讓學(xué)生逐步了解網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議特性,體會(huì)網(wǎng)絡(luò)的基本知識(shí)與工作原理,使實(shí)驗(yàn)課程和原理課程的教學(xué)模式達(dá)到良好效果.
4搭建高效的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
高效的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和學(xué)生動(dòng)手能力的前提.統(tǒng)一的管理控制平臺(tái)應(yīng)該包括以下硬件,以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、防火墻等設(shè)備,按照要求進(jìn)行多種網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)構(gòu),使學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱配置不同的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn).每個(gè)學(xué)??梢愿鶕?jù)本校情況,開(kāi)展分組實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由若干名學(xué)生組成,每個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)都可以使用一組設(shè)備,學(xué)生在同一時(shí)間分別完成相同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.
5結(jié)論
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的顯著特點(diǎn)就是知識(shí)點(diǎn)不停的更新,在一個(gè)信息高度發(fā)達(dá)的社會(huì),經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)互聯(lián)網(wǎng)人才的需求量很大.為滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革必不可少.過(guò)去網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性為主,難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性.隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才要求不斷提高,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)從多種途徑進(jìn)行相應(yīng)的改革,對(duì)不同能力的學(xué)生進(jìn)行分層次的培養(yǎng),進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力.
作者:張萬(wàn)禮 單位:宿州學(xué)院
[摘要]
計(jì)算機(jī)技術(shù)在生活之中應(yīng)用越來(lái)越廣泛,已經(jīng)成為了高校教學(xué)的熱門專業(yè)之一,而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)又是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。為了進(jìn)一步讓學(xué)生們了解網(wǎng)絡(luò)模型以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的關(guān)系,熟悉各個(gè)協(xié)議之間的作用,總結(jié)出相關(guān)協(xié)議分析工具和教學(xué)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)。文章基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型作為研究基礎(chǔ),研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題,以期提升教學(xué)質(zhì)量和效果。
[關(guān)鍵詞]
TCP/IP;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;教學(xué)實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)
計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘I钪蟹浅V匾囊婚T生活技能,這都緣于計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和教育的重視。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)作為信息安全、網(wǎng)絡(luò)教育的重要先導(dǎo)課程,其在高校專業(yè)課程教學(xué)中占據(jù)著非常重要的地位。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一直是課程教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)[1]。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為一種抽象虛擬的知識(shí),課堂教學(xué)中難以做到形象生動(dòng)教育,學(xué)生更是難以從根本上理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型。
一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)概述
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中,很多學(xué)校采用專業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,但是由于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能非常復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果并不理想。專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)軟件分析雖然被廣泛用于日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,但是由于軟件分析不是實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的,而是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)和分析,致使獲取的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜,必須要具備專業(yè)分析能力才能夠做出數(shù)據(jù)判斷。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,其主要的教學(xué)目標(biāo)是采用實(shí)驗(yàn)方式來(lái)印證課堂理論,使得學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型有更深層次的認(rèn)識(shí)。即包含了監(jiān)理會(huì)話、終止會(huì)話、建立窗口、協(xié)議格式、流量控制等網(wǎng)絡(luò)操作。根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)進(jìn)行定位,實(shí)現(xiàn)以TCP/IP作為模型,研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。對(duì)于教學(xué)項(xiàng)目中獲取的數(shù)據(jù),通過(guò)專用的網(wǎng)絡(luò)軟件進(jìn)行分析,利用計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和數(shù)據(jù)采集[1]。
二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相關(guān)研究
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)作為網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)的重要組成部分,教學(xué)包含三個(gè)方面:1.協(xié)議分析類實(shí)驗(yàn);2.硬件配置類實(shí)驗(yàn);3.網(wǎng)絡(luò)安全類實(shí)驗(yàn)等幾個(gè)方面。硬件配置類教學(xué)包含了綜合布線和設(shè)備配置實(shí)驗(yàn)等方面,硬件配置類實(shí)驗(yàn)為軟件教學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)提供基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)安全類教學(xué)主要包含了典型的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和功能、路由器訪問(wèn)以及列表控制等方面教學(xué)。不同學(xué)校開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)置也存在著差異,根據(jù)自身學(xué)校的條件以及學(xué)校的專業(yè)設(shè)置情況決定課程內(nèi)容[2]。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)的時(shí)候常會(huì)借助一些第三方工具:1.虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),如OPNET和NS2等系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞抡婀δ?、網(wǎng)絡(luò)通信以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真功能。2.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析工具,如Nextray、Sniffer、Iris等工具具備撲捉數(shù)據(jù)包,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、封裝以及抽象概念講解與教學(xué)。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)開(kāi)發(fā)而設(shè)計(jì),而實(shí)驗(yàn)平臺(tái)又分為具有網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的平臺(tái)和Web虛擬系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。教學(xué)手段常常借助上述三種工具,使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析辦法對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信展開(kāi)實(shí)時(shí)分析,但是缺點(diǎn)則是由于分析功能復(fù)雜造成學(xué)生的學(xué)習(xí)困難,尤其對(duì)于專用的教學(xué)系統(tǒng)需要以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為基礎(chǔ)。雖然很多網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課堂設(shè)置都是從教學(xué)角度出發(fā),但是還需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件體系支持。通過(guò)設(shè)計(jì)一組基于TCP/IP模型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以網(wǎng)頁(yè)做模型架構(gòu)基礎(chǔ)可以有效避免協(xié)議工具的復(fù)雜性和專用性限制,進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的模型。
三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)理論,分為對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)程進(jìn)行功能界定和劃分,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議課程的組織和設(shè)置均以網(wǎng)絡(luò)模型的分層結(jié)構(gòu)組織作為基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型主要有OSI模型和TCP/IP模型兩種[3]:
(一)OSI模型與網(wǎng)絡(luò)分層OSI作為網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)模型,它分為七層,自上而下分別為:應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層等幾個(gè)層次。網(wǎng)絡(luò)模型中每個(gè)層次功能均由相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成,OSI參考模型的時(shí)候也必須公布一系列的協(xié)議,但是這些協(xié)議無(wú)很好的發(fā)展空間。實(shí)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)過(guò)程中,使用TCP/IP作為最廣泛的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模型,其在實(shí)際應(yīng)用中相當(dāng)多。
(二)TCP/IP模型和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議OSI模型中對(duì)于每個(gè)層次的功能都有定義,但是沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支撐,因此OSI模型結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作中并無(wú)應(yīng)用。隨著目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)很多都是采用TCP/IP協(xié)議模型作為基本的試驗(yàn)教學(xué)模型。TCP/IP模型將網(wǎng)絡(luò)分為四個(gè)層次:應(yīng)用層、傳輸層、接入層、網(wǎng)絡(luò)層等幾個(gè)層次。TC/IP協(xié)議模型層次與OSI模型層次之間相互對(duì)應(yīng),應(yīng)用層對(duì)應(yīng)OSI模型層次5~7層,網(wǎng)絡(luò)層則對(duì)應(yīng)OSI模型的傳輸層。TCP/IP模型各個(gè)層次的協(xié)議如圖1所示,TCP/IP模型中對(duì)于每一層的TCP/IP協(xié)議族定義了相應(yīng)的協(xié)議,并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)該層次的網(wǎng)絡(luò)功能[4]。
四、基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型的實(shí)現(xiàn)
(一)應(yīng)用層HTTP協(xié)議與軟件通信實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信其實(shí)質(zhì)就是兩個(gè)系統(tǒng)程序之間完成通信,因此從程序的角度來(lái)講可以將系統(tǒng)程序分為有通信功能程序和無(wú)通信功能程序兩個(gè)方面。如Word處理器只能在本地運(yùn)行,不存在網(wǎng)絡(luò)通信功能;IE瀏覽器、MSN以及QQ等具有通信功能,這些均屬于網(wǎng)絡(luò)通信軟件。TCP/IP協(xié)議中應(yīng)用層主要在應(yīng)用軟件之中,需要生成要傳遞的數(shù)據(jù),根據(jù)數(shù)據(jù)通信原理可知每個(gè)層的功能都由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)。利用Web瀏覽器搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),用戶必須向?yàn)g覽器發(fā)送URL,然后Web根據(jù)用戶命令將頁(yè)面信息傳輸?shù)娇蛻舳?。整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷了網(wǎng)絡(luò)連接、終止、網(wǎng)絡(luò)尋址、域名解析等幾個(gè)具體流程[5]。
