時間：2022-03-12 07:36:01
導語：在操作系統實驗報告的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
實驗名稱
要用最簡練的語言反映實驗的內容。如驗證某程序、定律、算法，可寫成“驗證×××”;分析×××。
學生姓名、學號、及合作者
實驗日期和地點(年、月、日)
實驗目的
目的要明確，在理論上驗證定理、公式、算法，并使實驗者獲得深刻和系統的理解，在實踐上，掌握使用實驗設備的技能技巧和程序的調試方法。一般需說明是驗證型實驗還是設計型實驗，是創新型實驗還是綜合型實驗。
實驗原理
在此闡述實驗相關的主要原理。
實驗內容
這是實驗報告極其重要的內容。要抓住重點，可以從理論和實踐兩個方面考慮。這部分要寫明依據何種原理、定律算法、或操作方法進行實驗。詳細理論計算過程。
實驗步驟
只寫主要操作步驟，不要照抄實習指導，要簡明扼要。還應該畫出實驗流程圖(實驗裝置的結構示意圖)，再配以相應的文字說明，這樣既可以節省許多文字說明，又能使實驗報告簡明扼要，清楚明白。
實驗結果
實驗現象的描述，實驗數據的處理等。原始資料應附在本次實驗主要操作者的實驗報告上，同組的合作者要復制原始資料。
對于實驗結果的表述，一般有三種方法：
1. 文字敘述： 根據實驗目的將原始資料系統化、條理化，用準確的專業術語客觀地描述實驗現象和結果，要有時間順序以及各項指標在時間上的關系。
2. 圖表： 用表格或坐標圖的方式使實驗結果突出、清晰，便于相互比較，尤其適合于分組較多，且各組觀察指標一致的實驗，使組間異同一目了然。每一圖表應有表目和計量單位，應說明一定的中心問題。
3. 曲線圖
在實驗報告中，可任選其中一種或幾種方法并用，以獲得效果。
討論
根據相關的理論知識對所得到的實驗結果進行解釋和分析。如果所得到的實驗結果和預期的結果一致，那么它可以驗證什么理論?實驗結果有什么意義?說明了什么問題?這些是實驗報告應該討論的。但是,不能用已知的理論或生活經驗硬套在實驗結果上;更不能由于所得到的實驗結果與預期的結果或理論不符而隨意取舍甚至修改實驗結果，這時應該分析其異常的可能原因。如果本次實驗失敗了，應找出失敗的原因及以后實驗應注意的事項。不要簡單地復述課本上的理論而缺乏自己主動思考的內容。
另外，也可以寫一些本次實驗的心得以及提出一些問題或建議等。
結論
結論不是具體實驗結果的再次羅列，也不是對今后研究的展望，而是針對這一實驗所能驗證的概念、原則或理論的簡明總結，是從實驗結果中歸納出的一般性、概括性的判斷,要簡練、準確、嚴謹、客觀。
20xx實驗報告范文
一、實驗目的及要求：
本實例是要創建邊框為1像素的表格。
二、儀器用具
1、生均一臺多媒體電腦，組建內部局域網，并且接入國際互聯網。
2、安裝windows xp操作系統;建立iis服務器環境，支持asp。
3、安裝網頁三劍客(dreamweaver mx;flash mx;fireworks mx)等網頁設計軟件;
4、安裝acdsee、photoshop等圖形處理與制作軟件;
5、其他一些動畫與圖形處理或制作軟件。
三、實驗原理
創建邊框為1像素的表格。
四、實驗方法與步驟
1) 在文檔中，單擊表格“”按鈕，在對話框中將“單元格間距”設置為“1”。
2) 選中插入的表格，將“背景顏色”設置為“黑色”(#0000000)。
3) 在表格中選中所有的單元格，在“屬性”面版中將“背景顏色”設置為“白色”(#ffffff)。
4) 設置完畢，保存頁面，按下“f12”鍵預覽。
五、實驗結果
關鍵詞：操作系統；教學改革；多元化方法；多元化評價
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 論文編號：1674-2117（2015）10-0093-03
操作系統是計算機中最大的系統軟件，管理著計算機系統中的所有硬件和軟件，內容龐雜，涉及面廣。“操作系統”課程主要介紹操作系統的基本原理和實現技術，涉及計算機硬件、程序設計語言、數據結構和計算方法等領域和內容。該課程同時是計算機及相關學科的核心課程，亦是考研的專業課之一，其重要性毋庸置疑。
“操作系統”課程的特點是理論性較強，內容抽象，課堂上所講的原理和實際中使用的操作系統并不一致，學生學習的積極性往往不高。課程實施中傳統的教學方法是以課堂講授為主，內容比較陳舊，實驗學時偏少。上述情況明顯影響了以往課程實施的效果和質量。基于上述問題，筆者在“操作系統”課程教學中從分析教學現狀入手，通過多元化的教學方法、教學手段、實踐教學以及評價方式等對課程教學進行探索和改進，以期取得良好的教學效果。
以往教學中存在的問題
1.課程理論性強，學生學習興趣不高
由于操作系統原理的自身特點，課程教學中概念抽象，應用性不強。學習效果不像高級語言或應用軟件學習那樣立竿見影，部分學生感覺學習操作系統沒有實際用處。學生學完課程只是掌握了操作系統的一些概念和原理，這些原理沒有和現實使用的操作系統聯系起來。
2.課程內容陳舊，教學手段單一
“操作系統”課程以介紹操作系統原理為主，內容遠落后于該領域最新的研究成果，教材內容也沒有與時俱進。雖然近年來也出版了不少操作系統教材，但是大部分仍然側重理論講解和知識點描述，忽視與實際操作系統的結合。理論與實踐明顯脫節。隨著多媒體教學的普及，每節課的信息量增多了，但是教學過程仍然是以教師為主，教師以填鴨的方式灌輸理論知識，教學過程中缺乏與學生的互動和討論。課堂氣氛沉悶，教學質量大打折扣。
3.實踐環節薄弱，學業評價方式單一
“操作系統”課程理論性較強，實踐課時自然成為“操作系統”課程教學的重要組成部分。但是在以往的課程實施中，實踐課時明顯偏少。對于學生而言，往往Linux系統剛剛熟悉不久，實踐課也就接近了尾聲，教學效果不盡如人意。另外，以往的課程評價方式較為單一，期末成績占很大的比重，部分學生平時不努力，考前搞突擊，嚴重影響了教學效果。
課程教學改革的方法與措施
1.優化教學內容
鑒于有限的課時，在課程實施中適當刪減教材中的內容，增加主要內容和重點內容的實例分析，如目前流行的操作系統相對應的功能是如何實現的。操作系統是計算機的管理者，要站在管理者的角度去理解操作系統。要緊跟操作系統發展趨勢，與時俱進地介紹與操作系統相關的新技術，激發學生的學習熱情。同時，可以借助課件制作的軟件，將一些算法和流程以動畫的形式呈現，讓學生更加直觀地理解相關知識點。
2.采用多元化的教學方法，激發學生的學習熱情
在教學過程中堅持“以教師為主導，以學生為主體”的教學理念，將類比教學、啟發教學、情境教學等教法融入到教學過程中，以有效提升課程教學效果。
①類比教學法。將生活中常見的現象引入到教學過程中進行類比分析，使枯燥的理論變得生動有趣。比如，在講解進程和線程區別時，將進程和線程比作上戰場的士兵，以幫助學生理解。相當于進程的士兵攜帶了很多物品，所以他擁有的資源多、負擔重；相當于線程的士兵只攜帶了必要的防護工具和武器，輕裝上陣，所以線程負擔小，切換速度快。
②情境教學法。在課程教學中，結合內容創設特定的情境，引導學生學習和理解。如在講解和尚打水問題時，請一部分學生將自己想象成是小和尚，另外一部分學生將自己想象成是老和尚，引導學生思考自己所扮演的角色應該按順序做哪些動作。通過這樣的情境思維體驗，學生對于PV原語及對應的程序就不難理解了。
③啟發式教學法。在課程教學中充分調動學生的主觀能動性，將知識點分解設計成一系列問題，引導啟發學生主動思考，自主尋求答案。例如，在講解文件管理時，首先提出問題：我們在計算機中找到某一文件的圖標，雙擊該圖標后，操作系統做了哪些事情？我們的文件存放在什么設備上，操作系統是如何找到它的，設備驅動器做了哪些事情？如此一步步地引導學生去思考，激發學生的興趣，從而引出并完成教學內容。
3.運用多元化的教學手段
①分組協作學習。為了激發學生自主學習的積極性，學生可以在教師給定的范圍內選題，3～4人一組，利用網絡資源和各種參考資料開展自主學習。根據設計，要求學生將學習成果提煉成PPT，教師隨機從每組中選擇一名學生上講臺演示和分享小組的學習成果，同時由十名評委同學打分，計算平均得分并賦予小組每個成員。教師則做好記錄，并對每組學生的匯報進行點評。經過實踐證明，這種分組協作學習的方式激發了學生自主學習的熱情，鍛煉了學生的語言表達能力和團隊合作精神，課堂氣氛活躍，效果良好。
②讀書報告――擴展學生視野。組織引導學生追蹤操作系統最新發展動向。在教師給定關鍵詞和選題范圍內，學生自擬讀書報告題目，然后通過查閱參考書和科技文獻撰寫讀書報告，并要求一個學期提交兩份讀書報告。通過閱讀大量文獻和資料，可以提高學生相關知識點的閱讀量，并有效擴展專業視野。
