操作系统实验报告精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇操作系统实验报告范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：虚拟机；LINUX；Vmware；实验平台

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）09-0048-03

Limitations and Solutions of LINUX Experimental Platform

HE De-xian

（Qujing Industrial and Commercial Vocational Technical Schools， Qujing 655000， China）

Abstract： Analysis of the defects in the traditional LINUX experiment platform：system environment susceptible to modification and destruction，lack of hardware support， hard to do integration of “teaching and studying and doing". Build a virtual machine LINUX experiment platform is discussed， which can be "infinite" extend hardware devices， to destructive modification and debugging system without affecting system， experimental process achieved the integration of "teaching and studying and doing" and so on， effectively solves the problems existing in physical experiment.

Key words： Virtual machine； LINUX； Vmware；Experimental platform

LINUX操作系统作为一种开放、自由、免费的软件，它支持多用户及多任务，支持网络环境，系统安全性较高，管理方便易用，在各类行业中应用越来越广。

作为应用本科类院校及高职院校，常常在计算机类专业中开设LINUX网络操作系统或操作系统实践课程，课程常以实验项目方式来完成一系列的实验，因此，搭建一个良好的LINUX或操作系统实验平台，对于教师的教学、学生的实训是非常重要的。然而，传统的实验环境搭建困难、存在诸多不便因素，因此，改进实验平台的搭建方法、改进实验方案、提高教学成效，是一个重要的课题。操作系统的实验平台搭建在文献一中已有讨论[1]，不是本文讨论的重点。

1 传统LINUX实验平台的局限性及存在的问题

1.1 传统LINUX实验平台实验要求

LINUX网络操作系统的实验内容一般有：LINUX操作系统的安装、LINUX基本指令、LINUX文件系统、账户与组管理、配置磁盘管理、网络配置与服务管理、网络服务器配置与管理（其中有Samba服务器配置与管理、DHCP服务器配置与管理、DNS服务器配置与管理、Apache服务器配置与管理、FTP服务器配置与管理、SSH服务配置与管理等），甚至是嵌入式LINUX试验[2]。以上的实验内容几乎都要在多用户的网络环境下实现，部分实验对硬件设备要求比较苛刻，比如磁盘管理中的LVM系统搭建、RAID搭建与配置，要求硬件系统至少有两块空闲硬盘，网络配置中要求有多网卡的条件，LINUX操作系统安装要求硬件有光驱且每次都要安装光盘…… 这些要求对于一个普通机房，是很难满足的要求的[3]。

1.2 存在的问题

上述实验内容，对计算机机房的硬件及软件条件要求较高，所在，传统机房的实验环境存在下列问题：

1.2.1教师教学平台及多媒体教学课件不能实现同步

为了节约成本，目前大部分实验机房配置的是电子教室系统，很少单独配置投影或电子白板等设备，而电子教室系统又主要以windows平台的为主，LINUX平台上的几乎没有。所以，在LINUX的实验教学中，教师很难在LINUX环境下用电子教室系统进行实验教学和展示多媒体课件，如切换为windows平台，又难以实现LINUX环境的真实教学演示。所以，这是一个两难的选择，如果实验机上安装两种操作系统，切换起来非常麻烦，这使得传统的实验环境很难满足现代教学的需求。

1.2.2 实验室管理和维护困难

现代的学生机房，管理人员为了减少系统的维护工作量，往往在系统中装有保护系统，不论用户对操作系统做什么操作，只要在系统重新启动后，便能还原到初始状态。这种方式对LINUX实验环境是不利的，因为LINUX的许多实验操作要求重新启动系统才能生效，在受保系统的系统中完成LINUX实验，许多实验是无法实现的。但是，如果不保护系统，学生每次对系统的修改，都可能使系统的性能受到影响，甚至会破坏系统，不能保证系统是一个“干净”的状态，所以，要保证每次实验前系统状态的初始化，无疑会加重实验管理人员的负担。这也是一个两难的选择，在真实计算机上安装系统无法解决这样的问题。

1.2.3 实验室硬件设备无法满足实验要求

真实计算机上的LINUX实验平台，网络适配器的数量及型号、硬盘的数量及容量、有无光盘驱动器、内存容量等性能指标，是固定不变的，以后也很难有变化。但在LINUX实验平台中，有些实验要求硬件设备超出常规要求，如有些实验要求有计算机有两块及以上的网络适配器（网卡），有些实验要求有两块甚至更多块空闲硬盘，有的实验要使用打印机设备等等，如果建设实验时要满足各类实验要求，就必须投入大量资金来搭建实验平台，这对投入预算不足的实验室是个难题，一般的学生机房很难满足上述硬件配置要求，从而无法完成实验要求。