(二)傳輸控制以及傳輸層TCP協(xié)議實(shí)驗(yàn)在TCP/IP模型之中,傳輸控制協(xié)議主要負(fù)責(zé)建立鏈接和終止鏈接、流量控制、可靠的傳輸層協(xié)議。應(yīng)用程序試圖進(jìn)行通信的時(shí)候,必須要請(qǐng)求TCP建立起通信,用于收發(fā)信息數(shù)據(jù)以及最后連接關(guān)閉等。TCP收到應(yīng)用層的請(qǐng)求之后建立起連接,然后將應(yīng)用層的協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行分段和封裝,進(jìn)而得到TCP傳輸段,再傳輸給下一個(gè)層次。
(三)網(wǎng)絡(luò)IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)尋址網(wǎng)絡(luò)通信的時(shí)候,TCP連接全部都是雙工通信,并且在TCP段保證了通信雙方可以對(duì)彼此數(shù)據(jù)有一定了解,使得數(shù)據(jù)接收方可以對(duì)其進(jìn)行精確封裝和流量控制。TCP數(shù)據(jù)段調(diào)用IP協(xié)議并將其封裝成為IP包,IP包包含了源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)的IP。當(dāng)IP包經(jīng)過(guò)路由器時(shí),路由器根據(jù)目標(biāo)地址IP將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò),并最終抵達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)[6,7]。
(四)數(shù)據(jù)傳輸和接入層協(xié)議當(dāng)數(shù)據(jù)完成封裝之后,確保數(shù)據(jù)從源主機(jī)抵達(dá)目的網(wǎng)絡(luò),局域網(wǎng)之中數(shù)據(jù)的收發(fā)應(yīng)通過(guò)MAC地址來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)收發(fā)之前必須對(duì)其進(jìn)行封裝,然后再將其封裝成為數(shù)據(jù)幀,然后根據(jù)不同的數(shù)據(jù)幀封裝包裝上源主機(jī)MAC和目的地址以及常用通信MAC地址。值得注意的是若目的MAC地址不在本地MAC地址列表上,應(yīng)發(fā)送ARP廣播來(lái)獲取目的主機(jī)的MAC地址。若數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候需要獲取目標(biāo)地址的MAC地址,則分為兩種情況:1.源主機(jī)地址和目的主機(jī)地址在同一網(wǎng)絡(luò)段,那么目的主機(jī)則可以接收到源主機(jī)的ARP廣播,并且在廣播中返回到MAC之中。2.若目的主機(jī)和源主機(jī)不在同一網(wǎng)絡(luò),那么此時(shí)的目標(biāo)主機(jī)將會(huì)無(wú)法收取源主機(jī)發(fā)出的ARP廣播,同時(shí)也不能夠返回MAC地址。此時(shí)源主機(jī)的網(wǎng)關(guān)將會(huì)應(yīng)答主機(jī)發(fā)出的ARP廣播,并返回MAC地址,最終實(shí)現(xiàn)鏈路層封裝,進(jìn)而將數(shù)據(jù)從源主機(jī)發(fā)到網(wǎng)關(guān),然后通過(guò)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝,最后根據(jù)數(shù)據(jù)封裝包中的目的IP從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐漸深入到人們的日常生活之中,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程逐漸成為學(xué)校課堂教學(xué)的重要組成部分。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的核心,協(xié)議模型在教學(xué)過(guò)程中顯得非常抽象,而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)往往屬于學(xué)生們的學(xué)習(xí)難點(diǎn)問(wèn)題?;赥CP/IP模型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)協(xié)議清楚直白地表示出來(lái)成為了課堂教學(xué)的難點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)化進(jìn)行分析,結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)協(xié)議教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探討,為開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供借鑒。
作者:吳義三 單位:咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院
摘要:
本文對(duì)中職院校計(jì)算機(jī)教學(xué)中“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的運(yùn)用進(jìn)行了深入的分析,以期為中職計(jì)算機(jī)教學(xué)改革提供理論和實(shí)踐支持。
關(guān)鍵詞:
中職院校;計(jì)算機(jī)教學(xué);學(xué)習(xí)環(huán)
中職教育作為我國(guó)職業(yè)教育體系的重要組成部分,在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面發(fā)揮著重要的作用。中職教育要求學(xué)生具備較高的實(shí)踐技能和職業(yè)水平,這使得中職院校中的各學(xué)科教學(xué)均注重對(duì)實(shí)際運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)學(xué)科作為當(dāng)前社會(huì)最熱門的學(xué)科體系之一,其本身的特點(diǎn)使其具備較強(qiáng)的實(shí)踐性要求,這就需要對(duì)中職計(jì)算機(jī)教學(xué)進(jìn)行深入的改革,提高實(shí)際教學(xué)效果。
一、“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的教學(xué)過(guò)程中職計(jì)算機(jī)課程
“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的教學(xué)過(guò)程主要分五個(gè)步驟:第一步是引入階段,主要包括教學(xué)情景創(chuàng)設(shè)、形成問(wèn)題并提出假設(shè)。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)的配合下引入“學(xué)習(xí)環(huán)”教學(xué)模式,并將學(xué)生引入有效的學(xué)習(xí)環(huán)境。第二步是探索階段,主要包括收集數(shù)據(jù)并分析和整理,一般通過(guò)學(xué)生小組對(duì)上一步中提出的問(wèn)題和假設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,獲得有效的信息,為自己的假設(shè)提供支持。第三步是解釋階段,學(xué)生對(duì)自己收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并驗(yàn)證與假設(shè)是否一致,分別探究和解釋驗(yàn)證結(jié)果。第四步是交流和擴(kuò)展階段,包括師生之間的交流和學(xué)生之間的交流,目的在于通過(guò)交流和探討,獲取學(xué)生所需要的真實(shí)信息。第五步是評(píng)價(jià)與反思階段,包括教師評(píng)價(jià)、同學(xué)互評(píng)以及自我評(píng)價(jià)等。
二、中職計(jì)算機(jī)教學(xué)“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的分析與設(shè)計(jì)
1.“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則
在新課標(biāo)思想的指導(dǎo)下,中職計(jì)算機(jī)教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該包括三個(gè)方面:一是知識(shí)與技能培養(yǎng)目標(biāo)。這是中職計(jì)算機(jī)教學(xué)最基本的目標(biāo),包括夯實(shí)學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)理論知識(shí),提高實(shí)際操作能力,能夠組織、重構(gòu)和解釋實(shí)驗(yàn)。二是過(guò)程與方法培養(yǎng)目標(biāo)。中職計(jì)算機(jī)教學(xué)的目標(biāo)不僅包括知識(shí)和技能,還應(yīng)注重過(guò)程與方法,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握學(xué)習(xí)的方法,能夠提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,并能及時(shí)自我評(píng)價(jià)和反思。三是情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo),這也是中職計(jì)算機(jī)教學(xué)的重要目標(biāo)之一。在中職計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)環(huán)”教學(xué)模式的使用中,要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況和計(jì)算機(jī)學(xué)科的特征,遵循一定的原則,例如程序性和遞進(jìn)性原則、目的性原則、學(xué)生主體性原則、普遍性原則、開(kāi)放性原則、情境性原則、實(shí)踐性與創(chuàng)新性原則、科學(xué)性與教育性原則等。
2.中職計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程
中職計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)環(huán)”教學(xué)模式的設(shè)計(jì)一方面要結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科的特點(diǎn),另一方面還要結(jié)合中職學(xué)生的心理發(fā)育特征和計(jì)算機(jī)知識(shí)基礎(chǔ)。因此,教學(xué)設(shè)計(jì)通常被分為五個(gè)階段:第一,結(jié)合中職計(jì)算機(jī)教學(xué)的實(shí)際情況對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn),將傳統(tǒng)的教學(xué)模式改進(jìn)為“學(xué)習(xí)環(huán)”模式。第二,教師在課前,要對(duì)當(dāng)前環(huán)節(jié)及下一環(huán)節(jié)需要呈現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)備,包括學(xué)生分析、學(xué)習(xí)需要分析、資料準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容分析和教學(xué)目標(biāo)分析。第三,在進(jìn)入中職計(jì)算機(jī)課堂教學(xué)時(shí),教師要將預(yù)先準(zhǔn)備的問(wèn)題呈現(xiàn)出來(lái),然后開(kāi)始師生之間的交流。問(wèn)題的呈現(xiàn)主要包括發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與提出假設(shè)兩個(gè)部分。第四,問(wèn)題提出之后即進(jìn)入解決問(wèn)題階段,主要包括數(shù)據(jù)收集、信息分析驗(yàn)證、組織結(jié)論、展示交流等。第五,進(jìn)入評(píng)價(jià)和反思階段,主要運(yùn)用調(diào)查法、作品分析法、測(cè)驗(yàn)法、檔案袋法等開(kāi)展評(píng)價(jià)和反思。在評(píng)價(jià)和反思方面要體現(xiàn)多元化、豐富化,評(píng)價(jià)與反思的形式主要包括教師評(píng)價(jià)、同學(xué)互評(píng)和自我評(píng)價(jià)。
三、中職計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的教學(xué)實(shí)踐
為了探討“學(xué)習(xí)環(huán)”模式在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用效果,筆者結(jié)合所在學(xué)校計(jì)算機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀及學(xué)生的基本情況進(jìn)行了以下教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
1.教學(xué)實(shí)踐方案設(shè)計(jì)
首先教師結(jié)合計(jì)算機(jī)教學(xué)情況提出實(shí)驗(yàn)假設(shè):認(rèn)為在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中運(yùn)用“學(xué)習(xí)環(huán)”模式能夠在知識(shí)方面提升學(xué)生的掌握和運(yùn)用程度;在學(xué)習(xí)興趣、態(tài)度和習(xí)慣方面能夠改善現(xiàn)有狀況;在能力方面能夠提升學(xué)生自主、合作的探究能力;在情感方面能夠大大提升學(xué)生積極的學(xué)習(xí)態(tài)度,建立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。其次在教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面,教學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇本校具有計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的2014級(jí)4個(gè)班級(jí),共計(jì)162名學(xué)生,分為對(duì)照組(80人)和實(shí)驗(yàn)組(82人)。試驗(yàn)方法則采用不等組前后測(cè)設(shè)計(jì),即將4個(gè)班級(jí)以班為單位分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組各兩個(gè)班級(jí),原班級(jí)人員不作變動(dòng),方法則包括測(cè)驗(yàn)、調(diào)查問(wèn)卷、觀察、訪談、評(píng)價(jià)表等。在實(shí)驗(yàn)材料的設(shè)計(jì)上,教學(xué)材料選擇學(xué)校計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教材,而測(cè)評(píng)材料則選用計(jì)算機(jī)應(yīng)用試卷、學(xué)習(xí)興趣調(diào)查表、評(píng)價(jià)表。
2.實(shí)施教學(xué)實(shí)驗(yàn)
教學(xué)實(shí)施以學(xué)期為周期,對(duì)一個(gè)學(xué)期的教學(xué)結(jié)果進(jìn)行測(cè)評(píng),而整個(gè)教學(xué)過(guò)程則根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)分為三個(gè)階段:第一階段,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)。問(wèn)題呈現(xiàn)采取學(xué)生探究形式,問(wèn)題解決與評(píng)價(jià)反思則通過(guò)教師演示與講解形式。課前準(zhǔn)備包括教師對(duì)學(xué)生基本情況和學(xué)習(xí)需求的分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容的分析,教學(xué)過(guò)程以情景模式引入和呈現(xiàn)問(wèn)題。第二階段,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的深入認(rèn)知。問(wèn)題的呈現(xiàn)、問(wèn)題解決兩個(gè)環(huán)節(jié)采用學(xué)生探究形式,包括小組探究和獨(dú)立探究,評(píng)價(jià)反思環(huán)節(jié)則采用教師演示和講解的形式。第三階段,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用。該階段問(wèn)題的呈現(xiàn)、問(wèn)題的解決、評(píng)價(jià)反思采用學(xué)生探究形式。學(xué)生始終處于主體地位,教師作為教學(xué)的設(shè)計(jì)者、組織者、引導(dǎo)者對(duì)教學(xué)過(guò)程起協(xié)調(diào)和配合作用。在第三階段,學(xué)生通過(guò)以上兩個(gè)階段的學(xué)習(xí),對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)已經(jīng)有了基本的掌握,有了更深刻的認(rèn)知,這就需要開(kāi)始培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的能力。以組建局域網(wǎng)為例,“學(xué)習(xí)環(huán)”模式的具體實(shí)施如下。
