計算機實驗教學(xué)研究

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計算機實驗教學(xué)篇1

0引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及計算機設(shè)備在各個領(lǐng)域中的廣泛運用，高校中各個專業(yè)的教學(xué)都和計算機產(chǎn)生了緊密的關(guān)聯(lián)，因此通過計算機實驗教學(xué)來提升學(xué)生的專業(yè)能力成為高校教學(xué)的關(guān)鍵部分[1]。所以，高校需要構(gòu)建計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)對計算機實驗教學(xué)進行管理，提升教學(xué)質(zhì)量，促進學(xué)生的全面發(fā)展。而云計算的出現(xiàn)，為高校計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)帶來新的構(gòu)建思路。

1云計算對高校計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)的支持

1.1云計算能夠降低計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計成本

以云計算為支撐的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)對于用戶端硬件設(shè)備的要求較低，用戶只需要擁有一臺能夠上網(wǎng)的終端設(shè)備，設(shè)備上安裝有瀏覽器，并且設(shè)備擁有進入互聯(lián)網(wǎng)的接口，就能夠像使用本計算機存儲的文件以及安裝的軟件一樣去使用計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)提供各種資源和服務(wù)[2]。這樣的使用方式使得計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計不需要投入過多的成本，同時也不需要不斷地更新硬件設(shè)備和軟件，進一步降低了設(shè)計成本。

1.2云計算能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲和訪問

基于云計算的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)能夠為用戶提供巨大的存儲空間，這就為計算機實驗教學(xué)存儲學(xué)生進行實驗所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)提供了巨大的空間。同時，不管是學(xué)生在實驗過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還是在實驗完成后得出的最終實驗結(jié)果，學(xué)生都能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)存儲于云端，并且這些數(shù)據(jù)也可以永久性地存在在云端中，這樣在學(xué)生下次進行實驗時就能夠從云端下載數(shù)據(jù)繼續(xù)完成實驗，或者學(xué)生可以在其他設(shè)備上查看數(shù)據(jù)和繼續(xù)進行實驗[3]。這樣不僅能夠幫助學(xué)生對自己的實驗進行總結(jié)以及評價，還能夠幫助教師對學(xué)生的實驗進行指導(dǎo)。另外，云端存儲還能夠為學(xué)生提供自由訪問實驗數(shù)據(jù)的功能，改變了以往高校為了保護計算機而在計算機上安裝還原卡導(dǎo)致學(xué)生實驗數(shù)據(jù)無法存儲的問題，這樣能夠大大激發(fā)學(xué)生進行實驗的興趣。

1.3云計算能夠減輕實驗室的維護壓力和實現(xiàn)資源共享

云平臺能夠提供軟件、基礎(chǔ)設(shè)施以及平臺3個方面的服務(wù)，所以實驗室中的軟件更新和維護是由云平臺提供，基礎(chǔ)設(shè)施維護也是由云平臺提供，平臺的更新也是由云平臺提供，因此基于云計算的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)并不需要不斷對基礎(chǔ)設(shè)施進行維護，同時也不需要對軟件進行不斷更新。這樣減輕了高校計算機實驗室對硬件和軟件進行維護和更新的壓力。另外，基于云計算的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)資源共享，這是因為所有教學(xué)資源中的信息資源都能夠存儲在云端。

2云計算下高校計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的可行性分析

在云計算下進行計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，其可行性可以從3個方面進行分析，分別是操作方面的可行性、技術(shù)方面的可行性以及經(jīng)濟方面的可行性。

2.1操作方面的可行性

在操作方面，隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展，以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)進行管理的方式已經(jīng)在很多領(lǐng)域和行業(yè)中得到應(yīng)用。對于計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計來說，其設(shè)計過程不僅僅是要實現(xiàn)一種程序的運行，還要實現(xiàn)開發(fā)出能夠滿足不同需求的功能。而數(shù)據(jù)庫技術(shù)能夠為實現(xiàn)關(guān)于教學(xué)管理系統(tǒng)整體設(shè)計的過程、方法等進行全面分析提供支撐，同時還能夠不斷完善系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)在數(shù)據(jù)方面的各種需求。