1.2.4 实验结果测试与实验报告的整理困难

LINUX实验中一些实验测试需要两台及两台以上的计算机参与，如DHCP、DNS、Apache、FTP等服务器搭建与配置，需要用LINUX主机作为服务器，至少一台计算机作为客户机，来进行各项功能的测试。在真实LINUX平台，学生在一台计算机上显然无法进行这样的测试，只有与他人合作完成，这样增加了实验时间，无法达到独立实验的目的；另外，有些实验需要整理实验报告电子文档，这些实验报告电子文档又通常是在windows平台上用WORD来处理，在LINUX平台上的某些实验结果（如截图），如果要存放到WORD文档，这当然是很不方便的，虽然LINUX平台也提供了文档处理软件，但通用性并不是很强，在文档交换中不如WORD文档方便通用。

针对以上的问题或不足，利用虚拟机平台搭建的LINUX虚拟机实验环境，以上问题迎刃而解。

2虚拟机技术及常用VMM

2.1 虚拟机技术

虚拟机技术是通过虚拟化模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。对硬件资源的虚拟化，可以在一台服务器（宿主机）上模拟出多个相同或不同的硬件平台，从而能够同时运行多个不同类型操作系统并实现相互隔离。

虚拟机技术最早由 IBM 提出，主要用于实现昂贵大型计算机系统的安全共享，后来被移植到PC平台。虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor，VMM）是虚拟机技术的核心，它是一层位于操作系统和计算机硬件之间的软件，用来将硬件平台分割成多个虚拟机。

目前典型的VMM有VMware公司的VMware workstation，Microsoft公司的Virtual PC和Oracle公司的VirtualBox，其中VirtualBox虚拟机的建立在文献4中作过论述[4]。这三个平台大同小异，现以VMware workstation为例说明其功能及特点。

2.2 VMware workstation虚拟机平台

VMware Workstation（中文名“威睿工作站”）是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件，提供用户可在单一的桌面上同时运行不同的操作系统，和进行开发、测试、部署新的应用程序的最佳解决方案。

VMware Workstation可以让我们在一台机器上同时运行两个或更多Windows、DOS、Linux、Mac系统[5]，每个操作系统都可以进行虚拟的分区、配置而不影响真实硬盘的数据，每个操作系统都可以虚拟出一个或多个硬件设备，如硬盘、网络适配器等。你甚至可以通过网卡将几台虚拟机用网卡连接为一个局域网，作为网络配置及网络服务器测试极其方便。

3利用VMware Workstation平台搭建的LINUX虚拟机实验环境的优势

3.1 扩充“无限”的硬件设备

在LINUX虚拟机环境里，计算机的许多硬件是可以定制或添加的，如内存、CPU数量、硬盘数量及类型、网络适配器及类型以及CD/DVD驱动器等等，如图1所示。用户可以通过硬件添加向导添加一个或多个容量不同的硬盘，也可以添加不同的CD-ROM驱动器、网络适配器、打印机、通用SCSI设备等等。这些硬件的生成，只有内存容量和CPU受当前物理计算机的限制，而其他设备几乎不受限制――即使硬盘数量及容量受当前物理硬盘容量限制，对目前大容量硬盘来说，这种限制显然是微不足道的。举例来说，当前计算机物理硬盘为1TB，为虚拟机申请10%的容量作为虚拟硬盘，也达到100GB，如在教学中作为虚拟硬盘使用，可虚拟出至少5个20GB的硬盘，如图2所示。这样虚拟出来的硬盘，用户完成RAID系统实验、LVM系统实验，是在物理计算机上无法比拟的。

3.2具有“金刚不坏之身”虚拟机

实验机房首先安装WINDOWS系统，WINDOWS系统上安装VMware workstation虚拟机平台，在此平台上再安装上LINUX系统，最后对整个系统进行还原保护。如果实验用这样的策略来处理，即满足用户灵活地对LINUX系统进行组件安装、修改配置、重新启动已达到生效的目的，又可保证LINUX虚拟机有“金刚不坏之身”，即不论用户对虚拟采取何种措施，如修改配置、安装程序、删除文件，甚至是删除分区、格式化硬盘等等――这些行为对物理计算机有严重的影响，一般是是禁止的。用户如需要上述操作生效，只需要重新启动LINUX虚拟机便可；如果发现上述操作对系统造了致命的损害，只需要重新启动宿主机操作系统，以上的行为通通失效，这对于保护虚拟机系统，但又不限制用户对虚拟机的操作，是非常有意义的。