(1)教學(xué)內(nèi)容:
組建局域網(wǎng),2課時(shí)。
(2)課前準(zhǔn)備:
學(xué)生已基本具備了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)并能夠熟練操作,對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)有了更高的要求,例如組建局域網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上,設(shè)置教學(xué)目標(biāo):掌握采用雙絞線組建局域網(wǎng)的方法、過(guò)程,并增進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),端正學(xué)習(xí)態(tài)度。
(3)教學(xué)過(guò)程:
利用辦公室三臺(tái)電腦連入Internet的情境提出問(wèn)題,之后進(jìn)入問(wèn)題解決環(huán)節(jié),包括學(xué)生以小組的模式制作組建圖、設(shè)計(jì)網(wǎng)線布局、獲取需要的軟件。然后,制作水晶頭,獲取并安裝相關(guān)軟件,設(shè)置相關(guān)協(xié)議,最后完成調(diào)試。在完成局域網(wǎng)組建后,學(xué)生以小組為單位演示結(jié)果,并進(jìn)行討論和分析,進(jìn)而找出最佳方案,討論通常包括水晶頭制作和Ping命令出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)的解決方式。
(4)評(píng)價(jià)與反思:
學(xué)生自我評(píng)價(jià)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及較為滿意的地方,教師課后反思整個(gè)教學(xué)過(guò)程的收獲和問(wèn)題。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)果及分析
為了驗(yàn)證“學(xué)習(xí)環(huán)”模式在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用效果,筆者特別將4個(gè)班級(jí)分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組,對(duì)照組采用常規(guī)教學(xué)方法,實(shí)驗(yàn)組采用“學(xué)習(xí)環(huán)”教學(xué)模式。一個(gè)學(xué)期結(jié)束后,實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的測(cè)試分?jǐn)?shù)明顯高于對(duì)照組,成績(jī)的提升幅度也明顯高于對(duì)照班。這說(shuō)明“學(xué)習(xí)環(huán)”教學(xué)模式對(duì)中職計(jì)算機(jī)教學(xué)效果具有明顯的提升功能,適合中職計(jì)算機(jī)教學(xué)。在學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣方面,實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)態(tài)度、自主學(xué)習(xí)積極性方面的表現(xiàn)均對(duì)照組,而且差異較為明顯。這說(shuō)明“學(xué)習(xí)環(huán)”模式能明顯提升學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的興趣。而從學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用能力、探究能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等方面的表現(xiàn)來(lái)看,實(shí)驗(yàn)組的表現(xiàn)同樣比對(duì)照組要好,組間具有顯著的差異。這說(shuō)明“學(xué)習(xí)環(huán)”模式能顯著提升學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,此外,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力也有積極的促進(jìn)作用和價(jià)值。
作者:武曉慧 單位:大同煤炭有限責(zé)任公司技師學(xué)院
【摘要】
如今已經(jīng)進(jìn)入到了信息化時(shí)代,計(jì)算機(jī)已經(jīng)成了人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、工作和生產(chǎn)、生活中不可或缺的必需品,革新了人們以往的生活方式、工作方式以及學(xué)習(xí)方式。此種時(shí)代背景和發(fā)展形勢(shì)下,計(jì)算機(jī)教學(xué)越來(lái)越受到各高校的重視,同時(shí),也積極利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷優(yōu)化教學(xué)手段和形式,在計(jì)算機(jī)教學(xué)中引入虛擬技術(shù)已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。本文就虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)了研究。
【關(guān)鍵詞】
虛擬技術(shù);獨(dú)立院校;教學(xué)實(shí)驗(yàn);應(yīng)用
突破物理結(jié)構(gòu)間的壁壘把物理資源轉(zhuǎn)成邏輯上能夠管理的資源,且可以進(jìn)行自動(dòng)化分配就是人們常說(shuō)的虛擬化,虛擬化技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)這種狀態(tài)的一個(gè)工具,成功的把硬件和軟件分離開(kāi)來(lái)。在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)不僅可以在很大程度上節(jié)省教學(xué)空間,為學(xué)生模擬出真實(shí)計(jì)算機(jī)環(huán)境,還豐富了教學(xué)形式,方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。下面就其在獨(dú)立院校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)進(jìn)一步探討。
1虛擬技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)分析
通常來(lái)說(shuō),虛擬技術(shù)可以分成三種類型,分別是以存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化為主的基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)虛擬化;實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和桌面虛擬化,將操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)分離的系統(tǒng)虛擬化;能夠?qū)?yīng)用和高級(jí)語(yǔ)言虛擬化的軟件虛擬化,其中系統(tǒng)虛擬化是當(dāng)前階段最被人熟知,也是應(yīng)用最為廣泛的一種。
通常情況下,獨(dú)立院校計(jì)算機(jī)機(jī)房都是公用的,不論是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程,還是計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、多媒體技術(shù)有關(guān)課程,乃至非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生日常上機(jī)、考試都需要在機(jī)房?jī)?nèi)完成,以致要在機(jī)房服務(wù)器上安裝多種操作系統(tǒng)、軟件,且不同專業(yè)學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的配置還有不同需求[1]。對(duì)于整個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō),存在著諸多問(wèn)題,比如,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行系統(tǒng)安裝、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置或是網(wǎng)絡(luò)攻防等操作時(shí)一旦操作失誤就會(huì)很難將系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),進(jìn)而影響到其他專業(yè)學(xué)生使用;實(shí)驗(yàn)機(jī)房中的計(jì)算機(jī)上同時(shí)安裝著Windows7、Linux等多種系統(tǒng),且系統(tǒng)還會(huì)不斷進(jìn)行升級(jí)、更新、發(fā)展,給機(jī)房的管理與維護(hù)造成困擾等。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用有效避免了這些問(wèn)題的出現(xiàn),下面具體分析下其在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì):其一,通過(guò)虛擬計(jì)算機(jī)只需要某個(gè)軟件就可以將整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)模擬出來(lái),想要增加計(jì)算機(jī)功能時(shí)完全不必再另置場(chǎng)地、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)線、網(wǎng)卡、交換機(jī)等硬件設(shè)備,通過(guò)虛擬機(jī)就可以隨時(shí)、免費(fèi)地對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行修改,同時(shí),因?yàn)椴僮鞫际窃谔摂M機(jī)的系統(tǒng)上進(jìn)行的,所以并不會(huì)對(duì)主機(jī)造成任何影響。從這點(diǎn)來(lái)看,虛擬技術(shù)的應(yīng)用不僅在很大程度上減少了產(chǎn)地空間的占用,解決了設(shè)備不足的問(wèn)題,還提高了設(shè)備的安全性,既方便管理,又節(jié)約了資源和成本。
其二,虛擬技術(shù)通過(guò)一臺(tái)計(jì)算機(jī)部分硬盤、內(nèi)存資源就可以虛擬出若干臺(tái)具有獨(dú)立CMOS、操作系統(tǒng)和硬盤,相互不干擾,同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī),這種情況下,即使其中的一臺(tái)虛擬計(jì)算機(jī)發(fā)生故障,也不會(huì)對(duì)其他虛擬計(jì)算機(jī)和物理主機(jī)造成影響,使用更加方便的同時(shí),維護(hù)也變得更為簡(jiǎn)單。其三,虛擬機(jī)上的系統(tǒng)文件都是以映像包的性質(zhì)被存儲(chǔ)起來(lái)的,當(dāng)用戶想要在其他計(jì)算機(jī)上使用時(shí),只需復(fù)制映像包到其他計(jì)算機(jī)上即可,無(wú)需再安裝系統(tǒng),同時(shí),也方便對(duì)多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一部署。這樣在進(jìn)行計(jì)算機(jī)教學(xué)時(shí),只要教師使用的物理計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài),就可以實(shí)現(xiàn)不同的教學(xué)目的。其四,虛擬機(jī)可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接,當(dāng)講授網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)和組建方面的課程時(shí)可利用虛擬機(jī)搭建虛擬的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境,更加直觀地將教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生面前,更好地帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。此外,虛擬機(jī)還易移植,只要學(xué)生掌握虛擬機(jī)使用以及虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建原理和方法,就可以在諸如寢室這樣機(jī)房實(shí)驗(yàn)室之外的場(chǎng)所自行練習(xí)相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
2虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用
2.1滿足了多操作系統(tǒng)和多課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同的計(jì)算機(jī)課程需要不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境作為支持,而計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室又是多個(gè)年級(jí)多個(gè)課程的教學(xué)場(chǎng)所,可能一個(gè)課程需要Windows+SQL、Server+HTTP的支持環(huán)境,一個(gè)課程需要RedhatLinux+MYSQL+APACHE的支持環(huán)境,而像MCSE這樣的專業(yè)課程則需要更多不同的操作環(huán)境[2]。針對(duì)這種情況,只要安裝配置出不同操作系統(tǒng)環(huán)境的虛擬機(jī),然后在機(jī)器上部署這些虛擬機(jī)文件,就可以隨啟隨用。物理主機(jī)上的每臺(tái)虛擬機(jī)都是能夠兼容所有主流操作系統(tǒng)的獨(dú)立子系統(tǒng),同時(shí)還可以模擬真實(shí)客戶機(jī)上不同的操作系統(tǒng)。
2.2方便學(xué)生課余時(shí)間的自主學(xué)習(xí)日常教學(xué)有課時(shí)限制,基礎(chǔ)和接受能力差或是想要進(jìn)一步提高的學(xué)生下課后就無(wú)法進(jìn)行加強(qiáng)和鞏固練習(xí),因?yàn)橐酝挥袡C(jī)房實(shí)驗(yàn)室能夠提供環(huán)境支持。虛擬技術(shù)引進(jìn)后就解決了這一難題,學(xué)生通過(guò)移動(dòng)硬盤或U盤就可以將機(jī)房實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已經(jīng)部署好的虛擬機(jī)文件轉(zhuǎn)移到其他計(jì)算機(jī)上使用。另外,以往以多用戶操作系統(tǒng)為支持的網(wǎng)絡(luò)教室存在需要遠(yuǎn)程登錄,且隔離性不強(qiáng)的缺點(diǎn),一旦有一個(gè)使用者操作失誤,感染上病毒或出現(xiàn)宕機(jī)問(wèn)題,就會(huì)引發(fā)整個(gè)系統(tǒng)崩潰[3]。同時(shí),此種情況下的使用者權(quán)限低,無(wú)法完成一些特權(quán)操作;一旦有一個(gè)使用者的操作耗費(fèi)計(jì)算,就會(huì)影響到其他用戶和整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。虛擬技術(shù)支持下的網(wǎng)絡(luò)教室則是每一個(gè)用戶都有專供自己使用的虛擬機(jī),且相互之間完全獨(dú)立;每個(gè)用戶都可以以管理員身份進(jìn)行登錄,享有較高使用權(quán)限;可以在創(chuàng)建之初或在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)需要來(lái)設(shè)定或調(diào)整規(guī)則,保證資源分配的公平性。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上,虛擬技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為獨(dú)立院校的計(jì)算機(jī)教學(xué)提供了新的方向和可能,大大降低成本花費(fèi)、節(jié)省空間的同時(shí),能夠打破時(shí)間和空間的限制給學(xué)生提供更多自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),豐富了教學(xué)手段和形式,使教學(xué)效率和質(zhì)量得到有效提升。
作者:侯春多 單位:東北師范大學(xué)人文學(xué)院
摘要:
