段毛毛

摘要：隨著新工科教育的不斷推進，各高校越來越重視計算機實踐教學(xué)，而多數(shù)計算機實踐教學(xué)都依托于計算機實驗室進行。傳統(tǒng)的計算機實驗室建設(shè)與管理方案在“新工科"T問題較多，其改革勢在必行。根據(jù)中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)計算機基礎(chǔ)公共實驗室的建設(shè)和運行情況，從多方面入手分析其建設(shè)和管理存在的問題及其產(chǎn)生的根本原因，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)提出多項改革措施，為計算機實驗室的實踐教學(xué)提供有力保證。

關(guān)鍵詞：新工科;計算機實驗室;大數(shù)據(jù)技術(shù)

中圖分類號：C642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）03-0240-02

自2017年教育部啟動“新工科”建設(shè)以來，各個高校都在積極探索“新工科”下教育教學(xué)模式的研究和改革，旨在結(jié)合人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才[1]，成為高等教育的領(lǐng)先者。

在新工科教育下各個學(xué)科的改革中，非常重要的一點是要加強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，即通過各種實踐活動加深學(xué)生對理論知識的理解和掌握?，F(xiàn)如今除計算機學(xué)科以外，許多學(xué)科的實踐教學(xué)都以計算機實驗室為基礎(chǔ)，如油藏數(shù)值模擬、AutoCAD制圖、煉油化工生產(chǎn)仿真實訓(xùn)課程等。高校實驗室正從傳統(tǒng)模式向多功能、綜合型、信息化方向發(fā)展[2-3]，與此同時繁重的實踐教學(xué)任務(wù)暴露出傳統(tǒng)計算機實驗室的諸多問題。

為了適應(yīng)新工科教育的創(chuàng)新，保證各類計算機相關(guān)實踐教學(xué)的順利開展，計算機實驗室必須隨之進行改革。本文以中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)（簡稱校區(qū)）計算機基礎(chǔ)公共實驗室為例，分析新工科教育下計算機實驗室存在的諸多問題，以及對應(yīng)的建設(shè)與管理方案。

1 計算機基礎(chǔ)公共實驗室存在的問題

由于校區(qū)新成立不久，計算機基礎(chǔ)公共實驗室仍在建設(shè)中，目前主要存在兩個問題，一是“亂”，二是“不穩(wěn)定”，具體情況如下：

1.1 數(shù)量不足、容量小且分散

計算機基礎(chǔ)公共實驗室供全校區(qū)使用，屬于全天開放實驗室。校區(qū)目前完成建設(shè)的四間計算機基礎(chǔ)公共實驗室分為位于C5和C8教學(xué)樓，容量平均為60人/間，計劃2019年在C6教學(xué)樓新增兩間計算機基礎(chǔ)公共實驗室。從分布位置看，計算機基礎(chǔ)公共實驗室遍布校區(qū)各個教學(xué)樓，非常分散。目前，校區(qū)招生以35人為一個教學(xué)班，通常兩個教學(xué)班同時上課，而所有實驗室的最大容量均小于70人每間，不滿足課程教學(xué)需求。若同時分配兩間實驗室，則會造成其中一間實驗室機位空余量大、使用效率低。

1.2 軟硬件環(huán)境不一

由于計算機實驗室分批建成，每批的建設(shè)單位都不一樣，導(dǎo)致各個機房的軟硬件環(huán)境都存在較大差別。如計算機品牌有戴爾、聯(lián)想、清華同方，機型有普通臺式機、一體機，教師管理軟件有傳奇電子教室軟件、極域電子教室軟件等。此外，每個實驗室服務(wù)器的配置也存在很大差別，管理方式各不相同，有無盤管理系統(tǒng)，也有虛擬化管理系統(tǒng)。

