1. 教学思想

我公司与多位具有丰富经验的教学名师紧密合作，在充分汲取他们先进教学理念的基础上，总结出了三条教学思想，并将其融入到了本解决方案的整个研发周期中。无论是教学软件各项功能的设计，还是实验题目的规划，自始至终都是围绕着这三条教学思想来进行的。

面向就业的“做中学”

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。本解决方案的建设目标之一就是为尽可能多的课程提供配套的实验教学软件，同时提供精心设计的实验内容，这些实验内容会尽量覆盖课程中所有重要的知识点，让学生在不断实践的过程中印证书本上的理论知识，从而达到“做中学”的目的。

此外，为了让实验内容面向就业需求，本解决方案还完成了以下工作：

l 所有配套实验软件的图形化界面和操作方式都是一致的，避免了学生完成不同课程的实验要学习不同软件使用方法的问题。并且所有软件的界面与Visual Studio完全类似，在学生完成实验的过程中也就掌握了Visual Studio的基本使用方法，为今后参加工作打下基础。

l C和C++程序设计实验除了重点培养学生的基础编程能力外，还引入了实际工作中已经大量采用的最新的C++11标准和C99标准。

l 在实验中加入了大量调试程序的内容，一方面让学生通过调试程序理解程序运行的行为，另一方面让学生学会使用基本的调试功能，这对于学生参加工作后能够灵活使用各种调试功能解决实际问题非常重要。

l 提供了EOS操作系统（类Windows）和Linux 0.11操作系统两种操作系统实验，使学生参加工作后可以同时在Windows和Linux这两种操作系统下完成高质量的编程工作。

l 在实验中引入了许多在实际工作中大量使用的先进技术和开源软件，包括GDI、GDI+、OpenGL、OpenCV、LLVMClang、GCC、GDB等。这就让学生能够紧跟快速变化的技术潮流，不会在就业时有落伍的感觉。

培养学生“计算机系统”思维方式

“勿在浮沙筑高台”。计算机技术正在发生重要的变化，出现了新的系统形态和技术特征，这就要求无论是研究型高校还是应用型高校，都需要将培养学生的“计算机系统”思维方式放在一个比较重要的位置。只有这样，研究型高校的学生才能进一步掌握设计、实现计算机硬件和系统软件的能力；应用型高校的学生才能在掌握基本系统原理的基础上，得到综合应用的能力。

为了更好的适应培养具有“计算机系统”思维的人才的需要，本解决方案重点研发了计算机系统核心课程的实验内容，使这些核心课程之间的内容联系更紧密、衔接更顺畅，使学生在完成实验后，能够具有系统层面的理解能力，能够站在系统的高度解决应用问题，不会成为只会编程序的“码农”。

循序渐进，从易到难

“师傅领进门，修行在个人”。循序渐进，从易到难的实验教学思想，可有效防止学生产生“挫败感”，保护学生的积极性和学习兴趣。在本解决方案中主要体现在两个层面。

首先，从整个实验方案设计的角度来说，每门实验课程开始的几个实验题目都是比较简单的，确保学生可以顺利的入门，在随后的实验题目中会逐渐增加一定的难度，待所有实验完成后，还会提供一些综合型的课程设计题目，继续提高学生的实践能力。

其次，从单个实验内容的角度来说，绝对不会让学生从零开始编写源代码，而是先给学生一个源代码样例，并引导学生掌握源代码的运行过程，再让学生根据实验要求编写源代码。这样，即使是能力一般的学生，也可以通过“照猫画虎”的方法顺利的编写出源代码了。在每个实验结束后，还会提供一些具有一定难度，可以引导学生进行深入研究和学习的思考与练习题，让那些能力比较突出的学生可以得到更多的锻炼。

2. 技术先进性

使用C/S和B/S混合模式

    学生使用配套实验软件访问平台时，采用了C/S模式；教师使用浏览器访问平台时，采用了B/S模式，从而充分利用了这两种模式的优点。C/S模式可以让学生在本地计算机编写源代码，编译、运行和调试程序，在提高效率的同时确保了安全性，并且和学生参加工作后的工作环境和工作模式相一致，实验效果明显优于在Web页面中编程的实验方式。B/S模式可以让教师随时随地访问平台，实时掌握学生的实验情况，避免了安装软件和升级软件的环节。