為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合能力,高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)正從演示性實(shí)驗(yàn)向綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)發(fā)展。加工過(guò)程中的振動(dòng)給加工過(guò)程帶來(lái)許多不利的影響,為使學(xué)生對(duì)振動(dòng)現(xiàn)象有直觀認(rèn)識(shí)和了解,設(shè)計(jì)了機(jī)床振動(dòng)測(cè)量的綜合性實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方式等進(jìn)行了介紹,對(duì)實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行了分析,并提過(guò)了實(shí)驗(yàn)下一步計(jì)劃。
關(guān)鍵詞:
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ);振動(dòng);綜合性實(shí)驗(yàn)
機(jī)械加工中的振動(dòng)是一種十分有害的現(xiàn)象,因?yàn)檎駝?dòng)對(duì)于加工質(zhì)量和加工生產(chǎn)效率都有很大影響。在加工過(guò)程中通過(guò)測(cè)量機(jī)床的振動(dòng)情況,對(duì)于及時(shí)了解加工狀況,進(jìn)而采取有效措施減輕或消除振動(dòng)的影響是十分必要的。在高校工科機(jī)械類專業(yè)中,《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程是一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。因此,機(jī)床振動(dòng)的測(cè)量無(wú)論是在實(shí)際生產(chǎn)還是在教學(xué)科研中都具有很強(qiáng)的實(shí)用性,《機(jī)床振動(dòng)的計(jì)算機(jī)測(cè)量》實(shí)驗(yàn)作為《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》中一個(gè)傳統(tǒng)的重要實(shí)驗(yàn),對(duì)于學(xué)生結(jié)合實(shí)際,更加深刻的理解課堂知識(shí),具有重要意義。傳統(tǒng)的演示性實(shí)驗(yàn)方式在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)不能滿足高校學(xué)生的需求,學(xué)生的主觀能動(dòng)性不能很好的調(diào)動(dòng)起來(lái),實(shí)驗(yàn)效果差,同時(shí)也不能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,為了培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,結(jié)合當(dāng)今的計(jì)算機(jī)和測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)了綜合性實(shí)驗(yàn)-《機(jī)床振動(dòng)的計(jì)算機(jī)測(cè)量》。
1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
1.1認(rèn)識(shí)機(jī)床振動(dòng)現(xiàn)象及振動(dòng)對(duì)機(jī)床和機(jī)械加工過(guò)程質(zhì)量的影響。
1.2熟悉測(cè)量機(jī)床振動(dòng)所使用的儀器及使用方法;
1.3掌握對(duì)振動(dòng)信號(hào)頻譜分析的初步方法,并通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的分析結(jié)果,初步了解機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下引起振動(dòng)的不同原因。
1.4了解計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的主要組成部分及測(cè)量原理。
1.5學(xué)習(xí)了解信號(hào)處理的方法和應(yīng)用,主要了解頻譜分析在振動(dòng)信號(hào)分析中的應(yīng)用。
1.6通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn),加深對(duì)課本知識(shí)的理解,加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
2實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)設(shè)備
本實(shí)驗(yàn)綜合了傳感技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù),信號(hào)處理技術(shù),組成了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由工件、夾具、刀架、數(shù)據(jù)采集卡、三軸加速計(jì),渦流傳感器,霍爾元件和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)組成。傳感器采集振動(dòng)信號(hào),然后將采集到的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)預(yù)處理后(信號(hào)放大和濾波),進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,送給數(shù)據(jù)采集,然后經(jīng)過(guò)USB數(shù)據(jù)傳輸處理,最后傳輸給計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備如下:(1)數(shù)控車床及其加工工件;(2)數(shù)據(jù)預(yù)處理電路板(自己設(shè)計(jì)制造);(3)數(shù)據(jù)采集卡(阿爾泰usb2851);(4)三軸加速計(jì)(GY521mpu-6050);(5)渦流位移傳感器(CWY-DO-504);(6)霍爾元件(ACS758LCB-050B-PFF)。
3實(shí)驗(yàn)方式
為了拓寬學(xué)生的知識(shí)面,提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力,改變傳統(tǒng)的演示性實(shí)驗(yàn)方式,具體措施如下:
3.1教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)的拓展講解:除了《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課堂上講授的機(jī)床振動(dòng)的相關(guān)知識(shí)外,介紹如下相關(guān)知識(shí)點(diǎn):3.1.1數(shù)控機(jī)床相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí):通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床,學(xué)生可以進(jìn)一步加深對(duì)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu),組成及原理等相關(guān)知識(shí)的理解。
3.1.2傳感器相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí):通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中使用的三軸加速計(jì)傳感器,渦流位移傳感器和霍爾測(cè)速傳感器的學(xué)習(xí),加深對(duì)傳感器測(cè)量原理的理解,對(duì)傳感器在機(jī)械加工過(guò)程中的應(yīng)用有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和理解。
3.1.3計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)知識(shí):針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)床振動(dòng)計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng),講解機(jī)械加工過(guò)程中如果利用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建機(jī)床的檢測(cè)系統(tǒng)。
3.2學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備的自主學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
3.2.1為了鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手的能力,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性,采取分組的方式,讓學(xué)生提前對(duì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)計(jì),讓學(xué)生自己考慮如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)床的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。
3.2.2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng),每組學(xué)生在教師指導(dǎo)下,根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備,主要包括傳感器的安裝,儀器設(shè)備的接線和測(cè)量軟件的使用等。同時(shí),給予學(xué)生一定的自主時(shí)間針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)一步的認(rèn)知和學(xué)習(xí)。
4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟
學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案主要能完成如下實(shí)驗(yàn):
4.1數(shù)控車床主軸箱絕對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量及其振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析??梢詼y(cè)量數(shù)控車床整體在X、Y、Z三個(gè)方向上的振動(dòng)位移,通過(guò)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析可以查找振動(dòng)源。
4.2數(shù)控車床工件與刀架相對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量和振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析。可以測(cè)量裝夾在主軸三爪卡盤上的工件與車刀刀尖之間沿Y方向上的相對(duì)振動(dòng)。工件與刀尖之間的相對(duì)振動(dòng)會(huì)在工件表面上留下波紋,影響被加工工件的形狀精度和表面粗糙度。
4.3測(cè)量數(shù)控車床主軸的轉(zhuǎn)數(shù)。開(kāi)動(dòng)車床使其主軸轉(zhuǎn)速?gòu)牡偷礁?,分別測(cè)量其絕對(duì)振動(dòng)和相對(duì)振動(dòng)量,可以獲得車床空運(yùn)轉(zhuǎn)條件下,車床振動(dòng)量與主軸轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的規(guī)律。
4.4振動(dòng)信號(hào)分析通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的不同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)信號(hào),利用頻譜分析方法分析振動(dòng)信號(hào)的頻譜,確定振動(dòng)的性質(zhì),進(jìn)一步分析查找振動(dòng)來(lái)源。
5實(shí)驗(yàn)總結(jié)及下一步計(jì)劃
5.1實(shí)驗(yàn)總結(jié)在天津工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)10個(gè)班的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中,自2014年開(kāi)設(shè)了機(jī)床振動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的選做實(shí)驗(yàn),經(jīng)過(guò)了2屆學(xué)生共200余人的實(shí)驗(yàn),從如下幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況分析:
5.1.1學(xué)生的主觀能動(dòng)性大大增強(qiáng):雖然是選修實(shí)驗(yàn),還是吸引了眾多學(xué)生(約1/3)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,對(duì)于自己動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備部分,學(xué)生反映認(rèn)知度很高,學(xué)生一致認(rèn)為這是吸引他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要原因。
5.1.2實(shí)驗(yàn)效果好:實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生和教師之間的交流和互動(dòng)大大增加,改變了原有演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比較沉默的現(xiàn)象。學(xué)生普遍反映對(duì)于振動(dòng)的認(rèn)識(shí)大大增強(qiáng)了,對(duì)于計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)在機(jī)械制造中的作用應(yīng)用方法有了直觀的認(rèn)識(shí),對(duì)于自己以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的啟發(fā)和引導(dǎo)作用。
5.1.3現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)現(xiàn)有的一套機(jī)床振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),每次只能保證一組6個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn),對(duì)于總共300人的實(shí)驗(yàn)需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
5.2實(shí)驗(yàn)下一步計(jì)劃:通過(guò)2屆學(xué)生的選做實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)后,制定了實(shí)驗(yàn)的下一步計(jì)劃:
5.2.1增加振動(dòng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為了保證學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課時(shí),爭(zhēng)取把振動(dòng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備增加到4-5套,可以同時(shí)滿足1個(gè)班的實(shí)驗(yàn)需求。
5.2.2把實(shí)驗(yàn)面向全校開(kāi)放,學(xué)生通過(guò)預(yù)約可以隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行機(jī)床振動(dòng)測(cè)量的相關(guān)實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率,為更多的學(xué)生提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)條件。
6結(jié)論
設(shè)計(jì)了機(jī)床振動(dòng)測(cè)量的綜合性實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?shí)驗(yàn)設(shè)備,實(shí)驗(yàn)方式,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等進(jìn)行了介紹,通過(guò)2屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),證明了此綜合性實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,增強(qiáng)學(xué)生綜合能力具有較好的效果。
作者:彭軍強(qiáng) 于鴻彬 靳曉曙 單位:天津工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 天津市現(xiàn)代機(jī)電裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要:
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,相關(guān)技術(shù)也得到了一定的完善,高校在進(jìn)行信息化建設(shè)的過(guò)程中,要通過(guò)強(qiáng)化建設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)師生之間的信息交流和共享,教師與學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)進(jìn)行辦公和查詢,提升了師生的交互性,也增強(qiáng)了教學(xué)效果。在本文中,闡述了當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)狀,分析了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站設(shè)計(jì)的需求,最后探討了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:
計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng);站設(shè)計(jì);系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
隨著社會(huì)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室所面臨的要求也越來(lái)越高,為了充分的滿足需求,在利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源的基礎(chǔ)上,進(jìn)行網(wǎng)站設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),加強(qiáng)信息、共享與管理,促進(jìn)教學(xué)效果的提升。
1高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀
1.1硬件建設(shè)成本高當(dāng)前,高校在進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí),依據(jù)為各個(gè)院系自身制定的專業(yè)規(guī)劃,由此一來(lái),計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室與專業(yè)環(huán)境相適應(yīng),然而各個(gè)專業(yè)所建設(shè)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件各不相同,導(dǎo)致計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的通用性比較差,與其他專業(yè)的共享難以實(shí)現(xiàn)[1]。各個(gè)院系的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)完成之后,會(huì)根據(jù)自身的需要采購(gòu)硬件設(shè)施,這導(dǎo)致硬件設(shè)施的重復(fù)采購(gòu)現(xiàn)象比較嚴(yán)重,這無(wú)疑增加了硬件設(shè)施采購(gòu)成本。
1.2軟件系統(tǒng)管理困難為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行,就需要通過(guò)專業(yè)人員來(lái)管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室。在管理的過(guò)程中,為了滿足教學(xué)需要,管理人員會(huì)不斷地更新應(yīng)用軟件。管理人員為了保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全性,會(huì)在系統(tǒng)中安裝還原軟件以及硬盤保護(hù)卡,U盤的使用有著很大的限制性。學(xué)生在利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí),產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)成果只能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)保存到不會(huì)丟失的地方,然而當(dāng)數(shù)據(jù)過(guò)大時(shí),會(huì)影響上傳,造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)丟失,影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的順利開(kāi)展,挫傷學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性[2]。
1.3正版軟件授權(quán)問(wèn)題計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室硬件系統(tǒng)建設(shè)完成之后,需要安裝相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)軟件、仿真軟件,為了保證軟件的性能以及實(shí)驗(yàn)的正常開(kāi)展,需要購(gòu)買正版軟件,正版軟件授權(quán)以及后續(xù)更新都需要花費(fèi)比較多的成本,由于經(jīng)費(fèi)有限,會(huì)限制正版軟件的購(gòu)買。而如果使用盜版軟件,安全漏洞比較多,法律風(fēng)險(xiǎn)也比較大,這都在很大程度上限制了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展。
2基于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1網(wǎng)站設(shè)計(jì)首先,設(shè)計(jì)功能和內(nèi)容。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站主要包含四項(xiàng)功能:第一,網(wǎng)上展廳,所謂網(wǎng)上展廳,就是為學(xué)生提供一個(gè)展示平臺(tái),學(xué)生可以將自己的創(chuàng)新成果、優(yōu)秀作業(yè)等通過(guò)網(wǎng)上展廳在網(wǎng)站中展示出來(lái)。第二,中心簡(jiǎn)介,主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)情況進(jìn)行介紹,包含設(shè)備、人員、成立時(shí)間等,在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室中,融合了專業(yè)基礎(chǔ)課以及公共基礎(chǔ)課的實(shí)驗(yàn),承擔(dān)了所有學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程任務(wù);第三,用戶管理,用戶管理就是指用戶管理員,對(duì)系統(tǒng)中的所有用戶展開(kāi)有效的管理;第四,課程管理,在進(jìn)行課程查詢時(shí),主要是查詢課程安排時(shí)間,查詢通過(guò)SQL來(lái)實(shí)現(xiàn),在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的安排時(shí),以學(xué)期為時(shí)限,科學(xué)安排整個(gè)學(xué)期的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn),這樣一來(lái),學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間有所了解。其次,設(shè)計(jì)網(wǎng)站結(jié)構(gòu)。之所以要進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站,主要的目的是管理用戶信息、查詢實(shí)驗(yàn)課程,最終實(shí)現(xiàn)提升實(shí)驗(yàn)水平。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排時(shí),必須要堅(jiān)持實(shí)事求是,注重整體發(fā)展的同時(shí),分步驟實(shí)現(xiàn)。具體說(shuō)來(lái),網(wǎng)站的結(jié)構(gòu)為WEB三層結(jié)構(gòu),通過(guò)中間層應(yīng)用服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)具體邏輯。
2.2網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)第一,前臺(tái)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在前臺(tái)的系統(tǒng)中,包含主頁(yè)以及實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介兩個(gè)功能模塊,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),二者的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)功能各不相同。用戶瀏覽網(wǎng)站時(shí),第一眼看見(jiàn)的便是網(wǎng)站的主頁(yè),因此,主頁(yè)設(shè)計(jì)直接決定了用戶對(duì)網(wǎng)站的印象,在進(jìn)行網(wǎng)站主頁(yè)設(shè)計(jì)時(shí),要注重主頁(yè)的美化,可以適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用圖片、色調(diào)等。第二,后臺(tái)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。后臺(tái)的系統(tǒng)包含兩個(gè)功能模塊,一個(gè)是管理模塊,一個(gè)是用戶注冊(cè)登錄模塊。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站中,管理模塊主要實(shí)現(xiàn)的為課程管理的功能,包含課程表錄入編輯以及課程查詢,普通用戶登錄之后,可以進(jìn)行查詢和修改自己的信息,管理員在登錄網(wǎng)站之后,可以進(jìn)行添加、刪除、修改,編輯等,具備的權(quán)限比較多,管理員管理界面如圖1所示。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站的主要使用用戶為教師和學(xué)生,為了加強(qiáng)管理,管理員需要賦予教師和學(xué)生不同的權(quán)限。學(xué)生在瀏覽網(wǎng)站時(shí),有些功能需要注冊(cè)之后才能使用,在網(wǎng)站首頁(yè)的登錄框中,設(shè)有注冊(cè)按鈕和登錄按鈕,學(xué)生點(diǎn)擊注冊(cè)按鈕,注冊(cè)用戶名和密碼,注冊(cè)完成之后,在登錄框中將用戶名和密碼輸入進(jìn)去,登錄到網(wǎng)站之后就可以進(jìn)行相應(yīng)的操作。
3結(jié)語(yǔ)
通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),有效的實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程管理,通過(guò)此網(wǎng)站,教師和學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)相互交流,提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐能力。
作者:魯宛生 單位:南陽(yáng)理工學(xué)院
當(dāng)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已遍及各行各業(yè),深入到社會(huì)領(lǐng)域的方方面面,并深刻影響和改變著人們的日常生活和工作方式。在這種形勢(shì)下,高校作為國(guó)家高層人才培養(yǎng)基地,相繼開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程。如何使課程的教學(xué)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn),跟上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)這塊進(jìn)行探討。
1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與特點(diǎn)
1.1現(xiàn)狀當(dāng)前,大部分高校分配到每個(gè)學(xué)生名下的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)力量較薄弱,造成學(xué)生在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中,對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置不能全面考慮其可操作性和可行性。目前,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)更多地以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,理論與實(shí)踐脫節(jié),導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中不能學(xué)以致用。
1.2特點(diǎn)
1.2.1系統(tǒng)性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件組成,而硬件和軟件的構(gòu)成都比較復(fù)雜,它們不是簡(jiǎn)單的微機(jī)接口加上系統(tǒng)應(yīng)用軟件就可以的。其也要求學(xué)生具有一定的綜合知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí),才能更好地開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。
1.2.2繼承性繼承性是由其系統(tǒng)性特點(diǎn)決定的,繼承性分硬件繼承性和軟件繼承性。硬件繼承性是指必須先完成組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在完成后面的實(shí)驗(yàn);軟件繼承性是指只有先完成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的配置實(shí)驗(yàn),才能完成其他實(shí)驗(yàn)。
2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐教學(xué)改革措施
2.1更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教材隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展不斷加快,要想使學(xué)生掌握最前沿的理論和技術(shù)動(dòng)態(tài),就需要及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教材,使教材和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更具有代表性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。
2.2加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的組織和管理根據(jù)學(xué)生能力的差異性來(lái)組織實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì),常見(jiàn)的方法是分組實(shí)驗(yàn)和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。在分批分組實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生通過(guò)相互學(xué)習(xí)、相互討論,培養(yǎng)了合作精神。而能力特別突出的學(xué)生,可以采用獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí),教師也可以引導(dǎo)他們做一些實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)工作,使其主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。
2.3提倡素質(zhì)教育,由注入式教學(xué)轉(zhuǎn)向啟發(fā)式教學(xué)改變傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方式,尊重學(xué)生的主體作用,通過(guò)教師的引導(dǎo),讓學(xué)生成為知識(shí)的主動(dòng)創(chuàng)建者,給學(xué)生提供交流和討論的平臺(tái)。