③隨堂測試重要知識點。重要的知識點在講解完畢后，布置題目給學生做測試。通過測試情況，了解學生對該知識點的掌握程度。
④改革完善實踐教學。在實踐課程教學中，采用VMware虛擬化軟件作為新平臺模式，將多個操作系統集于一身，給學生提供一個靈活的操作平臺，方便學生了解和使用各種系統，充分發揮學生學習的主動性。 Linux是開源的操作系統，在Linux系統下做操作系統實驗更加直觀，更利于學生的理解。例如，筆者在實驗教學中，根據本校學生的情況自編實踐課程指導書（基于Linux環境），內容涵蓋進程的創建和撤銷、進程同步和互斥、進程的通信、存儲管理、設備管理和文件管理。由于實踐課學時少，部分學生此前從未接觸過Linux操作系統，課程初期就布置一些Linux操作系統的安裝及基礎知識的學習任務，以便實驗正式開始時，學生可以盡快上手。實驗輔導根據學生掌握的情況進行，對于普遍存在的問題，進行講解和討論。具體實踐中，將實驗分為驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三種，每次實驗需要提交實驗報告和實驗代碼。
⑤采用多元化的課程評價體系。在“操作系統”課程中，采用過程評價和終結性評價相結合的多元化課程評價體系，克服以期末考試成績為主的終結性評價體系的弊端。課程的總評成績由以下四部分加權組成：平時成績25%（包括作業成績、讀書報告成績、隨堂測成績）、實驗成績25%（包括實驗報告、實驗代碼）、討論課成績10%、期末成績40%。首次上課時，即向學生公布本課程成績評價方式和標準，讓學生有心理準備和努力的方向。多元化課程評價體系可以讓學生真正參與到課程的教與學的過程中，客觀地評價學生的學習認真程度和知識點的掌握程度，提高學生自主學習的積極性，鍛煉學生的學習能力、團隊合作能力及語言表達能力等。基于上述的教學評價設計，筆者將其運用到自己的課程教學中，經過三個學期的實踐探索，切實獲得了較好的效果。
結束語
為了提高學生學習的主動性和積極性，筆者結合多年來“操作系統”課程的教學經驗，從教學方法和手段、實踐教學以及多元化的課程評價體系等角度，探討和實踐了一系列改革措施，以使枯燥的理論變得生動有趣，讓學生參與到整個教學過程和評價中，激發了學生自主學習的積極性，收到了良好的教學效果。
“操作系統”課程改革是一項復雜的系統工程。為了提高操作系統課程教學質量，我們將繼續探索和努力實踐。
參考文獻：
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[5]童幸生，劉義.地方高校教師教學評價多元化探索[J].教育探索，2011（7）：89-90.
1 問題的提出
操作系統課程是計算機科學與技術專業的核心必修課程之一，隨著計算機技術的應用越來越廣泛和深入，其他相關專業也相繼把操作系統作為必修課程或選修課程[1]。由于操作系統課程涉及的知識點多且雜、概念抽象、理論性和實踐性都很強[2]，因此，學生在學習這門課程的過程中感覺十分困難，老師在教授的過程中也容易側重于操作系統的理論教學，很難協調好理論教學和實踐教學之間的關系，教學效果往往不太理想。總的來說，當前操作系統課程教學中存在的問題和不足有：（1）理論教學與實踐教學聯系不緊密。這是該門課程教學中普遍存在的一個問題。由于操作系統課程所涉及的基礎性和原理性內容很多，學生理解起來會很困難，消化起來需要花費較長時間，所以目前大部分高校把大量的課時分配給了理論教學。而每個學期的總學時是有限的，這樣導致分配給實踐教學的課時會明顯不足，很多知識點無法提供相應的實驗。這種重理論講解，忽視學生的動手實踐能力培養的教學方法，導致該門課程理論教學和實踐教學聯系很不緊密，學生學習起來會覺得很枯燥，實驗任務很難完成，期末考試結束之后，會出現立馬將所學知識還給老師的現象；（2）忽略了與其他課程之間的聯系。操作系統屬于系統軟件，但它又離計算機硬件最近，所以該門課程內容既涉及計算機硬件方面的知識，又涉及軟件方面的課程，如：高級程序語言設計、數據結構、算法設計及計算機組成原理等。而教授該門課程的老師所熟悉和精通的課程數量是有限的，這樣導致教師在教學的過程中，很難做到利用其他課程內容來進行觸類旁通的教學，進而忽視該課程與其他課程之間的聯系；（3）操作系統的最新發展未被及時反映。早期的操作系統由于受到當時硬件和軟件技術的限制，很多設計理念和實現方法和現代操作系統相比，顯得過時和不合理。而操作系統技術和硬件的發展十分迅猛，現代操作系統中用到的一些新的技術和方法，如觸摸屏技術、語音控制技術等，這些新的內容往往在目前大部分操作系統教材中沒有及時地反映出來；（4）沒有真正理解操作系統課程的教學目的。操作系統課程和計算機專業的其他課程不太一樣，其教學目的不單純是讓學生簡單理解操作系統的工作原理，也不是為了讓學生學會編寫一個操作系統，而是要讓學生掌握操作系統管理計算機資源的方法，更重要的是學習一種思維能力[3]：一種分析問題、解決問題、評價問題解決方案優劣，并能提出更優解決方案的能力。而這種思維能力的培養在實際的教學過程中往往被忽略，抑或根本沒有被意識到，從而導致大家沒有真正地理解該門課程的教學目的。
通過以上分析可知，我們迫切需要一種新的科學有效的教學方法來改變這種現狀。為此，本文提出了一種基于計算思維的操作系統課程教學方法：該方法將計算思維這種新型的思維方式貫穿于操作系統課程的理論教學和實踐教學兩個方面中，讓學生學會并習慣用計算機科學的思路和方法來發現問題、分析問題和求解問題，培養學生自主實踐及創新的能力，實現操作系統課程教學的真正目的。
2 基于計算思維的操作系統課程教學方法
2.1 計算思維
2006年，美國卡內基?梅隆大學周以真教授在美國計算機權威期刊Communications of the ACM上首次提出了“計算思維”的概念[4]。她指出：計算思維就是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統設計以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。為了更好的理解，周教授又將計算思維解釋為幾種具體的思維方法：約簡、嵌入、轉化、仿真、保護、冗余、容錯、糾錯和恢復，利用啟發式推理來尋求解決方案，在不確定情況下進行規劃、學習和調度等[5]。計算思維的本質是抽象和自動化，周教授將其基本特征總結為以下幾點：（1）計算思維是概念化，不是程序化。計算機科學不單指計算機編程，更重要的是要像計算機科學家那樣去思維，且能在抽象的多個層次上思維；（2）計算思維是人的，不是計算機的思維。計算思維是人類求解問題的一種途徑，人們可以利用計算機工具和自己的智慧去解決那些計算機時代之前不敢嘗試的問題；（3）計算思維是思想，更重要的是計算的概念。這種概念可以用于人們進行問題求解及日常生活的管理；（4）計算思維是根本的，不是刻板的、機械的技能。根本的技能是指每個人為了在社會中發揮其職能而必須掌握的技能，刻板的技能則指機械的、重復的技能；（5）計算思維是數學思維和工程思維的互補和融合。計算機科學的本質來源于數學思維，而計算機科學又從本質上源自工程思維。我們的目的是建造能與現實世界互動的系統，而基本計算設備的限制則迫使計算機科學家必須計算性的思考。
同時，周教授認為，計算思維和人類應具備的3R（Reading，wRiting and aRithmetic）能力，即閱讀、寫作和算術能力一樣，同樣屬于每個人應該掌握的基本技能，而不僅僅屬于計算機科學家，對于我們計算機專業的學生來說，更是如此。下面本文以操作系統課程為載體，分別從理論教學和實踐教學兩個方面詳細討論如何將計算思維貫穿到操作系統課程的日常教學過程中，以改善該門課程的教學效果。
2.2 理論教學
操作系統是一門綜合軟件和硬件應用的課程，其理論課涉及的基本原理、思想和知識點很多。為了把這些紛繁復雜的知識點講解得深入且全面，我們在組織教學內容時，始終堅持一個原則：緊緊圍繞操作系統的四大基本功能――處理機管理、存儲管理、設備管理和文件管理展開教學，注重基礎性和先進性相結合，同時注意與時俱進，及時給學生補充時下最新的軟、硬件技術及其發展趨勢。在設計教學方法時，我們將計算思維這種新的教學思路引入到課堂教學中，引導學生積極參與知識發現的過程，讓學生弄清楚問題的起源、發展、解決過程和實現方法，以及將后來還需要有怎樣的改進等。通過這種教學方式，讓學生的被動學習變為主動學習，讓原本枯燥的理論課變得生動有趣，讓學生明白那些難以理解的思想和原理其實就是人類認識問題、解決問題的正常的思維過程。