2.2技術(shù)方面的可行性

首先，在數(shù)據(jù)庫方面，MySQL數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、修改、增加以及刪除等操作，有著穩(wěn)定的數(shù)據(jù)處理能力，并且數(shù)據(jù)庫技術(shù)還處于不斷發(fā)展的過程中，因此在之后的發(fā)展過程中能夠促使系統(tǒng)在這一方面的功能得到不斷完善[4]。其次，在設(shè)計環(huán)境方面，軟件環(huán)境可以使用B/S的架構(gòu)模型，這樣用戶并不需要下載專門的客戶端，只需要在瀏覽器上打開即可使用。在硬件環(huán)境方面，計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計只需要在普通的計算機上就可以完成。云環(huán)境方面采用hadoop就可以在計算機上搭建云平臺。再次，在服務(wù)器方面，Linux和Windows兩者均可。最后，在開發(fā)技術(shù)方面，HTML、CSS、MySQL、Tomcat、hadoop等均可進行開發(fā)。

2.3經(jīng)濟方面的可行性

計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)主要是對計算機實驗教學(xué)進行管理，在系統(tǒng)開發(fā)的過程中除了需要投入大量時間和人力以外，還需要一定的資金投入。但是在開放過程中，所需要的任何軟件都可以在網(wǎng)絡(luò)上免費下載，并且整個系統(tǒng)只需要少量的服務(wù)器就可以支撐。另外，整個系統(tǒng)操作簡單，相關(guān)設(shè)備費用支出較少，因此從經(jīng)濟效益來看，計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計是可行的。

3云計算下計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1云平臺架構(gòu)設(shè)計

在云平臺架構(gòu)設(shè)計方面，可以以云計算分層思想為指導(dǎo)，通過分布式存儲、虛擬化技術(shù)等實現(xiàn)對軟件和硬件資源的高效管理，其核心架構(gòu)可以分為4層，分別是基礎(chǔ)設(shè)施層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層以及應(yīng)用層。其中，基礎(chǔ)設(shè)施層是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是保障本系統(tǒng)發(fā)揮出其功能的支撐。因此在本層使用了云計算虛擬化技術(shù)，在Windows下構(gòu)建了服務(wù)器集群，以此對所有設(shè)施進行統(tǒng)一管理?；A(chǔ)管理層主要部署了Hadoop系統(tǒng)，構(gòu)建了偽分布式云環(huán)境。在這一環(huán)境中，hadoop中的每一個組件能夠擁有獨立的虛擬機，并且能夠通信。應(yīng)用接口層主要在安裝hadoop時進行配置，實現(xiàn)了和hadoop平臺相連。應(yīng)用層主要安裝和部署計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)ζ匠５墓ぷ鬟M行管理，并且該層提供給用戶的頁面只需要瀏覽器就可以打開和操作，方便快捷。

3.2軟件架構(gòu)設(shè)計

計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)可以采用B/S架構(gòu)，這樣獲得的云平臺架構(gòu)較合理。同時，B/S架構(gòu)在前端只是實現(xiàn)極少的事務(wù)邏輯，大部分還是在服務(wù)器中實現(xiàn)，因此B/S符合云平臺的構(gòu)建原則。對于B/S架構(gòu)設(shè)計主要從3個層次進行設(shè)計，分別是表示層、業(yè)務(wù)層以及持久層。其中，表示層是用戶直接操作的層級，因此該層需要設(shè)計數(shù)據(jù)收集、錄入、展示的功能，從而能夠響應(yīng)用戶的請求，并且進行處理。業(yè)務(wù)層是邏輯層，是整個程序的大腦，因此需要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息進行驗證的功能，從而對用戶的業(yè)務(wù)流程進行建模，提供靈活的管理機制，并且對將出現(xiàn)的錯誤信息進行反饋。持久層和數(shù)據(jù)庫相連，容易失控，其主要的作用是建立和數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的添加、查詢以及修改等操作等。