2.4應(yīng)用虛擬機(jī)和模擬技術(shù),提高網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量在學(xué)校教學(xué)設(shè)備不足的情況下,教師可以考慮借助虛擬機(jī),利用模擬技術(shù),將虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。如進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備操作實(shí)驗(yàn)時(shí),先利用PacketTracer軟件,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò),再針對(duì)該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置實(shí)驗(yàn)。
2.5加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)任課教師實(shí)踐能力和經(jīng)驗(yàn)由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面廣,涉及的設(shè)備較多,且設(shè)備價(jià)格較昂貴,因此,要想使每位任課教師都具有管理大型網(wǎng)絡(luò)的能力不是一件易事。但如果教師不能完全搞懂搞透實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,又如何更好地對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性教學(xué)呢。因此,學(xué)校要提供和創(chuàng)造機(jī)會(huì),讓更多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)任課教師參與到學(xué)校校園網(wǎng)和信息化建設(shè)中,提高教師的動(dòng)手能力。
3網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)改革對(duì)理論教學(xué)的影響
(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。課堂上講的有些理論過(guò)于抽象,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真教學(xué)系統(tǒng)的演示,學(xué)生可以形象地了解數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸中的過(guò)程,使晦澀難懂的理論知識(shí)變得易于理解。(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生參與其中,提高了學(xué)生的積極性。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地比課堂教學(xué)更有激情和創(chuàng)造性,有利于學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)理論的吸收和消化。(3)加強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手能力,進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新的動(dòng)力。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn),會(huì)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,要想解決問(wèn)題,就要分析問(wèn)題,這不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力,而且激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,為以后理論應(yīng)用于實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。
4結(jié)語(yǔ)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一門綜合性的交叉學(xué)科,它包括計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),不僅要求學(xué)生掌握理論知識(shí),而且要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用廣泛,更新?lián)Q代較快,在這種情況下,如何提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,為社會(huì)培養(yǎng)出既具有理念知識(shí),又具有分析、開(kāi)發(fā)技能的網(wǎng)絡(luò)人才,是當(dāng)前高校的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
作者:吳敏綱 詹沐清 單位:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 信息工程學(xué)院 現(xiàn)代教育技術(shù)中心
計(jì)算機(jī)是門實(shí)踐性、操作性很強(qiáng)的學(xué)科,其實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中不可或缺的一部分,知識(shí)的掌握與能力的培養(yǎng)在很大程度上依賴于學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)。如何通過(guò)新的教學(xué)模式和新的教學(xué)手段滿足不同層次學(xué)習(xí)者多樣化的興趣需要,成為高校計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的一個(gè)重大課題。
1當(dāng)前計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
我校目前開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)類課程有大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作、數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)、辦公自動(dòng)化、多媒體技術(shù)等,課程一般分為理論課與實(shí)驗(yàn)課,實(shí)驗(yàn)課時(shí)達(dá)50%以上。近年來(lái),我校的計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)基本采用的是“教師講授—多媒體演示—學(xué)生上機(jī)練習(xí)—考試”的教學(xué)方法,在信息技術(shù)發(fā)展日新月異的今天,該方法難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
1.1無(wú)法實(shí)施因材施教按照目前教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué),統(tǒng)一理論講授,統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)操作,導(dǎo)致部分學(xué)生不能從教學(xué)中受益。高校學(xué)生大都來(lái)自不同的地區(qū),來(lái)自文化經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生計(jì)算機(jī)水平較強(qiáng),而來(lái)自經(jīng)濟(jì)文化水平低地區(qū)的學(xué)生計(jì)算機(jī)水平較弱,學(xué)生計(jì)算機(jī)水平存在較大的差異。這就使計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)出現(xiàn)有的學(xué)生跟不上教學(xué)節(jié)奏而產(chǎn)生厭學(xué)情緒的情況,而另外有一些學(xué)生因?yàn)闊o(wú)法獲得新知識(shí)而出現(xiàn)懈怠心理的問(wèn)題。
1.2重理論,輕實(shí)驗(yàn),學(xué)生難以掌握真才實(shí)學(xué),應(yīng)用能力弱長(zhǎng)期受到傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響,我國(guó)高等學(xué)校教育中一直存在著重視理論基礎(chǔ),輕視實(shí)踐與應(yīng)用的現(xiàn)象,在這種思想理念的影響下,導(dǎo)致學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)階層、教師以及學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)程度不夠,缺乏正確認(rèn)識(shí)。這樣就存在學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)過(guò)程中只能按照實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的操作步驟機(jī)械模仿,對(duì)實(shí)驗(yàn)課實(shí)質(zhì)性內(nèi)容的掌握大打折扣。這時(shí),實(shí)驗(yàn)教師常常是把大量的時(shí)間花費(fèi)在解答學(xué)生理論知識(shí)的空缺上,而不是指導(dǎo)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課。學(xué)生對(duì)遇到的問(wèn)題只能求助教師,但在課外時(shí)間難以與教師溝通,并且機(jī)械模仿操作后,記憶并不深刻,以后再遇到類似問(wèn)題,大部分同學(xué)還是不知道如何解決,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課效果不明顯。
1.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)試教育突出在部分計(jì)算機(jī)課程中,教師將省(區(qū))級(jí)、國(guó)家級(jí)計(jì)算機(jī)一級(jí)考試的考試大綱作為教學(xué)大綱,有針對(duì)性地開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐活動(dòng),通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)操作,確實(shí)能提高學(xué)生考級(jí)的通過(guò)率,但這無(wú)法激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)知識(shí)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。而且,考試大綱知識(shí)更新慢,有些知識(shí)點(diǎn)比較陳舊。這種教學(xué)模式下,學(xué)生只是機(jī)械性地學(xué)習(xí),而沒(méi)有充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性和豐富的想象空間,使大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)失去了它的魅力和作用。
1.4網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作量認(rèn)定困難,相關(guān)教學(xué)激勵(lì)制度缺失多數(shù)高校雖有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),或建設(shè)有各類網(wǎng)絡(luò)課程,但在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的很少。一方面,教師開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué),會(huì)在一定程度上打破原有的教學(xué)時(shí)間安排,也會(huì)存在一些無(wú)法認(rèn)定的教學(xué)工作量,當(dāng)學(xué)校沒(méi)有相關(guān)的教學(xué)激勵(lì)制度時(shí),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不會(huì)可持續(xù)地開(kāi)展下去。另一方面,有些網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上有實(shí)驗(yàn)操作資源,但這些資源往往是課堂實(shí)驗(yàn)資源的網(wǎng)絡(luò)化,該形式既沒(méi)有充分利用現(xiàn)在豐富的教學(xué)環(huán)境,又抹殺了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
2新形勢(shì)下教育技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響
2.1網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放計(jì)算機(jī)教育的沖擊當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)化教育教學(xué)方法風(fēng)起云涌,大規(guī)模在線開(kāi)放課程(以下簡(jiǎn)稱MOOC)、翻轉(zhuǎn)課堂(FlippedClassroom)、微課(Micro-lecture)等教學(xué)方法、策略引導(dǎo)教育教學(xué)改革,并有許多成功的經(jīng)驗(yàn)。隨著MOOC大規(guī)模發(fā)展,教育的成本大大降低,優(yōu)質(zhì)的教育資源可以得到廣泛共享,推動(dòng)了全民教育的發(fā)展和高校的教學(xué)改革。在MOOC的眾多課程中,計(jì)算機(jī)相關(guān)課程占很大比例。當(dāng)采用自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)方式,學(xué)習(xí)者可以在線自主完成實(shí)驗(yàn)并且自動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)的評(píng)判和檢查工作,實(shí)驗(yàn)教師只需要安排好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方式就可以了。翻轉(zhuǎn)課堂和微課教學(xué)是把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和E-Learning的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)的一種混合式教學(xué)方法,重新調(diào)整課堂內(nèi)外的教學(xué)組織結(jié)構(gòu)和教學(xué)分配時(shí)間,將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。學(xué)生在課前就通過(guò)微視頻先學(xué)習(xí)課程實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題,并即時(shí)獲得反饋,可有效解決學(xué)生計(jì)算機(jī)水平參差不齊的問(wèn)題,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
2.2移動(dòng)終端上網(wǎng)率高,學(xué)生獲取知識(shí)的能力整體得到提高據(jù)調(diào)查,我校93%的大學(xué)生擁有移動(dòng)終端并能隨時(shí)上網(wǎng),對(duì)于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中的一般性問(wèn)題,學(xué)生在百度搜索一下就有了比較正確的答案。所以,計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)置要有一定的難度和層次,當(dāng)難度過(guò)低時(shí),學(xué)生到網(wǎng)絡(luò)上一查詢就能獲得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作方法,就會(huì)喪失學(xué)習(xí)該課程的興趣。
2.3教學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)減少在幾輪課程體系修訂后,大學(xué)計(jì)算機(jī)類課程課時(shí)量削減多。隨著信息技術(shù)的普及,計(jì)算機(jī)類課程課時(shí)變少了,有些課程縮減達(dá)40%~50%。但是,目前眾多高校非計(jì)算機(jī)類專業(yè)課程教材,考慮理論知識(shí)的全面性,仍是按原有的課時(shí)數(shù)來(lái)設(shè)計(jì),如何在課時(shí)數(shù)變少的情況下,實(shí)現(xiàn)學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)操作水平的提高是一大難題。
2.4部分計(jì)算機(jī)類課程考核方式改變?nèi)鐝V西區(qū)級(jí)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試從2014年下半年開(kāi)始取消了,計(jì)算機(jī)等級(jí)證書不再是學(xué)生畢業(yè)的必需條件。而原來(lái)教學(xué)中,大多數(shù)教材是以一級(jí)水平為難度設(shè)計(jì)的,當(dāng)取消區(qū)一級(jí)考試后,學(xué)生要想獲得證書,只能參加全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試。大部分學(xué)生有獲得全國(guó)計(jì)算機(jī)一級(jí)等級(jí)證書的愿望,部分學(xué)生還希望能考個(gè)二級(jí)以上等級(jí)證書。在這種新的形勢(shì)下,計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何設(shè)計(jì)也是我們亟需解決的問(wèn)題。