1.3 教學(xué)、考試軟件需求不一

需要使用計算機實驗室的課程來自多個不同的專業(yè)，所需的軟件千差萬別。若在同一操作系統(tǒng)同時安裝所有需要使用的多類不同的軟件，會增加服務(wù)器負載，導(dǎo)致學(xué)生計算機運行速度緩慢，且容易產(chǎn)生軟件之間的沖突，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。此外，不同應(yīng)用環(huán)境對同一軟件的版本需求不一，比如全國計算機等級考試要求JDK版本為1.6，而《Java語言程序設(shè)計》課程需要的JDK版本是1.8或更高。這導(dǎo)致同一機房，必須根據(jù)需要反復(fù)調(diào)配軟件環(huán)境，很容易產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致部分軟件無法正常使用。

1.4 使用人數(shù)多、使用頻率高，設(shè)備易損壞，安全性要求高

計算機硬件設(shè)備的壽命通常為3到5年，由于計算機實驗室教學(xué)任務(wù)繁重，使用人數(shù)多，使用頻率高，計算機硬件的損壞速度會加快。此外，由于部分學(xué)生不在意對設(shè)備的正常使用和維護，安全意識差，存在違規(guī)操作的現(xiàn)象，導(dǎo)致計算機設(shè)備丟失、硬件損壞，故障頻發(fā)。部分學(xué)生不當(dāng)?shù)纳暇W(wǎng)方式和移動設(shè)備的交叉使用，還容易造成病毒的傳播和擴散，使一些軟件甚至硬件頻遭攻擊和破壞，增加實驗室的管理工作量，影響正常的教學(xué)活動。

1.5 實驗室管理任務(wù)重，學(xué)生缺乏管理經(jīng)驗

除計算機專業(yè)老師外，計算機實驗室的管理主要依靠勤工儉學(xué)的學(xué)生，每學(xué)期約有20位固定的勤工儉學(xué)的學(xué)生參加機房運維。在每學(xué)期交替時，根據(jù)機房管理規(guī)定，對表現(xiàn)較差的學(xué)生進行淘汰，故存在人員的流動、變更。此外，在機房使用高峰期和課程高峰期，由于學(xué)生空閑時間較少，不能滿足實驗室值班需求，故會雇傭部分臨時值班人員，即選取在實驗室上課的部分學(xué)生負責(zé)當(dāng)時的實驗室值班與管理工作。這其中，新來的勤工儉學(xué)學(xué)生和臨時值班學(xué)生，對實驗室基本情況和規(guī)則制度、管理技巧不了解，無法保證實驗室運行無誤。

2 計算機實驗室建設(shè)與管理辦法探究

為提高校區(qū)計算機基礎(chǔ)公共實驗室的建設(shè)和管理水平，全面保證教學(xué)工作的順利開展，必須解決計算機基礎(chǔ)公共實驗室的“亂”和“不穩(wěn)定”。

2.1 明確分工，各司其職

針對無盤技術(shù)簡單、快捷、穩(wěn)定[4-5]但是容量受限，虛擬化技術(shù)安全、高效、可擴展[5-7]的特點，可將對系統(tǒng)要求不高的課程，如只需使用瀏覽器和MS Office等基礎(chǔ)軟件的課程，安排在無盤管理模式的實驗室;而對系統(tǒng)要求比較高的課程，如使用AutoCAD、MATLAB、三維仿真等大型軟件的課程，將其安排在虛擬化管理模式的實驗室。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)任課教師所屬院系或者上課人數(shù)，將課程均勻地安排在各個實驗室，避免某一實驗室教學(xué)任務(wù)過重，減少系統(tǒng)的軟件數(shù)量。此外，對于不同類型的比賽，可根據(jù)歷屆考試人數(shù)，固定考點和考試內(nèi)容，減少實驗室環(huán)境的調(diào)換。