使用多服务模式

本平台按服务功能的不同，将服务分为授权服务、客户端接口服务和Web应用服务等多个服务，并对各个服务进行了定制优化、安全加固和压力测试，大大提高了平台的可用性、可靠性和可维护性，确保平台可7*24小时不间断运行。即使由于升级维护等原因暂时中断了某些服务，学生使用的配套实验软件也提供了离线模式，待服务启动后可以自动恢复连接，最大限度的确保学生的实验过程不会被中断。

使用虚拟仿真技术

对于那些与实际硬件相关的实验课程，本平台充分利用了虚拟仿真技术，让学生在没有实际硬件的情况下，可以使用虚拟机软件或仿真软件完成实验，确保了本平台提供的是一个纯软件的实验环境。方便学校在实验室、云平台等不同的环境中部署和迁移本平台，与使用实际硬件的实验环境相比，大大节约了实施和管理成本。

使用可视化技术

计算机中的数据和运算过程往往是看不见摸不着的，而程序内部的运行情况是深层抽象的，学 生理解起来有一定的难度。使用可视化技术可以将这些内容以图形化的方式生动的展示出来，例如本解决方案提供的数据结构、编译原理、操作系统、电路仿真等软件都提供了可视化工具，使学生可以很直观的去观察和理解程序的行为。同时，教师也可以很方便的在课堂上以图形化的方式演示这些内容。

3. 解决方案特点

满足多种实验课需求

本平台已经可以同时满足多门实验课的需求，在此基础上，可根据不同高校实验教学的特点以及所用教材的不同，定制出不同的实验内容和实验教材。还可与高校深入合作，将更多新的实验课程接入到本平台，实现课程嵌入、专业共建等产学研合作模式，从而使高校在不断加强实验教学的同时，提高学生实践能力，适应就业形势的需要。

提供信息化管理功能

本平台提供的信息化管理功能可对“教与学”行为进行全过程的管理、追溯、监控与评价。向学校领导、系主任、教师提供整个学期、一门课程、一节实验课等不同维度的统计报表，对实验教学进行实时监控、管理。并可将不同学期、不同学校的实验数据进行比对分析，进而为提高实验教学水平提供决策依据。

信息化管理功能可以还对每位学生的实验数据进行记录和分析，在学生毕业时，自动生成四年的“立体简历”，并与招聘企业的岗位技能需求进行匹配，实现高效的人才甄选，为学生提供更灵活的就业通道。

支持灵活的实验教学方式

本平台提供的实验软件在设计时就充分考虑了易用性和可靠性，完全可以满足课堂演示的需要，使教师在课堂上可以很方便的演示出实验效果，让学生在学习理论知识的同时，能够看到源代码和程序的运行结果，很好的调动学生积极性，活跃课堂气氛。在理论课程之后，可以使用本平台让学生完成相应的实验课，还可以在学期末让学生完成一些课程设计题目。

本平台除了支持课堂演示以及传统的实验方式外，还可以支持开放性实验。教师通过本平台发布实验任务，并要求学生在某个截止时间之前必须完成。这样，学生就可以在一定的时间段内，自行安排实验时间和实验地点，使用配套的实验软件完成实验任务，然后向平台提交实验数据和源代码。教师可通过本平台实时掌握学生完成实验任务的情况，督促那些未完成实验的学生。在截止时间到来时，学生就不能再提交实验结果了，此时教师可以根据学生完成实验的情况为学生评分。这种开放性实验是实验教学的一个重要的发展方向，一方面可以调动学生的积极性，让学生有充足的时间完成实验，理解实验内容；另一方面也解决了学校实验室资源紧张，实验课时不足的问题。

支持定制云模板

由于平台中预定义的实验模板很难满足所有教学目标的要求。教师可以使用“定制云模板”功能为平台添加新的实验模板，从而适应不同实验题目的需要。学生可以通过网络很方便的获取云模板，在完成实验题目后提交到平台供教师审阅。通过教师对云模板不断的完善和积累，可以形成一个比较完备的云模板库，既可以满足教学目标不断变化的需要，也可以与其他院校交流共享，不断丰富云模板资源。