3.3 有利于实验结果的测试与整理

在LINUX操作系统上要完成一些实验，往往要对系统进行安装、配置、重新启动等一活动。在物理机上完成上述活动，如果机房安装了还原系统，在重新启动系统后，配置会还原失效；但在虚拟上完成，重启虚拟机不会对系统进行还原，可保留用户对系统的修改，得到真实的实验结果。另外，实验结论的整理也是非常方便的，如果要边做实验边整理实验报告，或者要存储实验截图，在虚拟机环境下非常容易实现。在宿主机上建立实验报告文件，在虚拟机上完成实验过程，期间可通过窗口的切换来实现不同界面的转换，屏幕信息、数据或屏幕截图也很容易通过WINDOWS系统或第三方软件来实现。这样在实验过程中就可整理实验报告，非常方便哪些实践性比较强的实验项目。

4 结束语

本文结合作者教学工作实际，分析了LINUX实验教学中面临的问题和困难，在实验物理机上完成LINUX的实验，对实验机房的硬件要求非常高，需投入大量资金购买不同设备；对机房的软件维护也需投入大量人力物力进行；实验过程中不能做到“教学做”一体化过程。提出了在VMware Workstation平台上的LINUX虚拟机完成一系列的实验过程，可解决上述资金投入量大、设备与软件系统维护工作量大的不足，而且实验过程做到“教学做”一体化，即教师教学、学生学习、学生实验可同时开展，极大地方便了实验过程，缩短了实验时间、提高了实验效率，是LINUX实验平台的极好选择。

参考文献：

[1] 庄城山.虚拟机技术在网络操作系统课程实践教学中的应用[J].安徽师范学院学报（自然科学版），2015，21（2）：212-122.

[2]罗龙.基于Linux的嵌入式实训平台及实验的设计与实现[D]，大连理工大学，2013：3-30.

[3]肖亮.基于LINUX的操作系统实验平台的设计与实现[D]，中南大学，2013：1-45.

[4]单康杰.基于virtualbox的虚拟化管理系统的设计和实现[D]，电子科技大学，2014：5-8.

[5] 李浩.基于VMware的多操作系统网络实验平台的构建[D].南昌大学，2012：7-10.

[6] 苗凤君，盛剑会.网络操作系统及配置管理[M].北京：清华大学出自版社，2015.

篇(2)

关键词：信息安全；实验课程；实验平台；软件安全

中图分类号：G642 文献标识码：B

1引言

“信息安全”是信息安全本科教学的核心专业课程。我校本科“信息安全”课程自2005年开设，我们认识到：

(1) 信息安全课程的教学需要重视理论的讲授，使学生掌握解决问题的基本技术，更要强调实验教学，培养学生解决安全问题的能力。

(2) 信息安全一个整体概念，解决某一个安全问题常常要综合考虑硬件、系统软件、应用软件、代码安全、协议安全等多个问题，因此需要培养学生的综合安全技能，安全实验内容的系统性尤为重要。这里的系统一方面是指实验内容自身的体系完整，也包括实验内容与其他计算机或安全专业课程的有机关联。此外，为了适应实际应用的需求，实验类型也应多样，可分为原理验证型、操作配置型、编程开发型、综合应用型。

(3) 目前的信息安全教学受到学校资金、场地等硬件条件的限制，缺乏实验所需的软硬件，不能开设课程所要求的全部实验，而且在现实的实验环境中，模拟网络攻击、恶意代码的分析等对实验环境具有潜在危害的实验也不能完成。因此，建立信息安全虚拟实验平台也是我们实验教学工作中的一个重点。

我们根据本校的特点，在学校“研究性教学示范课程《信息安全》”项目、“网络信息安全实验课程研究与实验平台建设”项目的支持下，作者在“信息安全”实验课的实验内容设置、实验平台建设、学生能力培养等方面做了有益的实践和探索。

2“信息安全”实验课教学内容的设置

2.17大类实验模块

计算机网络环境下的信息系统可以用如下的层次结构来描述。

为了确保信息安全，必须考虑每一个层次可能的信息泄漏或所受到的安全威胁。因此安全实验的内容应当注意系统性，从以下几个层次研究信息安全问题：计算机硬件与环境安全、操作系统安全、计算机网络安全、数据库系统安全、应用系统安全以及安全管理。