2.2 制定嚴格的規(guī)章制度，強調(diào)實驗室安全管理

俗話說“無規(guī)矩不成方圓”，計算機基礎(chǔ)公共實驗室的管理亦是如此。計算機基礎(chǔ)公共實驗室使用人員多，值班學(xué)生也多，但是負責(zé)管理的教師很少，非常容易出現(xiàn)各種狀況，尤其是值班不到位而影響正常教學(xué)的狀況。另外，安全問題也容易出現(xiàn)，如設(shè)備丟失、損壞，病毒傳播等。為此，必須制定各種嚴格的規(guī)章制度，從上到下規(guī)范上課教師與學(xué)生、管理教師和值班學(xué)生的行為。例如，對于值班學(xué)生，明確要求值班時間、值班內(nèi)容及必須掌握的管理技術(shù)等，制定獎懲方案，獎懲分明，激勵值班學(xué)生認真工作，杜絕教學(xué)事故的出現(xiàn)?？芍贫ǖ臏?zhǔn)則可以包括了《實驗技術(shù)人員崗位職責(zé)》《值班教師崗位職責(zé)》《教師實驗守則》《學(xué)生實驗守則》《實驗室安全守則》以及《學(xué)生上機須知》等[8]。

2.3 優(yōu)化實驗室建設(shè)方案

目前已有諸多類型的計算機實驗室建設(shè)方案，各有千秋，校區(qū)已建成的實驗室的軟硬件環(huán)境調(diào)整比較困難，重在管理。而未來即將建設(shè)的實驗室，在建設(shè)經(jīng)費允許的情況下，盡可能地提升實驗室各類機器的硬件配置是基礎(chǔ)。其中最先提升的是服務(wù)器的性能，其次是交換機和學(xué)生機的性能。此外，還可以改善機房的建設(shè)模式。計算機實驗室的建設(shè)模式有三種：T模式、0模式和TOM模式[9]，其中TOM模式最優(yōu)。校區(qū)可在已有實驗室的學(xué)生桌上補加電源插座使其轉(zhuǎn)換為TOM模式。對于新實驗室，合理設(shè)計學(xué)生桌和實驗室布局，方便學(xué)生使用私人筆記本電腦，減少學(xué)生實踐時對實驗室臺式計算機的影響。

2.4 總結(jié)歸納常見故障及處理方式，提升運維技能

通常，實驗室建設(shè)的廠家對實驗室提供的免費售后服務(wù)有效期為三年，三年之后學(xué)校需額外支付服務(wù)費用，數(shù)額較大。為減少計算機實驗室的運維成本，非常有必要培養(yǎng)技能全面的運維管理人員。對于計算機所有的軟件故障和硬件故障，如操鍵盤鼠標(biāo)故障、主機故障、網(wǎng)絡(luò)故障等[10]，都進行詳細記錄，具體內(nèi)容包括故障產(chǎn)生的時間、地點、原因、狀況、解決方案和處理人員等。通過日積月累，逐步形成一部完整的故障手冊，供后期培訓(xùn)和運維使用。此外，對于廠家提供的各設(shè)備的使用手冊，也許要妥善保管，以便后期查閱。

2.5 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建實驗室統(tǒng)一管理平臺

大數(shù)據(jù)技術(shù)對計算機實驗室的建設(shè)的推動作用非常大[11]，可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)完善計算機基礎(chǔ)實驗室的管理。雖然計算機基礎(chǔ)公共實驗室不在同一教學(xué)樓，但是其網(wǎng)絡(luò)相通和且均安裝有高清監(jiān)控設(shè)備。基于目前的情況，完全可以基于大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建一個計算機基礎(chǔ)公共實驗室統(tǒng)一管理平臺。平臺的管理內(nèi)容可以包括課程信息、人員信息、資產(chǎn)信息、實驗室使用情況、設(shè)備運行情況、各項規(guī)章制度和使用說明等。通過該平臺，實現(xiàn)各個實驗室的集中管理，方便校區(qū)內(nèi)部相關(guān)人員進行信息查閱和交流，使計算機實驗室更加智能、高效、安全、開放和可靠。

3 結(jié)束語

綜上所述，在新工科的教育背景下，目前計算機基礎(chǔ)公共實驗室的建設(shè)與管理存在諸多問題，改革勢在必行。本文首先分析了校區(qū)計算機基礎(chǔ)公共實驗室在建設(shè)和管理方面存在的問題，這些問題具有一定的普遍性;然后提出了五項改革措施，其中，前四項措施已經(jīng)得到實施并取得了較好的效果，但是基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實驗室統(tǒng)一管理平臺還未構(gòu)建完成，需要進一步研究與建設(shè)。

參考文獻：

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