3計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路與方法
3.1以教學(xué)團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ),利用網(wǎng)絡(luò)資源,打造優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程組織精英團(tuán)隊(duì)即集中高學(xué)歷、有敬業(yè)精神、責(zé)任心強(qiáng)、有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的各學(xué)科帶頭人,負(fù)責(zé)指導(dǎo)本學(xué)科教師備課,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),并組織研制高質(zhì)量的教學(xué)課件(學(xué)院要配套出臺(tái)經(jīng)濟(jì)支持和相應(yīng)的激勵(lì)措施),將課件及時(shí)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上以便共享[4]。計(jì)算機(jī)類教學(xué)資源在網(wǎng)絡(luò)上非常豐富,需要教師精心搜集、整理,像《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》授課班級(jí)多,可以參照此法達(dá)到事半功倍的效果。條件成熟的學(xué)校建議購(gòu)買相關(guān)公司(如超星公開(kāi)課)的計(jì)算機(jī)類課程,率先開(kāi)展MOOC教學(xué),這時(shí)理論課部分由學(xué)生上網(wǎng)自主學(xué)習(xí),并按要求做實(shí)驗(yàn),學(xué)校大部分教師只集中負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和在線解答,減少許多工作量。學(xué)生完成學(xué)習(xí)后獲得由商業(yè)公司提供的成績(jī),該成績(jī)學(xué)校同樣認(rèn)可。
3.2開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂和微課教學(xué)、打造立體化教學(xué)環(huán)境在課前,學(xué)生先觀看視頻,學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題,查詢相關(guān)資料;課堂上,教師重點(diǎn)解決學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)遇到的問(wèn)題,完成理論教學(xué)和師生交流;課后,學(xué)生完成拓展性實(shí)驗(yàn)。開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂或微課教學(xué)策略方法只需掌握相關(guān)教學(xué)理論,利用多媒體工具自行制作難度低、傳播廣、成效好的教學(xué)視頻。學(xué)生利用零碎時(shí)間在移動(dòng)端都可隨時(shí)隨地學(xué)習(xí),即使有不懂的地方,也可反復(fù)觀看直到掌握,解決差生學(xué)習(xí)跟不上的問(wèn)題。有些計(jì)算機(jī)類課程如數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作,在課前,教師除了錄制一定數(shù)量的微視頻供提前學(xué)習(xí)外,在課堂上也需要把有些軟件應(yīng)用操作的步驟錄屏成視頻供學(xué)生課后復(fù)習(xí)。
3.3開(kāi)放計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建立自主學(xué)習(xí)平臺(tái),建設(shè)網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái),免費(fèi)開(kāi)放計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室供學(xué)生自主學(xué)習(xí),解決課時(shí)少、學(xué)習(xí)時(shí)間不足問(wèn)題。專門免費(fèi)開(kāi)放幾個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)平臺(tái),利用現(xiàn)有的教學(xué)資源建設(shè)一個(gè)共享程度高的網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái),把計(jì)算機(jī)相關(guān)資源上傳到該資源平臺(tái)上,開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)活動(dòng)。目前大多數(shù)學(xué)校都有開(kāi)放計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的硬件條件,只需要協(xié)調(diào)好相關(guān)部門,安排人員管理就能做到。網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)建設(shè)需要相關(guān)教師把整理好的資源提交到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)共享最大化。
3.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以應(yīng)用為本計(jì)算機(jī)是個(gè)龐大的科學(xué)體系,對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō),學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程應(yīng)與日常應(yīng)用緊密聯(lián)系。一方面,針對(duì)學(xué)生常用的一些操作內(nèi)容,提供FAQ,讓學(xué)生自行查詢相關(guān)操作方法;另一方面,搜集一些問(wèn)題的新解決方案、軟件新版本的新功能操作方法放在網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)上,使學(xué)生及時(shí)了解新功能及計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)。另外,像辦公自動(dòng)化、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作等課程實(shí)驗(yàn),教師應(yīng)該在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候給學(xué)生一些有難度的問(wèn)題或案例,提供最終效果讓學(xué)生自己先思考可以采取哪些方法手段,用什么技術(shù)實(shí)現(xiàn),然后通過(guò)收集相關(guān)資料,逐步完成實(shí)驗(yàn),這樣才能大大提高學(xué)習(xí)實(shí)踐操作能力。
作者:段寧貴 黃健偉 陶福章 鄭冬紅 單位:右江民族醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)中心
網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。由于互聯(lián)網(wǎng)龐大的規(guī)模、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使其無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室里搭建;為實(shí)驗(yàn)教學(xué)而設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全漏洞會(huì)產(chǎn)生巨大風(fēng)險(xiǎn);在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)攻擊、病毒注入等實(shí)驗(yàn),將釀成災(zāi)難性后果。因此,網(wǎng)絡(luò)安全類課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展提供了新的思路,即利用虛擬仿真技術(shù)開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
1計(jì)算機(jī)信息安全與網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀
由于網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)本身具有特殊性和破壞性,目前開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究工作一般都是在一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)中,利用硬件設(shè)備搭建物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境,或者采用虛擬仿真技術(shù)模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。利用硬件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的有很高的要求,而且當(dāng)攻防實(shí)驗(yàn)所需的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí),在實(shí)驗(yàn)室中仍無(wú)法進(jìn)行。因此,目前的網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)大多采用虛擬仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行。已有的基于虛擬仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)攻防教學(xué)和培訓(xùn)產(chǎn)品,對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)驗(yàn)和研究起到了良好的推動(dòng)作用,但也存在以下問(wèn)題:(1)由于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性,僅依靠虛擬化技術(shù)或硬件設(shè)備,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)多樣化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和攻防場(chǎng)景的模擬[3];(2)不能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展遠(yuǎn)程攻防實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率較低。因此,利用虛擬化和云技術(shù),開(kāi)發(fā)出可以供遠(yuǎn)程用戶使用并靈活配置出多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)成為目前的研究熱點(diǎn)。
2基于云技術(shù)和虛擬化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能
本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供自助式虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)體系,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),多種媒體(如音頻、視頻、圖像、文字等)來(lái)輔助學(xué)生對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的認(rèn)知和理解。學(xué)生根據(jù)教學(xué)要求,在線學(xué)習(xí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)知識(shí),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)的軟硬件資源,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)。平臺(tái)可以將實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)反饋給學(xué)生,供學(xué)生分析和總結(jié)。如圖1所示,虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)由8個(gè)模塊組成。(1)遠(yuǎn)程接入控制模塊。支持用戶通過(guò)局域網(wǎng)接入或互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程接入到虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行信息安全實(shí)驗(yàn)和攻防實(shí)驗(yàn)。(2)虛擬攻擊機(jī)云模塊。利用虛擬化技術(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)的攻擊方法,可以生成配置有不同攻擊和防護(hù)工具的Windows虛擬機(jī)和Linux虛擬機(jī)。(3)虛擬靶機(jī)云模塊。利用虛擬化技術(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)的攻擊方案,可以生成具有不同操作系統(tǒng)漏洞的虛擬靶機(jī)和具有應(yīng)用軟件漏洞的虛擬靶機(jī),根據(jù)靶機(jī)的防護(hù)方案,為靶機(jī)安裝了不同類型的防護(hù)軟件。(4)擴(kuò)展設(shè)備配置模塊。允許用戶為虛擬攻擊機(jī)云平臺(tái)配置防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)和安全審計(jì)系統(tǒng)等硬件設(shè)備,以構(gòu)建多樣化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。(5)監(jiān)控中心模塊。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)自動(dòng)捕獲平臺(tái)中的虛擬攻擊機(jī)和虛擬靶機(jī)流入和流出的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流,在實(shí)驗(yàn)完成后,局域網(wǎng)用戶或互聯(lián)網(wǎng)用戶可下載這些數(shù)據(jù)包信息以進(jìn)行分析。(6)管理中心模塊。添加和維護(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使用該平臺(tái)的賬號(hào);維護(hù)虛擬攻擊機(jī)和虛擬靶機(jī)的操作系統(tǒng)鏡像庫(kù)和攻擊軟件工具。(7)實(shí)驗(yàn)配置模塊。允許互聯(lián)網(wǎng)用戶和局域網(wǎng)用戶配置虛擬攻擊機(jī)和虛擬靶機(jī)的IP地址和虛擬網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等信息。(8)教學(xué)運(yùn)行管理模塊。具有信息、互動(dòng)交流、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、成績(jī)?cè)u(píng)定和成果展示等教學(xué)管理功能。
3基于Openstatck的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)方案
3.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。其中應(yīng)用服務(wù)器包括8臺(tái)DellR910,分別連接到交換機(jī)、第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)和第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)。第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)通過(guò)防火墻連接到交換機(jī)。防火墻是可選的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)設(shè)備,可以用其他網(wǎng)絡(luò)防護(hù)設(shè)備替代,或者直接連接交換機(jī)。使用防火墻是為了配置多樣化的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)環(huán)境。第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)中保存著具有操作系統(tǒng)漏洞和應(yīng)用軟件漏洞的操作系統(tǒng)鏡像文件,可以用來(lái)創(chuàng)建Windows或Linux虛擬靶機(jī)實(shí)例。第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)直接連接到交換機(jī),保存著已安裝攻擊工具的操作系統(tǒng)鏡像文件,利用這些鏡像文件可以創(chuàng)建出Windows或Linux虛擬攻擊機(jī)實(shí)例。互聯(lián)網(wǎng)用戶通過(guò)VPN網(wǎng)關(guān)、局域網(wǎng)用戶通過(guò)交換機(jī)連接到該虛擬仿真系統(tǒng)。