以操作系統的發展經歷為例，我們可以這樣給學生講述：人們在進行科學實驗和社會實踐中總會有大量問題需要求解，在解決這些問題時，人們正常的思維是先分析所研究的對象，提出對問題的形式化定義，即數學建模；然后給出求解方法的形式化描述，即確定算法；最后是尋找實現算法的工具或設施。在計算機時代之前，這些工具或設施經歷了古代的算盤、近代的加法器和計算器，其計算過程都需要手工進行干預，并未實現計算自動化。直到現代計算機出現之后，才使計算實現了真正意義上的自動化。早期的計算機由于受當時硬件功能的限制，其解題過程只能采用手工操作方式，故稱之為手工操作系統階段，即無操作系統階段。隨著硬件技術和功能的不斷提高，計算機的運算速度也隨著迅速提高，這樣使得手工操作的慢速度和計算機運算的高速度之間形成了一種所謂的“人-機矛盾”，而且這種矛盾隨著計算機速度的不斷提高，變得越來越嚴重，為了解決這個矛盾，人們只有設法去掉人工干預，讓機器自己來控制計算過程，于是就出現了“操作系統”這個角色，它是用一種軟件方法實現運算控制全程自動化的技術，即用軟件程序來代替人工干預的過程。
當我們把這段經歷給學生說明之后，學生就會立馬恍然大悟，原來操作系統是由于人們的客觀需求出現的，是和人們的生活實踐息息相關的。然后我們按此方法接著給學生講述每一個發展階段里所出現的新的問題或矛盾，人們又是如何想辦法解決這些問題和矛盾的。通過這種方法，一步一步地將操作系統的發展經歷引導出來。采用這種分析前因后果，側重事物之間的內在聯系的方法進行教學，學生不但不會覺得枯燥，而且記憶深刻。這就是將計算思維融入到該門課程教學中的優勢，作為教師，我們要時刻記住培養和訓練學生這種新的科學素養。
2.3 實踐教學
操作系統是一門理論和實踐融為一體的課程。理論教學中涉及的基本原理、技術和算法需要通過實驗課來驗證、理解和吸收。對于操作系統實驗內容的設計，結合我校實際情況，采用了“驗證性”和“設計性”兩種性質的實驗。驗證性質的實驗主要是要求學生從用戶或應用軟件開發人員的角度去體會和驗證操作系統提供的功能。設計性質的實驗要求學生在理解操作系統中所用算法和技術的基礎上，能嘗試自己提出算法改進意見或設計出不同效果的算法。考慮到學時限制及學生的總體水平，兩種性質的實驗數量比例控制在7：3左右。除此之外，我們還在下一學期安排了操作系統課程設計實驗課程，要求學生能夠綜合運用本課程及相關課程知識解決實際問題，為將后來開發較大規模的軟件奠定基礎。在實驗教學方法的設計上，我們將計算思維的觀點引入到日常的實驗教學中，要求學生帶著問題去開始每一次的實驗。在弄清楚實驗要求和目的的基礎上，積極尋找解決問題的方法，理順思路，確定最終解決方案，然后著手開始上機驗證，并詳細記錄驗證過程中碰到的困難和問題以及相應的解決方法。最后，要求學生認真完成書面實驗報告，并上交老師審閱。通過采用這種發現問題、分析問題、構建解決問題的模型并找出相應問題解決算法的思維方式來完成每一次的實驗任務，能很好地提高學生上機的熱情，較好地完成上機作業，并加深學生對理論知識的理解和感性認識。在考核方面，我們嚴格檢查學生的實驗設計報告，加大平時考勤及上機實驗成績在總評成績中的比例。要求學生積極參加課堂討論，按時完成實驗作業，高質量完成實驗報告，這樣才能在最后的總評成績中得到較高分數。
關鍵詞：應用型院校；操作系統；實驗教學
中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)13-3216-02
Design of Experimental Teaching of Operating System
LIN Yin, SU Bing
(Changzhou University, Information Science and Engineering Institute, Changzhou 213164, China)
Abstract: Since different of types of education are, training goals and requirements, the teaching and the content and form of the experiment should be different. In this paper it is analyzed that how to design the experimental teaching methods and how to locate experimental content of operating system course in the institutions of applied, Content and method of experimental items are discussed and the implementation of the results were assessed.
key words: institution of applied; operating system; experimental teaching
當前，重視實驗和實踐教學是各國高等教育界的發展潮流，我國與國外教育工作的主要差距也主要表現在實踐教學環節上。近年來，教育部也將其作為對高等院校教學工作評估的關鍵性指標。2005年1月，在教育部下發的《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》中明確要求：“高等學校要強化實驗育人的意識，區別不同學科對實踐教學的要求，合理制定實踐教學方案，完善實踐教學體系。”“要不斷改革實踐教學內容，改進實踐教學方法” [1]。操作系統是計算機系統的資源管理軟件，操作系統原理（許多場合只稱“操作系統”）課幫助學生理解操作系統的工作原理和技術，課程本身具有理論抽象性和鮮明的應用性[2]，決定了必須充分重視課程的時間環節，以實驗教學來促進理論知識的學習。為了配合該課程開展實踐教學，多年來，我院課題組潛心研究，不斷進行教學改革探索和實踐，在實驗教學設計、教學內容、實施方法等方面形成了切實可行的體系，愿與大家切磋。
1 實驗教學設計
本科的操作系統課程主要講授操作系統基本原理，由于課時的原因，教授的內容非常有限。課程的安排通常是在操作系統的發展概述后基于操作系統的資源管理功能展開后續內容，依次為進程管理、進程調度、存儲器管理、設備管理、文件管理和系統安全性等，基本上沒有時間著力研究某個具體的操作系統的工作原理和技術，通常將其嵌在前期相關章節內，網絡操作系統、分布式操作系統、實時操作系統等更是只能作為課外自學內容。因此，為了理解課程理論，掌握某種具體的操作系統的功能實現，必須借助于實驗教學的良好實施。
1.1 實驗教學方式設計
操作系統原理課程的內容多且散且雜，但是該課程的實踐可以內容明確，線條清晰。實驗教學可以隨著課程教授的各章內容同步展開，也可以獨立開設。同步展開時可將實驗教學融入理論教學：先講原理，然后介紹基于某種操作系統的實現，自然而然引出可實施的實踐內容。這樣做的好處是實驗教學與理論教學結合緊密，實驗的內容一定是理論上的某種功能在某種技術上的實現和延伸，可以擺脫純理論的抽象和枯燥，引發學生的學習興趣和探索興趣，但難免只見樹木不見森林，失卻操作系統本身的特色和完整。如果獨立開設實驗教學，可以遵循學習新知識的規律，先會用系統，從文件系統的功能實現開始，然后是設備管理，構建對操作系統提供給用戶使用和管理的直觀認識，然后了解進程管理、進程調度和存儲器管理這些比較抽象和深奧的理論，但需要更多的學時，和課程的講授順序也不一致，會降低實驗的效果。據調查，現行的學校多數采用前一種方式，即實驗與教學同步，作為課程的一部分，而不獨立開設實驗課程。
1.2 實驗內容的定位
正確的定位才能有正確的目標，一些重點院校以自行設計一個操作系統作為實驗內容的做法并不適合于普通的應用型院校，難度多大的實踐項目不能達到幫助課程學習的目的反而會使學生因為畏難喪失對這門課的興趣。幾年來，通過參考大量書籍[2-6]，結合教學實踐和學生的反饋，我院課題組組織了該課程實驗的內容。我們這樣定位：
1) 對應用型院校的計算機專業的學生來講，應該把操作系統原理的學習和應用定位在理解、熟悉和能夠靈活應用，來解釋計算機運行的現象和開發更好的應用程序等[2]，對深層次的理論和特定操作系統的功能和操作的了解和掌握可放在高年級的專業方向課或選修課當中。
2) 操作系統實驗基于操作系統原理課開設，學時有限，理論教學與實驗教學比例為5:1，通常必做的實驗涉及通用的操作系統基本功能實現的了解和掌握。