3.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計主要分為數(shù)據(jù)表概念設(shè)計和數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先，在數(shù)據(jù)表概念設(shè)計方面，整個數(shù)據(jù)庫主要包含以下幾個表格：一是用戶信息表；二是學(xué)生課程表；三是教師信息表；四是實驗項目表；五是管理人員信息表；六是實驗信息表；七是書籍信息表等；八是實驗室設(shè)備信息表；九是項目任務(wù)分配表。除上述信息表以外，還包括了其他一些信息表。其次，在數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，主要是將各種信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫能夠識別和處理的數(shù)據(jù)模型[5]。具體來說就是得出各種數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，比如在用戶信息表中，將用戶的ID設(shè)置為主鍵，其他設(shè)置為空；再比如在實驗室信息表中，將ID設(shè)置為主鍵，其余設(shè)置為空；在學(xué)生課程表中，將ID設(shè)置為主鍵，其余設(shè)置為空。

4計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)功能設(shè)計

在該系統(tǒng)中主要設(shè)計了以下幾個功能，分別是查詢功能、日程記錄功能、群件管理功能、報修功能以及其他功能。

4.1查詢功能和存儲功能的設(shè)計

基于元計算的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)⒏咝Ｖ兴袑W(xué)生實驗之后的數(shù)據(jù)以及相互交流之后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲到云端，擺脫了傳統(tǒng)的存儲工具，比如本地計算機、硬盤、U盤等，從而擺脫了傳統(tǒng)的存儲模式。云存儲能夠?qū)⒏鞣N數(shù)據(jù)信息存儲在云端服務(wù)器，其中的云查詢功能能夠幫助所有師生通過各種終端，如手機、電腦、掌上電腦等隨時隨地查詢自身所需要的數(shù)據(jù)信息，同時還能夠隨時隨地搜索符合自身需求的實驗資源。

4.2記錄功能的設(shè)計

日程記錄功能能夠幫助所有教師和學(xué)生通過不同終端查詢?nèi)諝v、課程以及課程開展日期等內(nèi)容，為所有教師和學(xué)生充分結(jié)合自身實際情況來開展實驗教學(xué)或者實驗室預(yù)約活動提供更多的便利[6]。通過日程記錄功能還能夠補充傳統(tǒng)日程管理中查詢、修改等方面的不足。另外，便簽記錄功能還能夠幫助學(xué)生更好地進行學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生本身對于實驗課程的意見、建議以及一些見解都需要存儲到本地計算機中，這樣不可避免地會出現(xiàn)數(shù)據(jù)遺失的情況。而便簽記錄功能能夠?qū)崿F(xiàn)即時記錄，學(xué)生只需要通過手機等終端就可以從云端看到自己所存儲的信息，并且還能夠在遠端建立起關(guān)于這些信息的文檔。

4.3管理功能的設(shè)計

在管理功能中，群件功能可以實現(xiàn)網(wǎng)頁的生成、評論管理、附件上傳以及信息共享等功能。教師和學(xué)生可以通過該功能將自己對教學(xué)效果的評論發(fā)布在云端或者是將自身擁有的信息資源共享到云端，促使其他人也可以分享這些資源。報修功能可以促使學(xué)生在進行實驗課過程中或者是完成實驗課程之后通過手機等終端設(shè)備將相關(guān)計算機等設(shè)備出現(xiàn)的問題傳輸?shù)皆贫耍@樣設(shè)備維護人員就可以通過云端及時了解出現(xiàn)的問題，從而對相關(guān)設(shè)備進行維修。這樣就可以更好地解決在傳統(tǒng)計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)中出現(xiàn)的記錄不清晰、維修記錄丟失以及維修不能夠滿足需求等問題，從而提升工作效率。

