蘇曉光　于莉莉

[摘 要]本文結合高校計算機實驗室的實際，從學科需求、教學目標、培養(yǎng)方案的角度出發(fā)，分析了目前計算機實驗室面臨的問題，提出了開放式的計算機實驗教學模式的設想，為創(chuàng)建高效、共享的計算機實驗室提供新途徑。

[關鍵詞]開放型；計算機；實驗室；建設；管理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.14.092

[中圖分類號]TP399-C1 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）14-0-02

越來越多適于培養(yǎng)創(chuàng)新能力的綜合性實驗、適于培養(yǎng)實踐能力的設計型實驗在繼續(xù)增多，實驗項目增多直接導致實驗資源不足。在矛盾日益突出的情況下，如能充分利用實驗資源，滿足更多的實驗需求，為教學提供良好的實驗環(huán)境，為實踐創(chuàng)新提供更為寬松的服務平臺，能夠加快開放型實驗室的建設進程。

1 高校開放型實驗室的建設需求

1.1 開放實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要

習近平主席于2014年的APEC峰會上曾指出，要從消費驅動、投資驅動轉型到創(chuàng)新驅動上來，高校實驗室將在科研、創(chuàng)新和社會服務中起到重要作用。特別是對于工科院校在培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和動手實踐能力方面，其重要性將不可替代。高校的人才培養(yǎng)必需適應社會發(fā)展轉型的需求，而開放型實驗室以其包容性的特點為學生提供了更自由、更人性化的實驗場所。

1.2 開放實驗室是驗證性實驗轉向綜合性實驗的需要

隨著科研手段的不斷變革，計算機技術與各學科的融合也不斷加深，如電氣學科、材料學科、機械學科與計算機技術的交融發(fā)展，使實驗類型變得日益復雜。傳統的驗證性實驗在創(chuàng)設性與探究性上，已不能滿足教學需求，有必要轉向綜合性實驗。這種轉變會直接影響傳統實驗資源和實驗環(huán)境，而開放型實驗室正好可以彌補在資源條件不足的情況下，開設更多的綜合性、復雜性實驗項目。

1.3 開放型實驗室是滿足學生自由化、個性化學習的需要

網絡技術使授課形式更多樣化，高校學生獲取知識已不局限于課堂學習一種形式，網絡課件、慕課、課程視頻點播都可以成為學生獲取知識的途徑，開放型實驗室可以多渠道為學生提供必要的學習場所。同時，學生也可以不受時間、地點的限制，以校園網為媒介，利用虛擬技術實現自主選擇學習內容、學習時間，保障個性化的學習要求。

2 開放型計算機實驗室的建設構架與特點

2.1 開放型計算機實驗室的建設構架

從圖1中可以看出，校園網是構架開放型實驗室的基礎，服務器、管理機、學生機、監(jiān)視器、交換機、路由器是必備的硬件設備，對有條件的高校也可配備門禁或一卡通等電子設備輔助完成部分管理工作。這些硬件資源要與軟件管理平臺相結合才能真正實現開放型的實驗室。

2.2 開放型計算機實驗室的優(yōu)勢

（1）實驗室可以24小時使用，提高了資源的利用率。目前，一些機房設備一年中只有幾周時間在使用，其余時間設備都處于閑置狀態(tài)，造成資源嚴重浪費。開放型實驗室正好解決了閑置設備的資源浪費問題，將閑置設備及時投入新需求中，實現實驗資源使用最大化。

（2）動態(tài)分配機房的使用人群，最大限度地提高機房的使用時長與應用范圍。學生上機時間不受限，上機地點也不受限，只要是正常教學以外的時間，學生都可以通過預約系統進入任何一個實驗室進行學習，提高了學習的自由度。

（3）學生可以根據自己的需求創(chuàng)建個性化的實驗內容。傳統性實驗多是對教學內容進行驗證性操作，而設計性、綜合性實驗內容很少，導致無法充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造力、想象力，實踐深度與廣度受到限制。開放型實驗室可以很好地尊重學生的想法，讓學生按自己的想法去做實驗，為學生的個性化實踐提供了服務平臺。

（4）實驗室的作用不再是單一實驗場所，也可作為課后再學習場所。先前學生的課后學習地點多集中在寢室與圖書館，而虛擬技術甚至包括云桌面技術的應用，使學生可以在虛擬端獲取各類需要的內容進行再學習。所有課程資源共享，教師可以將各種教學軟件上傳到服務器端，并通過校園網傳送給每個學生，豐富了學習形式，為課后補充學習開辟了新場所。