3) 盡管計算機系統中操作系統眾多，但學校用于教學的機器基本安裝的是Windows系列（以Windows XP居多）的操作系統，開源軟件首推Linux操作系統，因此實驗教學的內容以研究Windows系列的操作系統（后面簡稱為Windows系統）和Linux操作系統（后面簡稱為Linux系統）為主，廣譜適用的理論不限制操作系統，在實驗中通常以算法模擬的方法來實現。
4) 為適應學生的不同需求和能力的差異，實驗分必做和選做兩類，選作設不同層次。實驗以掌握課程相關的理論和技術為目的，不嚴格區分哪個實驗是驗證性、設計性或者綜合性，通過實驗任務的不同要求以達到不同的層次。
2 實驗實施
一套完整的實驗體系包括實驗設備、實驗環境構建、實驗任務書、實驗過程和考核。可用的實驗設備和環境是保障，實驗任務書明確了實踐的內容和目標，認真的實驗過程才能保證目標的實現，合理的實驗考核方式可以鼓舞甚至激發學生研究的熱情。
2.1 實驗設備和環境
基于操作系統在計算機應用上的最底層性和基礎性，它的實驗設備要求并不高，就目前的計算機基本配置，一人一微機足矣。軟件環境的需求是：
1) 可以運行Windows系統和Linux系統。簡單的方式是專門配備一臺Linux服務器，學生機僅安裝Windows系統，通過遠程登錄使用Linux系統，但由于遠程登錄的權限受到限制，完成Linux部分的實驗時，僅管理員可以實施的操作項目不便完成；另一種方式是一臺機器上同時安裝Windows系統和Linux系統，給予學生管理員的權限，由此帶來的問題是操作系統會由于學生無意的誤操作或故意地惡意操作造成系統的破壞，給后續的和其它的課程實驗帶來麻煩。
2) 可以進行操作系統程序設計。Windows系統下通常使用Visual C++6.0專業版或企業版，Linux系統下使用vi編輯器編寫源程序，使用GCC編譯源程序。
2.2 實驗項目和要求
由于課時的緣故，完成一套完整的操作系統課程實踐（參見參考文獻中相關資料）在實際的教學中并不可行。有限的課時需要對實驗的項目精挑細選，原則是：
1) 能夠幫助學生更好地使用操作系統。
2) 能夠反映操作系統在此項功能上的重要作用。
3) 難度適中，需要的時間適中。學生在實驗課上通常不能完成實驗規定的所有任務，需要課外另找時間完成，遺留給課外的任務不能過多過難。
經過幾年的摸索和反饋，實驗的內容安排如表1。
2.3 實驗項目的實施
操作系統原理課程內容豐富，知識點眾多。學生的興趣不同，能力也有很大差異，因此可以有差異地實現的層次設計。
1) 實驗都對應于相應的原理內容進行設置。由于內容眾多，每個實驗都安排多個實驗項目，每個項目反映不同的知識點。
2) 每個實驗包括一至兩個必做的項目，一至兩個選做的項目。選做項目分成選做一、選作二、選做三三個層次，不同的層次將對應不同的評分標準。
3) 每個實驗的必做部分反映對應原理的重要知識點。針對具體的操作系統操作和分析時選用Linux系統，程序設計項目不限具體的操作系統，學生可以使用windows系統、Linux系統或別的操作系統。
4) 選做一是選做部分的首選項目，通常是windows系統相關內容，與必做內容的Linux系統部分屬于同類知識點，列為選作主要是基于課時方面的考慮，此部分內容的掌握將是學生能夠更好地管理和使用計算機。
5) 選做二通常是程序設計項目。操作系統的各個功能通常有不同的實現算法，某個具體的操作系統只會選擇其中的一種或兩種作為處理方法。實驗時，可以通過模擬各種實現算法，然后對結果進行分析和比較，從而了解實際系統的選用理由，掌握相關的原理。
6) 選作三包括“安裝Linux操作系統”和“遠程登錄Linux系統”兩個內容，是實驗室已經提供的環境。如果實施，需要學生在自己的計算機上完成。在學習操作系統課程之前，不少同學連Windows都沒有安裝過，對分區、引導、文件卷、加載等這樣的術語非常陌生，在理解的基礎上完成這兩個實驗的難度比較大，可以開始就布置，在課程的學習期間明白安裝和使用過程中種種設置的含義從而真正認識一個實際的系統，最后作為獨立的實驗內容在課程結束前寫成報告。
3 實驗效果和評分
3.1 實驗效果
每門課的效果都不能達到完全的滿意，操作系統課程的實驗也是這樣，然而依照上表的實驗設計和實施的確帶來了很好的效果。有同學由此對操作系統產生極大的興趣，在專業課中有意識地選擇了嵌入式系統方向。課程的最后請完成選作三實驗的同學和大家交流自己的報告，同學們踴躍參與：除了在C盤安裝Windows XP系統，獨立分區安裝Fedora 11和FreeBSD，還利用虛擬機技術在Windows系統中安裝了Ubuntu 9.04，openSUSE和Debian，最后一個展示的系統是Google Chrome OS，令師生們大開眼界；有同學現場解答了同學安裝和使用操作系統中遇到的問題。師生們共同的努力找到了該課程結束繼續學習的方向和空間。
3.2 實驗評分
評分不是目的，是鼓勵學生的一種手段。評分可以在每次實驗的報告提交后就進行，評分的結果會鼓勵學生后續的實驗更好地完成，并同時給完成不好的學生以鞭策。實驗的評分實時地在網絡課堂中展示，實驗報告在課堂上點評，極大地鼓舞了學生的學習熱情，提高了學生的完成選做實驗的參與度。對學生來說，一方面可以提高課程的成績，更大的好處是促進了課程的理解和掌握。
近年來，不但在操作系統，課題組還在其他計算機課程的教學實踐中，也積極嘗試將實踐環節與理論環節相融合，通過實踐教學來促進理論知識學習的教學方法，有效地激發了學生的學習興趣和參與。如果能引導更多同學愿意用更多的時間投入到課程的實踐，一定能提高應用型高等教育背景下的教學效果和教學質量。
參考文獻：
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關鍵詞：網絡工程專業；網絡程序設計課程；教學內容
截至2008年，我國已經有143所高等學校開設了網絡工程本科專業，其中大學類高校89所，“211”大學21所，學院類高校54所，高校所在地覆蓋全國26個省和直轄市[1]。網絡工程專業培養的是具有良好科學素養，系統地掌握網絡工程技術的基本理論、方法與應用，有較強的獲取新知識的能力、創新能力和實踐能力，能從事網絡工程及相關領域中的系統研究、設計、運行、維護和管理的高級工程技術人才。因此，該專業不僅要求學生掌握與網絡工程相關的基礎知識與理論，以及各種網絡系統設計、建設與維護技術，如網絡協議體系、網絡互連技術、網絡服務、信息安全、組網實踐、網絡測試與管理等相關知識，也要求學生掌握基本的網絡應用軟件與系統開發知識與技術，滿足畢業生在今后的工作與學習過程中的多元需要。
為了讓網絡工程專業的學生掌握一定的網絡應用軟件與系統開發知識，很多高校都開設了網絡程序設計或網絡編程課程。然而，由于網絡工程專業在大多數高校的開設時間不長，相關任課教師對網絡程序設計課程的教學還缺乏足夠的經驗，因此對教學活動中的一些基本問題，如課程內容設置與學時分配、實踐環節內容與安排等還缺乏統一的認識[2-3]。本文依據網絡工程專業的培養目標，結合我們在教學過程中
的體會，對該課程教學活動中的基本問題進行了初步探討，闡述了作者對這些問題的理解和認識。希望本文能引起更多同行對網絡程序設計課程的關注，從而盡快提高該課程的建設水平。
1教學目標與特點
1.1教學目標
根據網絡工程專業的培養目標，我們認為網絡程序設計課程的教學目標是讓學習者了解網絡程序設計的基本概念和常用的網絡編程接口，理解網絡程序設計的基本原理，掌握基本的網絡程序設計模型，同時具備進一步學習新的網絡編程知識與技術的能力。網絡工程專業的網絡程序設計課程應重點教授基于網絡編程接口的網絡程序設計基礎知識，為后續使用和開發網絡應用系統打下基礎。有別于信息管理類專業面向Web的網絡程序設計，本課程的中心內容是基于操作系統套接口的客戶/服務器程序開發技術。
1.2課程特點
程序設計課程對計算機類專業的學生來說并不陌生，但其多針對具體的程序設計語言，以學習某種程序設計語言的基本語法和用法為主。網絡編程接口在本質上與編程語言無關，因此網絡程序設計與以前
作者簡介：紀其進(1974-)，男，講師，工學博士，研究方向為計算機網絡與多媒體通信；朱艷琴 (1964－)，女，教授，工學博士，副院長，研究方向為計算機網絡與信息安全。
的程序設計課程并不相同。網絡應用程序具有以下兩方面的主要特點：
1) 程序結構較為復雜。網絡程序至少涉及客戶端與服務器兩方面，且需要雙方協同配合，因此程序的結構和邏輯都比較復雜。
2) 網絡程序設計對操作系統知識和網絡知識的依賴性很強。比如，多線程技術是避免程序在交互過程中發生阻塞的基本手段，因此開發者至少需理解操作系統的進程與線程的概念及多線程程序設計技術。再如消息驅動是Windows系統的基本機制，Windows網絡應用程序開發也需要理解消息驅動機制。利用網絡接口編程需要理解底層網絡協議，特別是與網絡接口直接相關的運輸層協議知識。