4.4其他功能的設(shè)計

首先，設(shè)計人員管理功能能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)生、教師、課程、實驗項目等方面的管理，比如系統(tǒng)管理員可以修改學(xué)生、教師、課程等的信息，并且將信息在云端更新，促使學(xué)生和教師在第一時間收到消息，提前做出改變。同時，人員管理功能還能夠?qū)崿F(xiàn)教師實驗預(yù)約、信息驗證、作業(yè)批改等[7]。在學(xué)生方面可以實現(xiàn)實驗預(yù)約、實驗分析以及實驗效果查詢等功能。其次，在實驗預(yù)約功能方面，教師和學(xué)生可以通過自己的ID、實驗課程編號、實驗課程申請時間等來實現(xiàn)預(yù)約。同時，計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)約的信息對不同的實驗課程進行合理安排，對其中存在的課程沖突進行處理，并且及時告知相關(guān)教師和學(xué)生。另外，在預(yù)約之后，如果教師以及學(xué)生的實際情況出現(xiàn)變化，還可以及時取消預(yù)約。

5結(jié)語

對于高校來說，建設(shè)基于云計算的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前高校重要的內(nèi)容之一。在傳統(tǒng)計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)中，不僅需要以高投入來解決實驗室管理的難題，還需要通過人力來盡量保存師生存儲的數(shù)據(jù)，大大增加了實驗運行成本。而以云計算為基礎(chǔ)的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)不僅能夠降低投入成本，還能夠為師生提供巨大的存儲空間以及更強大的計算能力。因此，我國高校需要構(gòu)建以云計算為基礎(chǔ)的計算機實驗教學(xué)系統(tǒng)，以此來提高高校計算機實驗教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

作者:崔家敏 單位:鄭州財經(jīng)學(xué)院

計算機實驗教學(xué)篇2

0引言

傳統(tǒng)時代的智慧教育通常是用一套公眾接受的帶有真理性質(zhì)的思維模式來啟發(fā)和教育學(xué)生。進入信息化時代，人們對智慧教育的認識又發(fā)生了改變：智慧教育是一種通過信息技術(shù)來改革傳統(tǒng)教育各個方面，目的在于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力、批判思維能力、問題解決能力等高階思維能力，即發(fā)展學(xué)習(xí)者的智慧[1]。信息時代的智慧教育是利用現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，來改進或完善傳統(tǒng)教育的缺陷，通過對教育的不斷優(yōu)化來培養(yǎng)學(xué)習(xí)者終生學(xué)習(xí)的能力和發(fā)展學(xué)習(xí)者的智慧。智慧實驗是智慧教育的一個分支。云計算作為分布式計算的一種，其在教育領(lǐng)域的遷移稱為“教育云”[2]。國外研究者在2009年前后開始關(guān)注教育云[3]。根據(jù)國家十二五規(guī)劃《素質(zhì)教育云平臺》的要求，各個地區(qū)涌現(xiàn)出了諸多教育云的教學(xué)應(yīng)用案例[4]。例如，2014年5月，重慶市召開了教育“云課堂”項目應(yīng)用推進工作研討會，會上展示了教育云課堂教師講授與同學(xué)學(xué)習(xí)和互動的整個過程，整堂課利用云平臺+微課+PPT來呈現(xiàn)，學(xué)生在課堂上利用平板電腦學(xué)習(xí)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的共享。明確感受到了實驗教育云未來發(fā)展的強勁趨勢及學(xué)校自身發(fā)展的需要和辦學(xué)定位，我?！L春工業(yè)大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院的科研團隊結(jié)合學(xué)院自身需要研發(fā)了實驗教育云平臺。

1實驗教育云平臺的功能設(shè)計、架構(gòu)設(shè)計及實現(xiàn)

