计算机专业实验室的特色建设

张 磊 郑 榕 田军峰

北京科技大学计算机与通信工程学院 北京 100083

1 计算机专业实验室建设目标

高等学校实验室承担着提高学生实践能力和创新能力以及实施素质教育的重要任务，是学校教学工作的重要组成部分，是知识创新、技术开发的重要基地[1]。计算机专业实验室的建设直接影响到计算机专业教学效果和教学质量。通过教学实验平台的改建和扩建，使学生能够完成专业课上机，计算机硬件设计类实验和网络、信息安全类实验；搭建科技创新平台，进一步提高学生动手实践能力，同时能促进教学实验平台的建设和发展；构建社会服务平台，学生能不断提升自身价值，完善自身知识结构，使所学知识与社会需求接轨。在实验室建设过程中配套网络化建设和教师队伍、制度建设，使我校计算机专业实验室进入国内领先的专业实验室行列。

2 计算机专业实验室建设概况

我校计算机科学与技术专业是国家特色专业，其专业实验室是计算机与通信工程学院实验中心下属的专业实验室之一，承担计算机专业本科生28门课560学时以上的上机和实验教学任务，还可向全院乃至全校范围选修上述课程的其他学生开放[2]。经过几年投资建设，我校计算机专业实验室已经建成集教学实验平台，科技创新平台，社会服务平台于一体的六大功能实验室：硬件课程实验室，软件课程实验室，网络实验室，信息安全实验室，iMac创新实验室，Oracle大学教育合作中心实验室(如图1所示)。

图1 功能实验室构成

3 计算机专业实验室建设方案

3.1 教学实验平台建设

计算机专业实验室能够保证200名以上学生同时上机，每个实验室安装教室管理软件，支持200个以上节点同时收听，可以保证整个局域网的同步教学，从而提高教学质量和教学效果。在此基础上，分成以不同功能为主体的功能实验室。

硬件课程实验室建设过程中，购置了唐都计算机组成原理CM3+实验箱，微机原理与接口技术PIT++实验箱，亿道电子嵌入式ARM实验箱，无线传感器节点实验板，另外由专业课教师自行研制了FPGA实验板。可以承接计算机组成原理实验[3]、计算机组织与结构实验，微机原理与接口技术实验、嵌入式系统实验，可编程逻辑器件及应用实验等。

软件课程实验室能够保证数据结构、操作系统、数据库原理、计算机图形学、数值计算、编译原理、软件课程设计、语言类课程的上机。每门课程用到的软件是根据课程对操作系统和应用软件的要求实现最优配置。

网络实验室购置了锐捷网络实验平台6组，每组支持6个节点，可供一个班学生同时进行网络抓包、网络攻防等计算机网络实验。

信息安全实验室购置了中软吉大信息安全实验平台和西普阳光无线移动网络安全实验平台。可满足计算机本科专业认识实习、密码学应用与实践和网络安全课程设计等本科生实践类课程的教学需求。

iMac实验室由35台苹果iMac一体机和35台iTouch构成，针对业界流行的先进网络开发技术，开展面向iOS的实践创新应用训练平台建设，满足计算机专业的生产实习和iOS操作系统课程设计、高级编程技术、人机交互等计算机专业课程的实验需求。

通过计算机专业实验室的教学实验平台建设，为学生提供上机实验课程和各类实习、实践、毕业设计等课程的必备环境条件，为计算机专业以及面向全校的基础课程建设和学科发展提供基本实验环境，为学校专业建设与发展提供了坚实的基础。

3.2 科技创新平台建设

在完成基础教学实验的基础上，计算机专业实验室为学生搭建了科技创新平台。一方面提高设备的利用效率，同时能对教学起到促进作用。亿道电子的嵌入式ARM实验箱作为科技创新平台之一，为本科生了解嵌入式操作系统，进行操作系统移植、驱动开发、应用软件设计提供了支撑。异构多核SOC研发平台是基于ARM11和FPGA的开发平台，在此基础上学生完成多项创新项目，也为电子设计竞赛等赛事提供了前期训练环境。电脑鼠走迷宫平台源于计算机学会主办的电脑鼠走迷宫比赛，该比赛不论在硬件设计上还是软件算法上对学生都能起到很好的训练。iMac创新实验室为学生提供了创新平台，学生已完成了很多应用软件设计，包括为我校60周年校庆制作的宣传软件，放在苹果商店里供大家下载。科技创新平台建设已经取得一定成效，经过创新平台训练的学生不论是专业知识还是动手能力都更具优势。