2內容設置與學時分配
運輸層以下的網絡協議功能在操作系統內核中實現，或利用系統應用編程接口(API)，通過專業的函數庫實現[4]。盡管IEEE已經制定了網絡編程的接口標準，各操作系統通常也支持標準接口，但一般會結合系統自身特點，對標準接口進行修改或擴展。因此，實際網絡編程接口實現與操作系統密切相關。當前，Windows系統占據了工作站(含臺式機)與小型服務器市場的主要份額，Unix系統(含Linux)則在服務器特別是大型服務器市場中仍然占據主導地位。考慮到學生畢業后的實際工作情況，接觸Windows系統的機會應該更多。因此，教學內容選擇的指導思想是以Windows平臺網絡編程接口為主，同時兼顧標準網絡編程接口。
網絡程序設計是網絡工程專業的一門骨干專業課程，教學內容較豐富，實踐性要求高。根據網絡程序設計課程的教學目標和特點，我們為該課程安排了以下課堂教學內容：
第1章 網絡程序設計基礎知識。本章介紹網絡編程相關的基本概念和知識，內容包括網絡程序設計概念、進程與線程的基本概念、TCP/IP協議及其在操作系統中的實現、基于客戶/服務器模式的網絡應用程序模型等。
第2章 基于Berkley套接口的網絡程序設計。Berkley套接口是事實上網絡編程接口標準，它出自于Unix系統，Windows系統也盡可能地與之兼容。本章重點闡述Berkley套接口的基本用法，包括套接口編程的基本概念、面向連接的套接口編程、無連接的套接口編程及原始套接口編程等。
第3章 Windows程序設計基礎。在Windows平臺上進行網絡程序設計離不開Windows系統編程知識。本章介紹Windows編程的基礎知識，包括Windows操作系統的基本原理、Windows API的實現機制與調用方法及Windows消息機制。
第4章 Winsock網絡編程接口規范。Winsock是Windows系統中的套接口實現，經歷了Winsock1.1到Winsock2.2版本的發展。本章在第3章的基礎上全面介紹Winsock網絡接口規范及其使用，包括Winsock1.1及Winsock2.2的擴展能力。
第5章 基于MFC 套接口類的程序設計。MFC利用面向對象技術，對基本的Windows API進行了封裝。Winsock編程接口的主要功能被封裝成為CAsyncSocket和CSocket兩個類。本章將通過實例說明這兩個類的用法。
第6章 Windows多線程網絡編程技術。多線程可以避免網絡應用程序被某個調用阻塞。本章介紹多線程技術的必要性、Windows系統的多線程機制、MFC對多線程的支持及多線程機制在網絡編程中的應用等。
第7章 Winsock編程接口I/O模型。支持異步網絡程序開發是Windows系統的特色，為此Winsock引入了5種I/O模型實現非阻塞的套接口工作模式。本章分別介紹5種異步I/O模型的原理與使用。
第8章 Winsock編程接口選項與I/O控制命令。套接口選項和I/O控制命令是在套接口建立以后對其各種屬性進行操作。本章介紹Winsock編程接口的基本選項及主要I/O控制命令的用法。
第9章 網絡程序設計實例。網絡編程技術具有很強的實踐性，學習與分析實例可以更好地理解基本知識與技術。本章通過講解分析實例中的各種網絡編程技術鞏固前面所學的知識，為以后的綜合應用打下基礎。
本課程重在教授網絡編程的基礎知識與技能，內容選擇主要是為了滿足教學需要，而非求全求深。因此，部分網絡編程相關知識沒有在課程中出現，如Winsock對網絡服務質量的支持、IPv6版本套接口等。
本課程的重點內容在第3～6章。其中第3章是整個網絡編程的基礎部分，而第4章和第5章則包括了Windows平臺下網絡程序設計的基本知識，第6章的多線程技術是無阻塞同步網絡編程的基本技術。第7、8兩章內容與操作系統關系較密切且較抽象，是課程的難點。我校為該課程安排64 學時，其中理論講授48學時，實驗教學16 學時。根據重點難點內容分析結果，我們按表1分配課堂教學學時。
3課程實踐環節
3.1實踐環節的必要性
傳統的網絡課程教學方法多以講授計算機網絡基礎理論為主、少量的驗證性實驗為輔。網絡程序設計本身是一門實踐性非常強的課程，對引導學生掌握最新的網絡編程技術，培養學生的動手能力、協作精神和創新能力都具有重要作用。在學生學習過程中，如不注重理論和實踐緊密結合，則不僅所學基本知識難以得到深入理解和鞏固，更不能將其靈活運用于解決新的問題。因此，教師在系統講述網絡編程基礎知識的同時，要充分調動學生的主動性，認真完成網絡編程實驗的教學。
3.2教學組織與學時分配
實驗是基本的實踐教學手段。通過實驗教學，學生可以更快地實現從概念理解到實際編程能力的轉變。每次實驗前，教師首先講解實驗的設計目標、要求和所需的編程技術，要求學生做好充分的準備工作，進行初步的需求分析和程序設計。在實驗過程中，教師通過解答學生提出的需求分析、設計與實現問題，為學生提供幫助。實驗結束后，學生需按一定的格式規范按時提交實驗報告；教師通過實驗報告檢查和評價學生的實驗質量。如有條件，可組織學生對實驗結果進行簡短的討論，讓學生總結和分析自己的實驗體會。
我們根據網絡程序設計課程的教學大綱和實驗大綱制定了實驗計劃。實驗包括驗證型、設計型和綜合型實驗三種。驗證型實驗主要讓學生理解所學的網絡編程知識，通過重復課堂示例掌握某一項網絡編程技術。設計型實驗需要學生利用某一項網絡編程技術，根據具體問題要求設計并實現一個網絡應用程序。綜合性實驗需設計并實現一個相對復雜的網絡應用程序，其中需用到多種網絡編程知識和技術。全部實驗內容包括Berkley套接口編程實驗，Winsock套接口編程實驗，利用原始套接口進行PING 程序的設計及實現，基于MFC套接口類的網絡編程，電子郵件程序的設計與實現(SMTP客戶端、POP3 客戶端程序)或FTP客戶端實現及聊天室軟件的設計及實現。實驗報告與其他課程基本類似，有相應的實驗題目、實驗目的與要求、實驗步驟和實驗結果等內容。實驗結果要包括實驗過程中的問題分析、解決方式及心得。表2總結了實驗的內容與學時分配計劃。
有條件的學校還可以集中1周左右的時間進行課程設計。課程設計以課程教學內容為基礎，實現一個具有一定規模和實用價值的網絡應用系統。課程設計對所學的理論知識及實驗中所學的各種方法與技巧進行綜合性應用，對培養學生綜合分析能力、編程動手能力具有重要作用。課程設計報告包括系統需求分析、功能設計及各模塊詳細設計等，類似于計算機類畢業設計論文格式。
4結語
網絡工程專業是近年來為滿足社會信息化需求而出現的相對較新的專業。該專業目前還沒有一個明確的規范，開設該專業的各個院校對某些課程的教學尚缺乏統一的認識。本文以該專業的培養目標為依
據，結合個人教學過程中的體會，探討了網絡工程專業網絡程序設計課程的基本問題。文中討論了該課程的教學目標與特點，給出了具體的課程內容設置和實踐環節安排建議，希望對完善網絡工程專業以及網絡程序設計課程建設具有一定的借鑒意義。
參考文獻[ 規范格式]：
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Discussion on Network Program Design for Students Majoring in Network Engineering
JI Qi-jin, ZHU Yan-qin
(School of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China)
關鍵詞:數據庫;性能調優;課程;教學;實驗
數據庫系統原理課程是計算機學科本科教學的一門非常重要的專業基礎課,數據庫系統不僅是最重要的系統軟件之一,而且是應用信息系統開發的基石,它在計算機學科體系中占據重要地位。課程的教學目的是讓學生對數據庫系統的基本概念和原理有較全面的了解,同時具備使用數據庫管理系統軟件和開發數據庫應用系統的能力。
數據庫系統原理課程的教學內容主要包含關系數據模型、SQL語言、數據庫設計、XML、數據存儲、查詢處理和事務管理等,是一門實踐性很強的課程[1]。實驗教學是數據庫課程的重要組成部分,實驗內容一般包括小型數據庫管理系統實現、應用系統開發、SQL查詢等,這些實驗對于加深數據庫基本概念和原理的理解,提高數據庫應用開發能力具有重要的作用。