1.1實驗教育云平臺的功能設(shè)計

實驗教育云平臺功能模塊主要包含系統(tǒng)管理模塊、實驗教學(xué)管理模塊和實驗進度管理模塊。系統(tǒng)管理模塊包括班級管理、權(quán)限管理、課程管理和鏡像管理子模塊。班級管理子模塊主要是系統(tǒng)管理級以班級為單位導(dǎo)入學(xué)生的姓名、學(xué)號和密碼。權(quán)限管理子模塊是系統(tǒng)管理者為實驗教師和學(xué)生分配不同的使用權(quán)限。課程管理子模塊為教師分配本學(xué)期的實驗課程。鏡像管理子模塊為不同的實驗課程分配不同的實驗環(huán)境。實驗教學(xué)管理模塊主要是教師進行實驗教學(xué)的管理，包括教師上傳實驗指導(dǎo)書，課前布置每堂課使用的實驗環(huán)境。教師可以查詢學(xué)生的實驗報告完成情況，并對學(xué)生的實驗相擬度進行查詢，并最終給出學(xué)生的實驗成績。實驗進度管理模塊的操作者是學(xué)生。首先學(xué)生完成實驗教育云平臺的登錄，然后根據(jù)實驗指導(dǎo)書的實驗內(nèi)容對實驗環(huán)境進行實際操作或程序設(shè)計，完成實驗內(nèi)容后截圖并提交實驗報告，最后由教師給出實驗成績后，學(xué)生在學(xué)生端查詢實驗成績。實驗教育云平臺的功能設(shè)計如圖1所示。

1.2實驗教育云平臺的架構(gòu)設(shè)計

在圖2中，Web服務(wù)器的主要功能是通過互聯(lián)網(wǎng)接入Web服務(wù)，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)將虛擬實驗環(huán)境移植到Web頁面和生成動態(tài)網(wǎng)頁[5]，這樣使用者就通過虛擬生成的實驗環(huán)境進行實驗操作。將多個Web服務(wù)器組成了云端Web客戶群。應(yīng)用服務(wù)器端主要負責(zé)數(shù)據(jù)采集，并對采集后的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)的結(jié)果傳送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行保存，同時將處理結(jié)果通過Web傳送到Web服務(wù)器端。由于此可，這種B/S結(jié)構(gòu)極大地簡輕了云端Web服務(wù)器的工作負荷，只需安裝Web瀏覽器作為云端的運行平臺同時只負責(zé)一小部分的人機交互的業(yè)務(wù)邏輯處理工作，主要的業(yè)務(wù)邏輯處理工作由服務(wù)器群實現(xiàn)。所以這種“瘦客戶端/胖服務(wù)器”模式易于后臺管理和維護，并具有良好的穩(wěn)定性、魯棒性和可擴展性。

1.3實驗教育云平臺的實現(xiàn)

按照實驗教育云平臺的功能設(shè)計與架構(gòu)設(shè)計，其教育云平臺的實現(xiàn)如圖3所示。圖3的左側(cè)為學(xué)生的實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容，圖的右側(cè)為R語言的實驗環(huán)境。學(xué)生提交實驗報告后，教師可以在后臺查詢實驗報告提交情況和錄入實驗成績。

2結(jié)束語

本文介紹的實驗教育云平臺可以實現(xiàn)各類程序設(shè)計語言實驗環(huán)境的在線布署，該實驗教育云平臺自2019年9月對在校師生提供云在線實驗教學(xué)服務(wù)。至今，實驗教育云平臺所支持的在線實驗課程主要有C語言程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、R語言編程技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、編譯原理、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計和LINUX程序設(shè)計等。該實驗教育云平臺為我校計算機科學(xué)與工程學(xué)院的近千位師生提供服務(wù)，其實驗教學(xué)示范作用顯著，并在師生中取得了良好的教學(xué)評價。我們還將在平臺的兼容性和可擴展性方面進行改進，使該平臺能夠與時俱進，適合不斷發(fā)展和變化的教學(xué)需要。