我们遵循信息安全PDRR模型的核心思想，以及“信息安全类专业指导性专业规范”项目组提出的“信息安全类专业知识体系”，并结合我们编写的教材，设置的“信息安全”实验课程的内容包含7大类30多个模块：

第1类：密码学基础与密码技术应用。包括对称、非对称密码系统、公钥密码系统、消息摘要、数字签名、信息隐藏与数字水印等实验模块。

第2类：硬件与操作系统安全。包括常用硬件设备防护、使用微软基准安全分析器分析系统漏洞、Windows用户帐号口令破解、Windows系统安全配置、微软安全小工具的使用等实验模块。

第3类：数据库安全。包括SQL Server 2000的安全管理等实验模块。

第4类：网络安全。包括网络扫描工具的使用及其编程实现、网络嗅探工具的使用及其编程实现、远程控制原理与实践、网络防火墙的使用和攻防测试、Snort入侵检测系统的使用、使用SSL为Web服务器配置安全通信、利用OpenSSL的C/S安全通信程序设计等实验模块；

第5类：恶意代码与安全程序设计。包括Web入侵方法实验、代码复审与静态分析、恶意软件的剖析与清除等实验模块。

第6类：应急响应与灾难恢复。包括数据恢复软件 Easy Recovery的使用、计算机取证软件使用等实验模块。

第7类：风险评估与安全管理。包括安全扫描工具使用、风险评估工具使用、整体安全方案设计等实验模块。

2.2实验组织及实验类型

全部30多个实验共分为4种实验类型：

第一种：验证型实验。学生在实验平台的浏览器端输入实验参数，由服务器运行仿真软件，并将实验结果返回用户，如实践RSA算法原理。

第二种：操作配置型。学生从安全实验平台的浏览器端下载实验所需的工具软件，如网络攻击、防火墙、入侵检测工具等，接着在单台计算机上实现的虚拟网络环境中完成实验内容。

第三种：编程开发型。将核心源代码程序以类、功能模块或组件的形式提供给学生，学生在浏览器端下载程序模块，自己动手编程实现，如利用OpenSSL开发包进行安全通信程序设计。

第四种：综合应用型，如为校园网设计安全方案等，需要涉及安全需求分析、安全产品的选择与部署、安全评估、应急响应与灾难恢复、安全管理等多层次上的安全问题。

每个实验以3人小组协同来完成。一般以一周为完成时间，在这期间，教师还可以利用发送电子邮件、在线答疑等方式解答学生提出的问题。

2.3“恶意代码与安全程序设计实验”模块介绍

计算机安全专业的学生一般都学习过C、C++等程序设计、软件工程、网站开发等课程，那么“信息安全”课程的学习如何与之有机关联呢？学生如何在已学课程的基础上从安全的角度进一步提高知识水平呢？下面以实验内容第5类的“恶意代码与安全程序设计实验”模块为例，对实验内容及其实施做一介绍。

模块1：软件安全实验知识准备

在这个知识准备模块中介绍：

(1) 软件安全问题，包括软件安全问题与信息安全的关联、软件安全开发生命周期等，例如介绍风险分析和代码复审，并解释这些行为应该发生是在软件开发生命周期中的哪一个阶段、哪种情况下。

(2) 软件安全漏洞与攻击，包括缓冲区溢出(buffer overflows)、跨站点脚本攻击(cross-site scripting)、错误开放认证(fail open authentication)、隐式表单(hidden form fields)、编译注入(interpreter injection)、竞态条件(race conditions)等，并介绍相关的攻击术语以及如何利用以上安全缺陷的入侵。

(3) 安全设计原则，介绍由Saltzer和Schroeder提出的八项安全机制作为软件设计与实现原则，例如最少特权(least privilege)、自动防故障缺省(fail-safe defaults)和特权分离(separation of privilege)。

模块2：Web入侵方法实验

利用OWASP (the Open Web Applications Security Project, 开放网络应用软件安全计划) 设计的WebGoat 安全学习教程。要求学生使用Web Scarab测试工具来完成WebGoat实验。WebScarab是一个用来分析使用HTTP和HTTPS协议的应用程序框架。

模块3：代码复审与静态分析实验

代码复审是软件系统安全性检查的一个重要部分，它可以在软件投入运行甚至系统没有集成前发现和修复安全漏洞。要求学生使用ITS4、PCLint、Fortify等静态分析工具快速发现代码安全漏洞，并对这些工具的优缺点进行分析。例如，ITS4的一个明显缺陷是，它对所有出现strcpy()的语句都报警。