數據庫性能調優是在實際應用開發中必然要遇到的一項工作,這項工作要求開發者既要具有廣泛而深入的數據庫原理和系統實現知識,又要有扎實的應用設計能力,熟悉操作系統和有關軟硬件環境[2]。把性能調優作為數據庫系統原理課程的一項綜合性實驗,可以幫助學生加深了解數據庫基本原理,學會分析問題、解決問題的方法,提高計算機綜合實踐能力。
1性能調優實驗的重要性
1) 性能調優實驗符合數據庫課程的實驗要求。數據庫系統原理課程內容豐富,只有通過動手實踐才能真正深入地理解和運用這些概念和原理。課程實驗的要求,一方面是深化對課程內容的理解,另一方面是提高綜合運用并解決實際問題的能力。性能調優實驗涉及到課程的各個方面,包括SQL語言、數據庫設計、數據存儲、查詢處理和事務管理等,可以針對具體問題設計非常多的實驗素材,結合知識點學習進度合理選擇具體實驗內容,在進度安排上也非常容易。另外,性能調優實驗有難有易,可以根據不同的學生層次進行選擇,一個學期中可以安排1個或若干個實驗。 2) 性能調優是數據庫學習的重要內容。性能調優本身是數據庫應用開發的一項重要工作,它可以使數據庫應用運行得更快更好,達到更高的吞吐量或更短的響應時間。數據庫性能調優遠不是按照有關指南通過短短幾步就可以達到的,它需要扎實的理論基礎和高超的問題處理技巧,要想獲得滿意的結果,調優者需要綜合考慮緩沖池大小、數據結構、鎖爭用、應用程序需求等因素之間的復雜關聯,另外到操作系統的配置甚至硬件,進行綜合判斷,涉及到數據庫技術的方方面面。
3) 有利于提高學習的興趣和動力。采用的性能調優實驗都來自于實際應用開發,具有實踐性強的特點,與實際應用相結合的實驗過程可以讓學生真正地投入到其中,感覺就像是自己動手解決一個實際問題,而不僅僅是為了應付課程作業,這種身臨其境的體驗可以極大地促進學生的學習興趣,可以有效地促進探究型教學的開展。反過來,通過實驗又可以讓學生了解應用開發中所要解決的問題,從而更主動地學習課程內容。
4) 有利于培養學生獨立的科研和工程能力,在教學改革中實現探究型教學。性能調優實驗的過程是由教師提出問題并引導學生如何利用學到的知識來解決問題,學生通過自主地建立實驗環境、測試運行、收集數據、綜合分析、推導結論等環節來實現,實驗的結果因人而異,并沒有一個標準答案。在這個過程中,學生可以充分地體驗到自主探索的樂趣,這是一種典型的探究型教學方法,可以讓學生初步了解如何獨立開展研究,解決實際問題。
2實驗設計
2.1實驗過程和要求
實驗過程包括教師和學生兩部分,如圖1所示,教師部分以雙線框表示,學生部分以單線框表示,整個過程分為實驗內容選擇、任務分配、實驗方案設計、實驗環境建立、測試運行、數據收集、分析總結、演示答辯、評價反饋、實驗報告撰寫、對提交的報告評分等環節。
實驗的總體要求是學生按照教師給出的問題敘述,利用課程學習到的知識,在教師指導下自主完成實驗方案設計和運行測試,提交的成果是綜合實驗報告,報告內容包括背景說明、方案設計、實驗環境、測試過程、數據分析、實驗結論、體會和收獲等。實驗一般要求利用常見的大型關系數據庫,通過開發實現測試程序,調整參數,測試相關因素對數據庫性能的影響。除了綜合實驗報告外,還可以要求學生提交詳細的測試程序代碼和文檔。
2.2實驗內容設計
以下給出幾個具體的性能調優實驗內容,進一步說明實驗的要求,當然這樣的實驗有很多,可以結合具體的教學內容進行選擇。
1) 緩沖區大小對數據庫性能的影響。
數據緩沖區是在內存中設置的一塊區域,為事務處理提供共享數據,引入緩沖區希望達到的一個主要目標就是減少對磁盤等二級存儲的物理存取,事務在內存中讀取數據的命中率很大程度上取決于緩沖區的大小,所以緩沖區大小是數據庫系統的一個重要參數,是需要在應用系統運行中重點考慮的因素之一。在數據庫實例運行的不同時期,數據緩沖區對物理內存的需求是不同的,當工作負載較大時,較小的數據緩沖區會造成頻繁的I/O換頁操作;當工作負載較小時,較大的數據緩沖區會造成物理內存的閑置,因此合理設置緩沖區大小,對數據庫性能有較大影響。這個實驗的目的是讓學生充分理解緩沖區的概念和原理,并學會如何在實際應用中選擇合理的緩沖區大小。
要求設計多組數據庫應用,分別模擬高、低負載等多種情況,測試這些應用在不同大小緩沖區下的性能變化,性能指標可以選取吞吐量和響應時間。最好的策略是不斷增加緩沖區大小,直到性能不再隨緩沖區的增大而提高,從而找出最佳的緩沖區大小。實驗可以采用Oracle、SQL Server或MySQL等數據庫管理系統,這些數據庫都提供了調整緩沖區大小的功能。
2) 規范化對查詢性能的影響。
在數據庫表設計中,要綜合考慮應用需求、規范化、存儲空間、事務處理性能等因素,一個良好的設計是多種因素的平衡。在表設計中規范化的要求一般是要達到3NF或BCNF,但有時逆規范化會帶來性能的提升,例如以下兩種表設計(表來自于TPC-C基準測試,做適當簡化),設計1符合BCNF要求,占用存儲空間少,但對于“查詢在某城市購買的所有零件”,設計2在性能上要優于設計1。
模式設計1:
Customer(C_ID, C_NAME, C_CITY)
Order(O_ID, C_ID, O_DATE)
Order_Line(O_ID, ITEM_NAME, ITEM_QUANTITY, ITEM_AMOUT)
模式設計2:
Customer_Order(C_ID, C_NAME, C_CITY, O_ID, O_DATE, ITEM_NAME, ITEM_QUANTITY, ITEM_AMOUT)
實驗的要求是針對不同的表設計,包括采用逆規范化、垂直劃分等方法,考察在不同應用需求環境下,存儲空間、性能等的差別,并在實踐基礎上總結出應用開發中表設計應該遵循的一些基本原則和方法。
3) 索引對查詢性能的影響。
索引是提升數據庫查詢性能的重要手段。實驗中,要求學生設計多種不同的索引場景來研究索引對數據庫查詢性能的影響:(1)沒有索引的場景;(2)在查詢屬性上建立單屬性索引的場景;(3)在查詢語句涉及的多個屬性上建立復合屬性索引的場景。
學生可以通過數據庫管理系統工具,考察在不同索引場景中的查詢執行計劃,并探究針對某個特定查詢的優化索引方案。
3討論分析
我們在數據庫系統原理課程教學中進行了性能調優實驗的實踐,學生反映普遍很好,取得了預期的效果。根據在具體教學過程中反饋的意見,選擇性能調優實驗還需注意以下一些問題:
1) 性能調優實驗較適合于計算機相關專業的本科生,尤其是開展探究型教學改革的課程。性能調優是數據庫系統的一項復雜工作,涉及到多方面的知識,學生除掌握數據庫基礎知識外,還需對操作系統、硬件等有一定的了解,另外還要求學生有較高的實驗方案設計能力,綜合的計算機實踐能力,不適合初學者。
2) 要結合學生的具體情況設計合適的性能優化實驗,這需要教師對性能調優實驗的難易程度有較高的掌控,充分了解學生的實際情況,包括已學習過的其他課程情況。性能調優實驗有難有易,可以針對不同的學習層次和要求進行選擇,做到循序漸進,既不能讓學生感到問題太難而無所適從,又要有一定的難度,讓學生通過實際操作提高計算機實踐能力。
3) 教師在進行實驗評分時要根據實驗小組內每個成員的情況區分對待。由于性能調優實驗需要發揮學生的綜合能力,比較適合于2～4人的小組協作完成,同時還可以培養團隊精神,但在評分時也要考慮到一個小組內不同人的貢獻是不一樣的,甚至還會出現有些小組的成員完全不出力的情況,防止這種情況的比較好的方法是教師在實驗過程中要與學生密切溝通,了解真實情況。另外在實驗過程中還要設置演示答辯環節,每個小組進行20分鐘的匯報,講解設計方案和結論,匯報分工和合作情況,教師進行質詢和點評等,可以指定小組內某個成員回答,這樣一方面通過反饋意見促進學生進一步完善實驗成果,另一方面也減少抄襲、出工不出力的情況。
4結語
以前的數據庫系統原理實驗中,都較多地采用小型數據庫管理系統實現、應用開發、SQL語言等實驗,我們采用性能調優作為數據庫課程實驗,結合探究型教學方法,在實驗過程中,學生在教師的指導下,獨立設計實驗方案,自主分析和解決問題,有效地提高了學生的綜合動手能力,在實踐教學中取得了很好的效果。進一步的工作包括優化實驗過程、設計更多更完善的實驗素材等。
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Design and Practice of Performance Tuning Experiments in the
Course of Database System Principles
LIN Huai-zhong, SUN Jian-ling, ZHOU Bo, CHEN ling
(College of Computer Science and Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