3.3 社会服务平台建设

Oracle大学教育合作中心实验室是校企合作实验室，为学生搭建面向社会需要的平台，提高学生竞争力。通过组织学生开展为期一年的Oracle大学课程学习，让学生在大学里有更多机会接触社会实践，学习结束通过考试后可取得Java认证。这是校企合作模式的一种全新探索，实践表明该模式对学生就业和继续深造均发挥了积极作用。

3.4 网络化建设

3.4.1 网络部署

计算机实验室网络部署如图2所示，网络部署范围包括六大功能实验室、中心控制机房和仪器维修室。每个实验室墙上的网口均可以直接连接到校园网，学生通过校园网门户网站连接到互联网，但是学生校园网账号均非国际网站账号，为方便学生在国际网站查阅资料，计算机专业实验室开通了光纤宽带网络。为便于管理，在每个实验室内安装切换器。当切换到宽带网段后，实验室的PC机将通过核心交换机连接到中心控制机房的路由器上。采用双WAN口路由器，WAN1为20 M光纤宽带，WAN2为100 M校园网，通常路由器配置为主备模式，均从WAN1口出，如有特殊需要可改为均衡模式。无线方面采用大功率无线信号发射器，所有实验室均能接收到无线信号。整个网络环境实现了集中控制和单独控制的统一。

图2 计算机实验室网络部署图

3.4.2 网络管理信息平台建设

计算机专业实验室的管理主要包括设备管理和排课管理。由实验室教师共同设计完成基于B/S架构的设备管理平台和排课系统平台，用ASP.NET和SQL Server2005实现，部署在服务器上。设备管理平台主要实现对设备的查询、购置添加和报废转移删除操作。排课系统平台可供学生、教师随时查看实验室使用情况，以便安排自己的上机实验时间。系统中将登录用户身份分为3类：学生、教师、管理员。学生教师登录之后均可以查看实验室使用情况，教师可以在系统中指定某个学生进行排课设置，管理员拥有最高权限，对排课情况进行最后审核和发布。该系统节约了学生和教师之间排课沟通的时间，提高了工作效率。

3.5 教师队伍建设

目前计算机实验室有专职实验教师5名，均为硕士研究生学历，平均年龄33岁，其中有两名教师正在攻读博士学位。为提高年轻教师的工作积极性，学院制定了《实验室教师考核办法》，明确了实验室教师工作方向，鼓励实验室教师参与教研、教改项目，指导学生创新等，对成绩突出的教师给予物质和精神奖励。

该实验室承担独立授课的实验课一门，实验室教师负责独立授课实验课的讲授和其他实验课的辅导，同时参与本科生创新项目指导，软件课程设计指导等，参与多项教学研究改革项目，在核心期刊发表文章10余篇，撰写多本实验指导书，参编多部教材，并正式出版国家级规划实验教材一部。

3.6 制度建设

经过多年的实验教学并结合计算机实验室的特点，学院先后建立了各种实验室管理制度，从大的方向分为以实验室为主体的制度和以人为主体的制度(如图3所示)。

图3 实验室制度规范

《实验室工作人员守则》要求实验室工作人员必须遵守各项规则，尽心尽责，保证实验教学顺利进行[4]；《学生实验守则》是要求学生在实验时服从管理，合理使用设备，爱护设备，损坏设备要赔偿。《实验室值班人员记录》是责任到人的重要保证。实验室的安全非常重要，为此制定了《实验室安全卫生守则》，严格要求实验室工作人员、教师、学生认真执行，以保证设备的安全。《实验室设备管理制度》和《实验室设备维修制度》是为了加强对设备管理而建立的制度，它要求对每台设备建立技术档案、使用和维修记录。这些制度的建立和不断完善，使实验室的管理规范整齐、有章可循，推动实验室管理水平逐步提高。

4 结束语

计算机专业实验室在学校、学院的大力资助下，在教学实验平台、科技创新平台、社会服务平台、网络化平台、教师队伍和制度建设中均取得了一定的成效，随着计算机技术更新发展的速度越来越快，实验室教师还须不断学习，不断跟进，不断探索新的实验教学体系、实验教学手段和实验室管理方式方法，为学生提供更好的实验教学与科研环境，建设具有特色的计算机专业实验室。

[1]廖勇,琚生根,周刚.高校计算机专业实验室建设探讨[J].实验技术与管理,2009,26(5):147-149.

[2]付洪威,杨华,刘云.通信工程实验室的构建[J].实验技术与管理,2006,23(11):140-142.

[3]张磊,郑榕,田军峰.《计算机组成原理》实验教学改革[J].实验科学与技术,2013,11(2):107-110.

[4]刘云,曾树全,曾明.实验机房设备的管理与维护[J].实验技术与管理,2003,20(4):115-116.