作者:孫慧然 應(yīng)紅霞 王紅梅 單位:長春工業(yè)大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院

計算機實驗教學(xué)篇3

0引言

在信息時代，各行各業(yè)的發(fā)展都離不開計算機，所以計算機人才在社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，培養(yǎng)能夠滿足企業(yè)需求的應(yīng)用型人才迫在眉睫。因此，高校在展開計算機專業(yè)教學(xué)時，應(yīng)重點培養(yǎng)學(xué)生的實操能力，這就意味著高校需要引入符合時代特征的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時，幫助學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識。在設(shè)計實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺時，應(yīng)遵循實用性、安全性、可拓展性等原則，為提高教學(xué)質(zhì)量提供硬件支持。

1高校計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計思路

在高校設(shè)計計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的過程中，應(yīng)密切結(jié)合教學(xué)實際設(shè)計內(nèi)容、功能。網(wǎng)絡(luò)平臺內(nèi)容主要包含管理功能、客戶端、文件解析等，在實際設(shè)計時可從以下幾方面入手[1]。第一，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)平臺時應(yīng)遵循實用性、安全性、可拓展性等原則。實用性是指該平臺需要合理有效整合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，為后續(xù)師生提供高效服務(wù)，比如便于教師錄入成績、方便學(xué)生查詢成績等。安全性是指擁有網(wǎng)絡(luò)權(quán)限的用戶才可進入網(wǎng)絡(luò)平臺，確保平臺中的數(shù)據(jù)不被泄露?？赏卣剐允侵妇W(wǎng)絡(luò)平臺如果要添加新功能或新軟件就需要擁有較強的動態(tài)調(diào)整能力，才能滿足學(xué)習(xí)需求。第二，應(yīng)對平臺中的學(xué)生信息、教師信息、功能等予以確定，從而生成用戶角色與功能模塊，在該部分確定好后才可以生成數(shù)據(jù)庫，并按照網(wǎng)絡(luò)平臺實用性、可拓展性等原則加以構(gòu)建。第三，要優(yōu)先考慮平臺客戶端中的模擬器安裝情況，了解其他平臺軟件的檢測原理，與本平臺模擬器實際情況充分融合明確最終的模擬器檢測方式。之后，在計算機實驗中會產(chǎn)生相關(guān)參數(shù)，需要將參數(shù)統(tǒng)一提取、儲存。針對平臺客戶端中傳輸過來的結(jié)果文件特征予以分析，才能確定正確的參數(shù)提取方法。第四，結(jié)合計算機專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況明確數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法。

2高校計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的具體設(shè)計

2.1總體設(shè)計

在對計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺進行總體設(shè)計時，可以分成實驗管理系統(tǒng)和教學(xué)管理系統(tǒng)。實驗管理系統(tǒng)的功能包括實驗介紹、作業(yè)管理、文件解析等，可以方便學(xué)生展開學(xué)習(xí)。教學(xué)管理系統(tǒng)的功能包括課程安排、成績管理、用戶管理和留言管理，教師可以在該模塊中安排課程內(nèi)容，并對學(xué)生信息實施高效管理，引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)[2]。具體模塊如圖1所示。不同模塊的功能也不同，但都必須按照規(guī)范進行設(shè)計，確保最終設(shè)計出來的網(wǎng)絡(luò)平臺可以發(fā)揮作用。