嚴格管理和方便應用是矛盾的兩個方面,在機房管理上,絕大部分職業學校采用主板按裝硬盤還原卡,BIOS設置了密碼,安裝管理軟件屏蔽了控制面板、禁止USB口使用等維護和管理機房；這樣嚴格管理,學生上機實驗時受到限制,嚴重阻礙到學生從實踐中真正體驗真實的實驗環境,學生無法練習操作系統的相關設置,好多實驗無法完成。而如果放開管理,學生上機實驗中,刪除系統文件、非法調用系統參數等錯誤操作時,整個操作系統便會陷入一種癱瘓的狀態之中。恢復難度增大的同時,也給管理員造成極大的負擔,還會影響接下來的實驗課程。硬盤還原卡也有其不足之處,不支持Linux系統,占用較多的磁盤空間,系統還原的速度也比較慢等[1]。
2計算機實踐教學實驗內容受限
(1)計算機的某些系統維護實驗,要對磁盤進行破壞性實驗,擔心損壞硬件設備,教師一般采取課堂演示或以講代練的方式進行教學,無法讓學生很好地動手操作。(2)Windows系統下RAID技術實驗,教師只能從理論上去分析講解,無法在課堂上演示,學生也無法通過實驗加深理解。(3)計算機局域網的組建、網絡配置、Telnet、FTP、IIS等各種網絡服務的配置、遠程訪問和路由的設置等,需要用到多臺計算機和多臺HUB,而現在的教學條件有限,學生學完課程卻無法解決實際問題[2]。(4)網絡安全實驗,計算機面臨著網絡病毒的危害越來越嚴重,維護計算機的網絡安全就顯的非常重要。教師只能在課堂上口述網絡病毒的性質和危害,學生似懂非懂[3]。
3計算機實驗教學管理新模式
3.1實驗室建設上實施(1)加大實驗室建設經費投入；(2)整合、重組現有的設備,改變其交叉分散重復設置；(3)通過校企合作,產、學、研的途徑,改善實驗環境；(4)聯合辦學,資源共享等[4]。
3.2運用虛擬技術的構建虛擬實驗環境(1)虛擬化技術是指將一個物理單元虛擬成多個邏輯單,供多個應用一起使用。通過安裝虛擬機軟件,在實驗室原有的計算機硬件設備配置基礎上,創建虛擬計算機和網絡設備等,構建虛擬計算機實驗環境這樣做的主要目的,是為了提高資源的使用效率并方便管理各種資源[5]。(2)實現了在Windows系統平臺上對虛擬機系統VMwareWorkstation的部署,并在虛擬機系統中搭建了WindowsServer2003平臺。(3)使用虛擬技術解決了某些目前在高校實驗室管理建設上的難題,實現了對Windows和Linux系統平臺的虛擬化教學,也可應用于某些具有破壞性課程,如:①網絡安全實驗。有了虛擬機后,教師可以在虛擬機系統上植入病毒文件,開展網絡病毒攻擊計算機的模擬實驗,同時進行計算機針對網絡病毒的安全防御操作,這樣一來,可以讓學生更加直觀清楚地了解和掌握網絡病毒以及安全防御的相關知識[6]。②系統維護實驗。CMOS設置、硬盤格式化、操作系統的安裝和調試等。
3.3實行開放式實驗教學實現時間、空間、內容和形式的全部開放,提供開放式的實驗指導。開放實驗教學以學生為本,從時間、空間、內容和形式上全部向學生開放。時間上可以按自己的節奏預約,不受課程表的制約；空間上實驗室全部面向學生開放,自由選擇儀器設備；內容上憑興趣、愛好選擇實驗項目。這樣突顯了學生的個性,刺激了學生創造性的發揮。
摘要 本文從實驗課計劃和提綱、實驗前的準備工作、實驗課的實施和總結幾個方面介紹了怎樣上好計算機課程的實驗課。
關鍵詞 計算機課程 實驗課
計算機科學的課程不但有較強的理論性，也有較強的實踐性，理論和實踐是緊密相關、相輔相成，理論指導實踐，實踐加強對理論的理解，特別是以職業教育為主的大專院校，計算機課程的實驗課在教學計劃中所占的比重是相當大的，例如，我系計算機專業教學計劃中FoxPro程序設計的總課時數是80，其中講課44課時，實驗36課時，由此可見，計算機課程的實驗課是計算機教學不可缺少的重要環節，有著舉足輕重的作用。
在計算機課程的教學中開設實驗課，就是給學生一個理論和實際相結合的機會，學生在實驗中必須親自動手操作，來加深對計算機理論知識的理解，掌握計算機是怎樣操作、如何運行的。通過上機實驗讓學生演示和操作軟件的各種功能，了解它的特點和作用，逐步熟悉和掌握軟件的功能及使用。尤其是《數據結構》，《高級語言程序設計》，《數據庫程序設計》等課程，學生在實驗中要自己編寫程序，在計算機上進行編輯處理，程序調試和運行，從中可以發現問題，改正錯誤，學習編程的經驗，最終獲得所需的結果。因此，如何開好計算機實驗課，對促進學生掌握理論知識，提高實踐動手能力有積極的作用。下面我們從幾個方面來討論怎樣上好計算機課程的實驗課。
1．完善的實驗課計劃和提綱
上機實驗計劃是實驗課的總體安排。包括實驗題目、時間、地點、課時分配、實驗次數，硬件和軟件環境等內容。以便任課老師和實驗室管理人員之間能夠很好的配合，提前安排上機實驗的有關事項。每一次上機實驗都要有實驗提綱。實驗提綱格式為：
（一）實驗題目
（二）實驗目的
（三）實驗要求
（四）實驗內容
（五）實驗步驟及注意事項
（六）實驗思考題
實驗提綱必須和實驗計劃一起編制，兩者協調一致，實驗提綱是實驗計劃的具體內容和實施細則。由系或者教研組組織有經驗的教學效果比較好的專業課教師，對每一門計算機課程的實驗計劃和提綱進行精心策劃，統一編制，在教學中不管是那個老師上這門課，都要按照統一的實驗計劃和提綱進行實驗，學生在實驗提綱的指導和安排下上機，完成實驗課程，根據實驗提綱執行情況書寫實驗報告。教師也是按實驗提綱的要求來檢查實驗結果，評定學生成績。因此，教師在進行實驗提綱編制時對每門課程的每一次實驗課都要有周密的安排，進行精心的設計。
2．計算機實驗課程的準備工作
計算機實驗課程的準備工作是非常繁瑣同樣也是非常重要的，通常包括以下幾個方面的工作：
（1）硬件環境
實驗室內學生上機所需的計算機及有關外部設備都要能正常運行，功能完好，適合學生上機實驗，學生所用的磁盤要合理分配，集中管理，一些輔助教學設備（如投影儀、無塵黑板等）都要能滿足上機實驗的要求。
（2）軟件環境
實驗室管理人員要根據實驗計劃，選擇好所需的操作系統軟件、高級語言環境、應用系統和輔助教學軟件，預先把這些軟件裝入計算機內并調試好隨時可供調用。若有網絡環境，管理員要為每一個上機的班級設置各自的帳號，根據實驗計劃分配所需的軟件和必要的權限。另外，版本新、功能強的殺毒軟件也是必不可少的，管理人員要隨時用它來清除計算機系統內的病毒。
（3）組織和管理
計算機的使用要嚴格管理，要保持良好的秩序、嚴令學生遵守實驗室各項規章制度，有條件的實驗室要實行學生上機自動管理（學生上機之前用上機證劃卡，系統自動為學生分配一個機號，該生即可在這臺計算機上上機，否則該生不能上機），該系統還可以自動記錄學生的上機時間，我們曾經根據這個功能破獲了學生盜竊計算機內存芯片的案件。如果實驗學生的人數超過計算機臺數，最好是分組進行實驗，使每個學生都有上機的機會，同時也便于管理和輔導。管理人員要嚴格控制學生使用外來磁盤，預防計算機病毒帶入實驗室。
（4）教師和學生
教師要對實驗課的全過程進行周密的思考，要避免出現漏洞和疏忽；而學生要按實驗提綱作好實驗課前的準備工作，特別要學生自己編程上機時，學生一定要在上機前準備好程序，實驗時主要是編輯輸入程序和調試程序。
3．實驗課的實施
計算機實驗課是計算機課堂教學的繼續，也是教學效果的初步體現。為了上好計算機實驗課還必須做好以下工作。
實驗課開始時，老師要重申本次實驗課的目的和要求，指明實驗要點和要注意的事項，對實驗中的疑難之處和可能出現的問題要給予必要的提示和說明。在實驗過程中學生初次使用的應用軟件或生疏命令，教師要首先進行演示和講解。
在實驗中要盡可能發揮計算機的優勢，充分利用計算機輔助教學軟件和多媒體教學手段，特別是學生進行程序設計的實驗時，教師可以先演示和講解自己在科研工作中開發的一些應用軟件，將一些程序設計的經驗傳授給學生，使學生有了一些感性認識以后能盡快動手進行程序設計。另外，教師要根據教學內容選擇一些效果比較好的輔助教學軟件，例如，《數據結構》課程的實驗課，可選擇集編輯、編譯、調試為一體的Pascal可視集成環境VP1和算法與數據結構的作業系統AD1，Pascal源程序可以在VP1上可視執行，能同步演示程序和數據的動態視圖，為學生理解算法、學習編程，調試程序提供了便利的環境，AD1可對數據結構的程序設計作業進行測試評分，可以大大提高軟件基礎課的教學效果和質量。
最后一點，對學生的基本技能的訓練要有高標準嚴要求，學生在操作計算機時一定要按規范和標準進行，如，開機、關機、入網、退網等要按正確的步驟，鍵盤打字的姿勢要正確，特別是學生在編程時要訓練學生養成良好的編程習慣和風格。要注意培訓學生在計算機使用中的應用能力和應變能力，為學生今后獨立操作和使用計算機打好基礎。