3 開放型實驗室運營與管理方案

3.1 開放型實驗室維護維修要點

隨著用機人次與時長的增加，導致病毒攻擊、死機現象增多，需要維修的設備數量也會增加，所以管理員要具備快速處理各類故障的技能。

（1）硬盤對拷技能也稱硬盤對刻技能。這種技術適用于主機配置相同，又缺少系統備份文件的計算機，常見軟件如Ghost。

（2）利用PXE快速啟動客戶端并運行Ghost克隆技術對系統軟件進行修復與安裝。管理員還可以通過修改Bootloader實現遠程PE啟動，以及通過遠程安裝進行管理及維護，兩者具有在短時間內快速復原系統。

（3）將虛擬化技術應用在機房建設管理中。虛擬化技術是一種資源管理技術，對硬件配置要求不高，可以在不增加硬件條件的情況下不斷擴大硬件容量，從而能夠節(jié)省設備投入成本。

（4）做好防病毒、防黑客、防外存設備感染工作，為計算機與服務器安裝必要的安全防護軟件。部分計算機要屏蔽其外設存儲接口，學生需要的軟件可通過校園網從服務器下載，切斷外設病毒、木馬軟件的傳播途徑，防止惡意軟件的傳播與擴散。

（5）設備散熱處理。由于開放型實驗室設備要長期處于工作狀態(tài)，設備積熱或積灰現象比普通實驗室嚴重，硬件過熱也是導致不能正常開機的主要原因，所以要做好設備的散熱處理。高溫季節(jié)要在機房內增設空調，工作人員也要定期做好硬件的清灰與除塵工作。

（6）做好計算機和服務器的系統備份工作，以備修復計算機系統時使用。管理員還要做好硬件設備的儲備工作，保證被損壞的計算機部件能及時進行更換。

（7）開放實驗室需安裝監(jiān)控設備，用于監(jiān)控機房人員流動情況，并將收集到的視頻文件傳輸到管理機與監(jiān)視墻中。管理員就可以通過監(jiān)視墻同時監(jiān)管多個實驗室的情況，通過管理機了解各實驗室的上機、人員預約和流動情況，解決了每個實驗室都要安排一個管理員進行監(jiān)管的狀況。

（8）對于有條件的學校，在管理上還可以利用IC卡形式的一卡通技術輔助管理.上機人員只需通過門禁刷卡，即可自動完成身份驗證、上機考勤、指定操作設備編號等上機核實任務。

（9）開放實驗室必須做好網絡安全工作，無論是客戶端、服務端都應安裝安全防護軟件。常用的網絡安全軟件有很多，如：360安全衛(wèi)士、電腦管家等。管理員可以利用安全軟件采集監(jiān)控各開放機房的網絡流量，對異常情況做到早發(fā)現早防控，避免發(fā)生設備突發(fā)癱瘓的情況。

3.2 建立健全實驗室的規(guī)章制度

開放型計算機實驗室上機項目種類繁多，上機時間靈活多變，因此計算機實驗室各時段的上機人員的流動性比普通實驗室多，所以要求實驗室必須建立健全各項管理制度，并嚴格貫徹執(zhí)行各項制度來保障實驗室的正常運行。例如，開放型計算機實驗室要制定《計算機機房管理制度》《機器設備使用管理制度》《實驗室安全操作規(guī)范制度》等規(guī)章制度，并要求新生在上機前認真閱讀及領會相關制度及操作流程的細則。

3.3 完善實驗室的安全管理工作

一方面，管理人員要做好防火、防水、防盜安全工作，建立健全安全操作規(guī)則，配備安全防護設施，定期檢查教室的通風口、采光口、安全出入口的安全防護欄、安裝報警監(jiān)控系統。另一方面，管理人員還要定期對實驗室的電源線路進行安全檢查，及時發(fā)現隱患，避免因線路老舊、損壞而發(fā)生火災。

4 結 語

本文系統地分析了開放型實驗室的構架形式，并詳細闡述了管理過程中需要掌握的技術要領及常見問題的處理與防御辦法。希望可以為上機任務需求多而又缺少資金投入的高校提供借鑒，以此讓高校的計算機實驗室能真正成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的實驗場所，適應新工科人才培養(yǎng)發(fā)展的需要。

注：于莉莉，通訊作者

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