2.2子系統(tǒng)設(shè)計

在對實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的總體架構(gòu)進行設(shè)計的基礎(chǔ)上，需要對子系統(tǒng)進行設(shè)計，從而使子系統(tǒng)充分發(fā)揮作用。可將網(wǎng)絡(luò)平臺的子系統(tǒng)分成5部分。（1）學(xué)籍管理系統(tǒng)。在對該系統(tǒng)進行設(shè)計時，要確保系統(tǒng)功能的完善性。學(xué)生可在該系統(tǒng)中輸入名字等身份信息后能夠查詢到對應(yīng)的學(xué)籍信息，也可以根據(jù)需要修改登錄密碼。（2）成績管理系統(tǒng)。管理人員通過該系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生成績進行記錄、保存、統(tǒng)計、查詢等操作。在這些功能中，教師與學(xué)生可以獲得的權(quán)限只有成績查詢，其他功能只由管理人員才能使用。（3）實驗管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)擁有文件下載、文件上傳、課程內(nèi)容介紹、文件解析等功能。在眾多功能中，教師可以對文件進行上傳、下載以及查詢等操作，同樣學(xué)生也擁有這些權(quán)限。教師也可以通過該系統(tǒng)查詢教學(xué)地點、時間及班級信息。（4）課程安排系統(tǒng)。該系統(tǒng)是圍繞計算機實驗課程展開設(shè)計的，包含教師列表獲取、計算機課程具體安排以及課程內(nèi)容查詢等。師生只能查詢計算機實驗課程內(nèi)容，其他功能只有管理員才能使用。學(xué)生進入系統(tǒng)后能夠查詢計算機實驗課程的上課地點、上課時間、任課教師等信息。（5）留言管理系統(tǒng)[3]。教師與學(xué)生可以在該系統(tǒng)中進行發(fā)言和回復(fù)操作，而管理員則需要對系統(tǒng)中的留言加以審核，在具體設(shè)計過程中，要將新建、刪除、查詢權(quán)限賦予學(xué)生，而教師群體只擁有查詢和回復(fù)留言的權(quán)限。

2.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫在計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺中占據(jù)重要地位，其設(shè)計效果關(guān)乎著整個平臺是否可以高效運作，因此這也意味著在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時應(yīng)確保設(shè)計的科學(xué)性與完善性。完善性主要是指數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)參數(shù)是否可靠、真實，可用來衡量數(shù)參數(shù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)庫設(shè)計內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)設(shè)計與庫表。首先，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上可以分別從定義、實體、參考等領(lǐng)域判斷數(shù)據(jù)參數(shù)是否完整，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時應(yīng)確保內(nèi)部數(shù)據(jù)是精確的。結(jié)合實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計需求，平臺系統(tǒng)應(yīng)擁有留言管理、成績管理、計算實驗課程管理等功能，所以數(shù)據(jù)庫也應(yīng)對這些系統(tǒng)功能中的數(shù)據(jù)予以收集、處理與儲存，為網(wǎng)絡(luò)平臺運行提供依據(jù)。其次，在對數(shù)據(jù)庫表進行設(shè)計時，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺需求可建立對應(yīng)的庫表，比如教師與學(xué)生信息庫表、留言信息庫表、成績信息庫表等。其中，學(xué)生信息庫表主要用來記錄學(xué)生的姓名、身份證號、用戶名、權(quán)限級別等學(xué)籍信息。教師信息庫表主要用來記錄教師的職工編號、密碼等身份信息。留言信息庫表中可以顯示留言時間、主題、學(xué)生學(xué)號等信息。成績信息庫表則用來記錄學(xué)生的計算機實驗課程成績，如課堂表現(xiàn)、出勤次數(shù)、實驗學(xué)習(xí)成績等。另外，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫時還應(yīng)重點關(guān)注數(shù)據(jù)庫的安全性，可以采用相應(yīng)的安全管理措施保障數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息安全，例如通過密鑰對特殊信息進行加密[4]。

3高校計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的實現(xiàn)