4．實驗課的總結
通過上機實驗，學生對老師講授的計算機理論知識、技術和有關算法都有了較為深刻的體會和認識，每個學生都會有不同程度的收獲。此時，教師要及時督促學生總結上機實驗中的收獲，鞏固所學的知識。為此，要求學生寫好實驗報告。
實驗報告直接體現了學生上機操作的情況，是對實驗過程進行概括和總結，具體內容如下：
（一）班級、學號、姓名、實驗時間及課時數
（二）實驗題目
（三）實驗目的
（四）實驗要求
（五）實驗過程
關鍵詞：案例教學；網絡程序設計；評價體系；實踐教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）28-0276-03
一、背景
隨著計算機和網絡的普及，在我們身邊，隨時隨地都在利用各種應用程序實現用戶之間的交互。打開瀏覽器，打開各種各樣的聊天和通信工具，我們隨時接觸到的是網絡。未來的IT產業，計算機網絡相關的應用將成為核心。高性能的服務器設計、分布式程序的管理、數據的高效傳輸以及數據傳輸過程中的安全控制等，都是網絡程序設計者要考慮的問題。“網絡程序設計”作為“計算機網絡”的后續課程，是計算機相關專業的一門重要課程，該課程將計算機網絡技術及實踐應用有機地結合，對學生加深理解和運用計算機系統、計算機網絡的基本原理及程序設計能力的提高等，都起到至關重要的作用。無論學生將來是從事軟件工程、網絡工程項目的設計與開發，還是計算機網絡相關的科研和管理工作，都極有可能需要進行網絡程序設計，因此這門課程在教學中占有重要地位。但在實際教學過程中，我們發現不少學生存在程序設計能力不強、操作系統及計算機網絡基礎知識不扎實等問題，主要體現在以下幾方面。
1.學生編程能力差，不能熟練運用VC開發工具。目前的一些高級開發工具，如VC、Java、VB、.NET、Delphi等，都可以實現基于網絡協議棧的編程，但是除了VC以外，其他開發工具都是在一個較高抽象層次上進行面向對象的開發，利用這些工具學生無法深入理解操作系統網絡通信的底層接口，而VC環境提供了底層的網絡編程接口，因此通常是作為“網絡程序設計”開發環境的首選。但由于VC環境中的MFC基礎類庫非常龐大，系統結構復雜，應用程序設計接口難于掌握，因此盡管學生在此之前已經學習了“C語言程序設計”及“面向對象程序設計”等基礎課程，也很難在短時間內熟練理解和運用VC開發工具。
2.一些前期的專業基礎課掌握不扎實。本課程會大量涉及到“計算機網絡”和“操作系統”兩門課程的基本內容，如線程、進程、同步、互斥等概念；網絡協議模型中各層次的地位及工作原理；等等。而這些課程只偏重理論的教學，沒有將一些原理應用到實踐上，導致學生理解困難，沒有辦法靈活運用。
3.現有的“網絡程序設計”教材內容難易程度往往出現兩極分化，有的過于注重基礎，只講授簡單的套接字接口、應用層的FTP、HTTP和POP3協議等方面的編程，沒有涉及到與身邊密切相關的一些網絡程序，如廣播、多播技術、ARP欺騙技術、P2P數據交換技術等，學生只能學到一些簡單的應用，和工作的需求相距較遠。有的教材偏難，甚至涉及到底層協議的開發，這樣的教材也不適合應用型本科層次的學生。
針對以上問題，本文根據多年的“網絡程序設計”課程的教學經驗，對該課程的理論教學及實驗教學內容進行了探索，提出了教學改革設想，針對理論和實踐教學內容、教學方法和教學評價過程進行了研究，提出了適合于應用型本科計算機專業“網絡程序設計”課程的改革方案，并在教學過程中進行了實踐，實踐結果表明新方案在培養學生學習興趣、鞏固基礎知識及提高實踐能力等方面有一定的積極作用。
二、課程的改革措施
1.教學內容的選取。作為應用型的本科院校，課程教學內容的選擇要難易適中，同時符合社會對人才的需求，注重學生能力的培養，本課程偏重于學生的網絡編程能力，對操作系統原理、計算機網絡知識的理解和運用能力、工程駕馭能力等方面的培養。教學內容既要注重基礎，也要注重實際應用的需要，強調課程的工程化和實用性等特點。為了便于學生理解相關的原理，我們針對每一部分教學內容都設計了相關案例，通過案例教學，將操作系統、計算機網絡的基本原理、網絡協議、一些經典的網絡編程技術和實際應用案例等內容有機整合。在理論教學中，我們選擇了8個方面的內容進行講授，并設計了一一對應的教學案例，如表1所示。
在所涉及到的教學內容中，第1部分對過往知識的簡單回顧，包括所涉及到的計算機網絡、操作系統等方面的知識，并以一些常用的網絡程序為例，簡單介紹其工作原理；第2部分是考慮到學生沒有VC的編程經驗，通過對話框應用程序和單文檔應用程序，簡要介紹MFC的基本框架以及用VC程序的架構、代碼的執行過程等；第3部分是對傳輸層之上的套接字編程接口進行介紹，同時通過設計一個應答的聊天程序，讓學生理解套接字的工作過程；第4部分介紹了一個典型的應用層協議FTP的軟件開發，其他的如POP3協議、HTTP協議等與FTP協議的開發過程異曲同工，因此沒有介紹；第5部分通過多線程方式實現FTP文件的上傳和下載，讓學生掌握多線程技術；第6～7部分選擇的是一些與身邊密切相關的網絡應用，包括廣播和多播、網絡掃描和檢測技術及點對點（P2P）通訊技術等。
2.實驗內容的設計。實踐教學環節是對課堂教學環節有益的補充，也是提高學生自身能力的關鍵環節。考慮到學生自身水平參差不齊，我們根據課堂講授的內容以及知識點的內在聯系，設計由淺入深、由易到難的實驗，盡可能選擇身邊應用比較廣泛的案例貫穿實驗環節，課堂上所講的案例可以作為學生上機的DEMO，學生在此基礎之上補充和完善。根據難易程度，我們將實驗教學所涉及的知識結構分成三個層次：第一層是基礎實驗，強調學生熟悉VC開發平臺和利用套接字接口實現基本網絡通訊程序；第二層是高級實驗，它在基礎實驗之上，實現應用層FTP協議的編程、多線程編程、ARP欺騙及打洞編程等；第三層是我們設計了兩個綜合實驗，將綜合運用所學的網絡知識和編程知識，實現一個較大的程序，學生在完成高級實驗時，也可以自己選擇題目，但要求選擇的題目必須能夠體現知識的充分應用。前兩層實驗要求學生必須在指定的時間內完成，第三層綜合性實驗要求學生利用課外時間或課程實訓時間完成，然后統一在實驗室演示和考核。
由于網絡程序都涉及到客戶端和服務器端的通訊，單獨一個學生很難在有限的時間內完成每個實驗，因此要求學生進行合理分組，每組2～3人，共同協作，完成實驗內容，這也有利于培養學生的項目協同能力。每次實驗結束后，要求每個小組提交實驗報告，按照軟件工程的思想編寫報告內容，涉及到問題的描述及定義、問題的解決方案、問題的設計思路與規劃、概要及詳細設計、編程體會等。實驗報告是對每個案例的總結與回顧，可以加深學生對案例及相關理論知識的理解和掌握，鍛煉學生的文檔編寫能力。
3.教學方法的設計。在課程教學過程中，根據其工程性、實用性等特點，我們采用了經典的案例教學法，采用經典案例貫穿整個教學過程，選擇的案例盡量保證知識點之間的連貫性，比如在講多線程編程技術時，可以在已開發的FTP客戶端程序基礎之上完善完成多線程的上傳和下載功能；在講到打洞技術時，可以在第3部分已經設計的簡單聊天程序之上，實現不同局域網之間的通信；等等。在教學時由淺入深、循序漸進，改變傳統的“填鴨式”教學模式，從以教師教為主向以學生學為主的方向轉移，盡量讓學生積極參與到教學過程中。由于該課程有較強的實踐性，通過案例教學和實踐，很容易激發學生的自主學習興趣，提高學生的創造性思維。
4.構建合理的學生評價體系。在對學生考核評價體系的改革方向上，力求過程評價與結果性評價、形成性考核與終結性考試、精確性評價與模糊性評價相結合；考核內容應以課程標準為依據，倡導靈活多樣的考核原則，考慮學生差異，注重學習和發展過程評價。考核方法不再僅以傳統的卷面考試方式來評判，實驗過程的評價占有較大的比重，根據學生在小組中承擔的工作量及小組的完成情況，給出每個學生的成績，這樣可使一些動手能力強但考試成績不理想的學生獲得滿意的評價結果。
三、結語
通過對“網絡程序設計”課程的教學改革，我們設計了符合應用型本科人才教學的課程教學內容，根據課程工程性、實用性的特點，將教學理論與實踐應用緊密地結合，構建案例教學的模式，促進學生構建良好的知識體系。在上機實踐環節，我們采用了分組的方式，充分發揮了每個學生的優勢，增強了學生的動手能力、寫作能力。實踐表明，改革后的教學方法有效地解決了以往教學中存在的學時少、學生動手能力差、理論與實踐脫節、知識理解和掌握不牢固等問題，取得了良好的教學效果，對其他課程的教學和實踐具有重要的指導意義。
參考文獻：
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