3.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是在云計(jì)算平臺(tái)開(kāi)源項(xiàng)目OpenStack基礎(chǔ)上構(gòu)建的,可以利用OpenStack實(shí)現(xiàn)類似于Am-azonEC2和S3的云基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)(見(jiàn)圖3)。構(gòu)建平臺(tái)主要用到OpenStack以下模塊的服務(wù):(1)Nova調(diào)派資源實(shí)例化虛擬機(jī);(2)Glance提供虛擬機(jī)實(shí)例化時(shí)需要的鏡像;(3)Network提供網(wǎng)絡(luò)連接;(4)Cinder提供外接的塊存儲(chǔ)服務(wù);(5)Ceilometer從以上與虛擬機(jī)相關(guān)的幾個(gè)服務(wù)中收集數(shù)據(jù),用于統(tǒng)計(jì)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、報(bào)警等;(6)Swift可以為Glance提供鏡像的存儲(chǔ)服務(wù),可以為Cinder提供卷的備份服務(wù)??刂品?wù)器和服務(wù)器節(jié)點(diǎn)都安裝了Ubuntu操作系統(tǒng);其中控制服務(wù)器還安裝了Network模塊,服務(wù)器節(jié)點(diǎn)安裝了Nova和Swift,其他幾個(gè)模塊也在平臺(tái)中得到了應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用控制服務(wù)器管理各個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn),根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)和第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)中的鏡像,建立虛擬靶機(jī)和虛擬攻擊機(jī)。虛擬靶機(jī)和虛擬攻擊機(jī)之間可以通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)連接,也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備連接,以此構(gòu)建出多樣化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
3.3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)維護(hù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)維護(hù)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖4所示。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)初始化時(shí),管理員維護(hù)賬號(hào)信息庫(kù),包括用戶名、口令和可以操作的實(shí)驗(yàn)類別,為賬號(hào)在第一和第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)中分配磁盤空間,指定用戶可以操作的實(shí)驗(yàn)類別。管理員維護(hù)第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)中的虛擬靶機(jī)Win-dows和Linux操作系統(tǒng)鏡像文件庫(kù),維護(hù)第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)中的虛擬攻擊機(jī)Windows和Linux操作系統(tǒng)鏡像文件庫(kù),同時(shí)維護(hù)在虛擬攻擊機(jī)實(shí)例上使用的攻擊工具和虛擬靶機(jī)實(shí)例上使用的漏洞庫(kù)資源。局域網(wǎng)用戶提供正確的用戶名和口令后直接連接到該虛擬仿真系統(tǒng);互聯(lián)網(wǎng)用戶通過(guò)VPN建立與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的連接。當(dāng)局域網(wǎng)用戶和互聯(lián)網(wǎng)用戶連接到該平臺(tái)后,可以使用管理員預(yù)先為其分配好的位于第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)和第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)上的磁盤空間。用戶根據(jù)實(shí)驗(yàn)類別,選擇虛擬攻擊機(jī)和虛擬靶機(jī)的鏡像文件,在屬于自己的磁盤空間內(nèi)創(chuàng)建虛擬攻擊機(jī)實(shí)例和虛擬靶機(jī)實(shí)例,配置虛擬攻擊機(jī)實(shí)例和虛擬靶機(jī)實(shí)例的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和DNS服務(wù)器,建立虛擬攻擊機(jī)實(shí)例和虛擬靶機(jī)實(shí)例之間的網(wǎng)絡(luò)連接,然后登錄到自己創(chuàng)建的虛擬靶機(jī)實(shí)例內(nèi),利用第一網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)上提供的具有安全漏洞的軟件配置虛擬靶機(jī)實(shí)例,使其具備被攻擊的條件。用戶登錄到自己創(chuàng)建的虛擬攻擊機(jī)實(shí)例內(nèi),利用第二網(wǎng)絡(luò)云存儲(chǔ)上提供的攻擊工具配置虛擬攻擊機(jī)實(shí)例使其具備攻擊能力。用戶可以自行在虛擬攻擊機(jī)實(shí)例上安裝其他攻擊工具,在虛擬靶機(jī)實(shí)例上安裝其他防護(hù)工具。為了真實(shí)地模擬復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,用戶可以為虛擬靶機(jī)實(shí)例配置防火墻,將虛擬靶機(jī)實(shí)例納入防火墻的安全防護(hù)范圍內(nèi)。用戶登錄到虛擬攻擊機(jī)防火墻的安全防護(hù)范圍內(nèi)和虛擬攻擊機(jī)實(shí)例內(nèi),利用所配置的攻擊工具對(duì)虛擬靶機(jī)實(shí)例發(fā)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攻擊。監(jiān)控中心模塊捕獲流經(jīng)虛擬攻擊機(jī)實(shí)例和虛擬靶機(jī)實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包,保存虛擬攻擊機(jī)實(shí)例和虛擬靶機(jī)實(shí)例的操作系統(tǒng)日志和相關(guān)軟件工具的日志。網(wǎng)絡(luò)用戶可隨時(shí)下載由監(jiān)控中心模塊捕獲的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包,以分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)完成后,監(jiān)控中心模塊會(huì)自動(dòng)監(jiān)控長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沒(méi)有活動(dòng)的虛擬攻擊機(jī)實(shí)例和虛擬靶機(jī)實(shí)例,將其關(guān)閉以釋放資源。
4實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用效果
4.1計(jì)算機(jī)信息安全與網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)一個(gè)高水平的信息安全與網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)室,使其成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)基地和人才培養(yǎng)基地,有利于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全的理論和實(shí)踐教學(xué),提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力[7]。長(zhǎng)春理工大學(xué)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)了有線網(wǎng)絡(luò)攻防模擬、病毒攻防等10個(gè)計(jì)算機(jī)信息安全與網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)?zāi)K(見(jiàn)圖5),近200個(gè)實(shí)驗(yàn)題目,為14門課程開(kāi)設(shè)了實(shí)驗(yàn)。
4.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用效果為了驗(yàn)證平臺(tái)的教學(xué)使用效果,對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程和網(wǎng)絡(luò)工程等3個(gè)專業(yè)6門課程的教學(xué)效果(使用平臺(tái)前后的課程平均分)進(jìn)行了對(duì)比(見(jiàn)圖6)。結(jié)果表明,使用該平臺(tái)的學(xué)生的平均成績(jī)要高于未使用的學(xué)生。
5結(jié)束語(yǔ)
本文提出了基于云計(jì)算和虛擬化的計(jì)算機(jī)信息安全與網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)方案,結(jié)合創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求,設(shè)計(jì)了滿足基礎(chǔ)性、探索性和研究性實(shí)驗(yàn)需求的實(shí)驗(yàn)體系。教學(xué)效果分析表明,該平臺(tái)教學(xué)效果良好。
作者:底曉強(qiáng) 張宇昕 趙建平 單位:長(zhǎng)春理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院
1破解開(kāi)機(jī)密碼的問(wèn)題
一種方法是在DOS提示符下,運(yùn)行DEBUG命令后輸入:-o7021回車,-o7120回車,-o7222回車,-Q。另一種方法就是放電法,放電要麻煩一些,需要打開(kāi)機(jī)箱,找到跳線放電,CMOS密碼就被徹底破解了。為了防止學(xué)生設(shè)CMOS密碼或改動(dòng)CMOS的硬件設(shè)置,造成計(jì)算機(jī)機(jī)器故障,管理老師應(yīng)預(yù)先設(shè)好CMOS密碼,設(shè)置方法:開(kāi)機(jī)后按下鍵盤上的“Delete”鍵進(jìn)入主板的CMOS界面,選擇SUPERVISORPASSWORD項(xiàng),然后回車,出現(xiàn)ENTERPASSWORD后,輸入密碼再回車,這時(shí)又出現(xiàn)CONFIRMPASSWORD,在其后再次輸入同一密碼,是對(duì)才輸入的密碼進(jìn)行校驗(yàn),選擇SAVE&EXITSETUP項(xiàng)回車,出現(xiàn)提示后按Y鍵再回車,以上設(shè)置的密碼即可生效。
2系統(tǒng)維護(hù)的問(wèn)題
高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房需要來(lái)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),因此,其安裝的教學(xué)軟件也相對(duì)較多,這樣就會(huì)使得計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)的工作量加大,系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間也會(huì)相應(yīng)的增長(zhǎng)。這就使得日常的維護(hù)工作變得更加的困難,而要想解決這種問(wèn)題可以從以下幾方面入手:
2.1硬件保護(hù)針對(duì)硬件保護(hù)需要安裝相應(yīng)的硬件保護(hù)卡,利用硬件保護(hù)卡對(duì)硬件進(jìn)行有效的防護(hù),減少病毒對(duì)硬件的破壞,同時(shí)也可以利用硬件保護(hù)卡對(duì)硬件中的系統(tǒng)文件和科研教學(xué)附加文件進(jìn)行有效的防護(hù)。在高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房中應(yīng)用硬件保護(hù)卡,不僅有效的減少了操作上的失誤,而且在一定程度上也防止了病毒對(duì)硬件的侵害,從而極大的提高了高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)的安全。就計(jì)算機(jī)硬盤來(lái)說(shuō),其一般分為C盤、D盤以及E盤這三個(gè)主要的硬件盤。其中C盤主要是系統(tǒng)盤,D盤主要是程序盤,而E盤則主要是數(shù)據(jù)盤。三個(gè)硬鍵盤構(gòu)成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件區(qū)。這三個(gè)硬件盤都對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行有著一定的影響,因此,需要對(duì)這三個(gè)硬件盤進(jìn)行有效的保護(hù)。采用硬盤保護(hù)卡來(lái)對(duì)C盤和D盤進(jìn)行有效的維護(hù),對(duì)兩個(gè)硬盤采取的是只讀保護(hù)模式,而對(duì)E盤進(jìn)行保護(hù)時(shí),可以將對(duì)E盤的讀寫權(quán)限進(jìn)行設(shè)置保護(hù)。對(duì)三個(gè)硬盤實(shí)施分離保護(hù),可以使得系統(tǒng)在出現(xiàn)問(wèn)題或者是系統(tǒng)崩潰時(shí),可以在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)硬盤的正常運(yùn)行。
2.2系統(tǒng)備份配置新機(jī)房時(shí),就要考慮系統(tǒng)受損時(shí)的恢復(fù),即制作系統(tǒng)備份,最常用的是運(yùn)用“GHOST”軟件。當(dāng)系統(tǒng)必須重裝時(shí),采用“克隆”專家“GHOST”是一種快速有效的方法,大概十分鐘左右,系統(tǒng)完全恢復(fù)??寺〖夹g(shù)是現(xiàn)代機(jī)房維護(hù)的得力工具,應(yīng)用克隆技術(shù)使機(jī)房管理的工作量大大降低,把安裝好系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和教學(xué)軟件后的硬盤作為母盤,以克隆的方法進(jìn)行硬盤復(fù)制,也可利用鏡像文件進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù),克隆如其名,快速而統(tǒng)一。針對(duì)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)的維護(hù),方法和手段是多方面的,在實(shí)際工作中,我們要針對(duì)學(xué)生和教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),結(jié)合多種方法,加強(qiáng)對(duì)機(jī)房系統(tǒng)的維護(hù)。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述,由于高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房的利用率逐漸提升,使得其硬件以及軟件都存在一定的問(wèn)題,要想有效保障計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)可以正常的運(yùn)行,就需要采取有效的措施,對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)進(jìn)行有效的維護(hù)。而隨著計(jì)算機(jī)軟件以及硬件的發(fā)展,高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題也會(huì)逐漸增多,因此,就需要相關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)人員不斷的學(xué)習(xí)新知識(shí),充分的利用各種新的維護(hù)手段,改善高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境,從而保障高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)房系統(tǒng)可以順利的應(yīng)用于教學(xué)中。
作者:郝榮 單位:山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院