3.1硬件設(shè)備支持

在將計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的系統(tǒng)功能設(shè)計完后，要想實現(xiàn)平臺運行，就需要引入硬件設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建主要依賴于網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計完成后的網(wǎng)絡(luò)平臺既可以在高校中運行，又可以通過遠程認證進入平臺內(nèi)部，基于此可以使用PC機作為網(wǎng)絡(luò)終端。與此同時，還可以融入RCMS設(shè)備。通過該設(shè)備可以識別防火墻、路由器等，對整個網(wǎng)絡(luò)平臺加以監(jiān)視管理。在計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺中存在多組實驗臺，每組實驗臺都會配備RCMS設(shè)備，而設(shè)備與實驗臺中的所有設(shè)施相連接。由于是和實驗臺設(shè)施console口相連的，所以PC端可以訪問任何設(shè)備，且不用反復(fù)切換console口，只需要線上操作即可。在融入RCMS設(shè)備后，可以在實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺中生成用戶界面，學(xué)生與教師可以根據(jù)需要選擇相對應(yīng)的圖標進入功能。如果一個實驗臺中有多名學(xué)生在做實驗，那么圖標中也會有對應(yīng)顯示，便于學(xué)生選擇與教師管理。在上一組學(xué)生實驗完成后可以點擊清除功能，使上一組學(xué)生的實驗結(jié)果全部清空，便于下組學(xué)生進行操作。當(dāng)實驗操作結(jié)束后，教師可以利用實驗管理模塊的結(jié)果統(tǒng)計功能統(tǒng)一查詢學(xué)生的實驗成績。為了方便學(xué)生在平臺內(nèi)展開實驗操作，還需要在實驗管理模塊中應(yīng)用ActiveX控件，該控件具有體積小、安裝簡單等優(yōu)勢，學(xué)生也可以完成安裝。在安裝該控件的基礎(chǔ)上，學(xué)生在點擊進入實驗后界面就會通過插件自動檢測PacketTracer[5]。如果沒有檢測到插件，那么就會在界面彈出對話框以警告用戶，用戶必須遵守規(guī)范安裝PacketTracer后才可順利進入實驗操作界面。如果插件檢測到系統(tǒng)已經(jīng)安裝了PacketTracer，就不會向用戶發(fā)出警告，會直接進入操作界面，學(xué)生可完成對應(yīng)的實驗操作。

3.2技術(shù)支持

在互聯(lián)網(wǎng)背景下實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的重要前提就是TCP/IP協(xié)議，對于計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺中的眾多功能來說，要想發(fā)揮功能作用就必須引入TCP/IP協(xié)議。當(dāng)實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺運行時，學(xué)生能夠在熟悉協(xié)議字段的前提下對各數(shù)據(jù)庫表加以編輯，并從相關(guān)數(shù)據(jù)編輯過程中對協(xié)議加以理解與掌握，這對于計算機專業(yè)的學(xué)生來說較為重要。通過TCP/IP協(xié)議可以將計算機專業(yè)理論知識加以實踐，學(xué)生通過實際操作加深理論知識印象，并從中培養(yǎng)解決問題的能力，為將來就業(yè)提供有力保障。而且，實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計目的就是提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，而TCP/IP協(xié)議的引入不僅有利于充分發(fā)揮教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺作用，還能提高教學(xué)質(zhì)量。

3.3實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺測試

實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺測試需要分別從實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的性能、功能兩方面展開測試。在對性能進行測試時，可對平臺展開試運行，將平臺置于高負壓狀態(tài)下觀察各項指標是否符合設(shè)計標準。如果符合就說明該平臺能夠滿足計算機專業(yè)的教學(xué)需求，如果指標未達標，那么就需要加以優(yōu)化，直至滿足標準為止。在對平臺功能進行測試時，需要對學(xué)生、教師及管理員進行多次測試，測試內(nèi)容包含權(quán)限、用戶連接、功能等。

4結(jié)語

綜上所述，計算機實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺可分為實驗管理、教學(xué)管理系統(tǒng)兩大模塊，功能主要涵蓋學(xué)籍管理、成績管理、實驗管理、課程安排及留言管理。為確保平臺功能得以充分發(fā)揮，需要融入PC機、RCMS設(shè)備、ActiveX控件以及TCP/IP協(xié)議，以此來輔助計算機實驗教學(xué)高效開展。

作者:鄭偉 單位:南陽師范學(xué)院計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院