提供计算思维训练题库

提供了计算思维训练题库--EOJ题库。EOJ题库中有300余道编程题目，包含100多道ACM 真题，覆盖了100多个知识点，从而达到激发学生潜能，培养学生计算思维的目的。教师也可使用云模板功能定制新的实验题目。

切实减轻教师负担

本平台通过以下几种方式切实减轻教师负担，让教师从繁琐的机械性劳动中解脱出来，从而可以有更多的时间和精力从事创新性的工作。

l 本平台提供了多门实验课程的实验指导书，这些实验指导书编写的非常详尽，总共包含了九百多页，五十多万字的内容。

l     每本书中的实验内容都是经过多所高校实际使用后逐步成熟起来的，具有很好的操作性。对于验证性实验内容，即使在没有教师指导的情况下，学生也可以按照书中的步骤顺利完成实验，并理解所验证的概念。对于设计性实验内容，书中会给出适当的提示，并会提供比较直观的验证方法，既方便学生自查，也方便教师检查学生完成的是否正确。

l     同时，每本实验指导书都提供了配套的教师参考书，其中包括了所有实验的源代码答案，以及课后思考练习题的答案。

l 教师可以在实验课开始前使用本平台提供的自动考勤功能，方便、准确的记录下学生的出勤情况，从而帮助教师省略了繁琐的点名环节，将更多的课堂时间留给学生完成实验。

l 在实验过程中，教师可以实时查看学生编写的代码量，以及实验完成的进度，可以直观、准确的掌握哪些学生认真完成实验并且进度较快，哪些学生需要进行督促。对于那些没有自行编写代码，而是复制他人代码的学生，平台不会记录其代码量，这种基于行为的防作弊方式显著优于基于源代码结果比对的方式。

l 在实验结束后，教师可以使用浏览器登陆平台，在线查看学生提交的源代码，并使用自动评分功能给学生的实验进行打分，避免了在学生机上逐一检查学生实验结果的繁琐过程。

4. 运行环境

开放实验管理平台软件

硬件要求

处理器：至强处理器E3系列

内存：4 G

硬盘可用空间：500 GB  

USB 接口：服务器至少有一个空闲 USB 接口 

软件要求

Windows Server 2003

Windows Server 2008 

配套实验软件

硬件要求

处理器：赛扬 2 G

内存：2 G

硬盘可用空间：8G 

软件要求

Windows XP

Windows 7

Windows 10

5. 部署方式

无需用户购置任何新硬件，即可在现有网络环境中或者云环境中部署该平台。推荐在整个校园网中进行部署（参考图4），这样教师可在办公室中通过浏览器访问该平台，学生可在实验室或宿舍使用配套实验软件完成实验。如果条件有限，也可在一个实验室中进行部署（参考图5）。

图4：校园网中的部署方案

图5：局域网中的部署方案

6. 采购方式

我公司为高校引入此解决方案提供了非常灵活的方式

引入全部或部分解决方案

引入“开放实验管理平台软件”对实验课进行信息化管理，并从所有配套实验软件中选择若干个软件，应用到相应的实验课程中。并可以与我公司进行深入的产学研合作，陆续将更多的实验课程和实验软件接入此平台。

建设校级共建共享实验平台

本平台可以部署在校园网中供全校师生使用，所以非常适合于建设由国家五年规划资金支持的，校级共建共享实验平台，为全校师生普遍需要进行的实验课程提供服务，例如程序设计等基础性计算机实验课程。

建设特色实验室

建设“系统软件实验室”可以选择“操作系统集成实验环境”、“Linux内核集成实验环境”、“微机原理与汇编语言集成实验环境”和“编译原理集成实验环境”，并选择“开放实验管理平台软件”对实验课进行信息化管理。

建设“程序设计实验室”可以选择“程序设计集成实验环境”、“数据结构集成实验环境”和“微机原理与汇编语言集成实验环境”，并选择“开放实验管理平台软件”对实验课进行信息化管理。

建设“图形图像实验室”可以选择“计算机图形学集成实验环境”和“数字图像处理集成实验环境”，并选择“开放实验管理平台软件”对实验课进行信息化管理。

单独购买配套实验软件

    即使不购买“开放实验管理平台软件”，也可以单独购买配套实验软件。但是，由于无法接入开放实验管理平台软件，学生在提交作业时，教师在考评学生的实验情况时，无法享受到开放实验管理平台软件带来的便利。