模块4：恶意代码剖析与清除实验

对恶意代码的剖析是与操作系统、软件工程、网络等安全紧密相关的重要实验。恶意代码的剖析实验要求：恶意代码运行主机的安全性、运行主机操作系统的安全性、感染环境的安全性、被感染系统的快速恢复、对恶意代码感染前后的操作系统进行分析、仿真操作系统的多样性、减少成本。

虚拟机作为一种仿真技术可以完全仿真硬件平台，这样就可以对病毒研究提供大量的仿真PC，节省了硬件成本。而且不必担心病毒对硬件的破坏，同时通过单独的最简单的病毒研究网络来减小对于其他网络的感染，这样也解决了病毒研究环境的安全性。此外，一般的虚拟机系统管理软件都可以保存虚拟操作系统的当前状态，因而可以完成“对病毒感染前后进行分析”的实验要求，也可以解决被感染系统的快速恢复的问题。因此，利用虚拟机技术是完成恶意代码剖析实验的一个很好的解决方案。

3“信息安全”实验课教学平台的建设

实验平台的建设思想是：采用虚拟机软件VMWare在单台计算机上实现多台虚拟机以完成信息安全相关实验，学生通过Web访问，完成实验的知识准备、实验内容及相关软件的下载、实验报告的提交等工作。学生在浏览器端按一定步骤完成实验，最终获得实验结果。下面介绍该平台的设计思想、系统结构及工作机制，该平台的使用情况并提出了进一步的工作。

3.1平台设计原则

虚拟实验系统的设计遵循以下原则：

(1) 开放性原则：本实验系统基于校园网，任何接入校园网的学生都能使用本系统。

(2) 交互性原则：给出交互信息，对学生的操作做出实时反馈。

(3) 安全性与可靠性原则：系统自身运行保证安全可靠，并对用户的使用过程通过日志记载。

(4) 易于维护原则：系统的模块化设计，这样既节省维护费用，又便于实验项目的及时更新，保证虚拟实验教学的不断发展和完善。

3.2虚拟实验平台的结构

如下图所示，虚拟实验系统包括若干实验组，每组一般由3人组成，每组中包括：

PCm(Personal Computer, m=1,2,3)，实验室中供学生使用的PC机；

VPCn(Virtual Personal Computer, n=1,2,3)，在某台学生机PC上虚拟出的客户机。

整个实验室还设置：

LabS (Laboratory Server)，实验服务器，实验内容的、更新等；

LabC(Laboratory Console)，实验室控制台，实验室PC机的管理等工作。

3.3系统中的软硬件部署

以一个实验组的软硬件部署为例介绍。

(1) 架设硬件。这个过程很简单，将实验室中的PC同时接到一个交换机上。

(2) 在PC1上创建虚拟机。安装VMWare Workstation软件，虚拟出3台主机，VPC1-3的IP地址为192.168.2.1-192.168.2.3。在虚拟实验环境的操作系统选择上应当注意多样化，我们选择安装两个主流操作系统Windows 2003 Server和RedHat Linux，它们分别代表了Windows系列商业操作系统和开放源代码系列的类UNIX操作系统；配置上采用单主机双启动的方式选择启动Windows 2003 Server或RedHat Linux；身份认证采用网络统一认证：Windows 2003 Server采用Windows的活动目录认证，RedHat Linux通过pam-smb在Windows的活动目录服务器上进行身份认证。

整个系统采用虚拟主机的方案，即虚拟主机是在物理计算机(称为宿主机)的操作系统上(称为宿主操作系统)通过软件模拟出来的“计算机”(称为客户机，其上安装的操作系统称为客户操作系统)，客户操作系统仅仅是宿主操作系统上的某个特定的数据文件。客户机上的任何操作只会影响宿主操作系统上的这个数据文件，提供虚拟主机的软件还能在客户机上虚拟出计算机设备(如网卡、磁盘等)，其中，虚拟的网卡可以与宿主机通信，或与宿主机所连接的物理网络通信，或者，一个宿主机的多个客户操作系统还可以通过虚拟的网卡组成网络，该网络可以与物理网络连接也可以不连接。

这个技术对于网络安全实验是非常有意义的。例如，可以在客户操作系统上测试病毒的特性，在客户操作系统组成的网络中测试网络配置，或者安装、配置某个操作系统而不用担心会弄坏宿主操作系统导致重新安装，也可以通过拷贝客户操作系统的数据文件来统一实验环境。

3.4系统角色分工

虚拟实验系统采用登录机制，用户进入虚拟实验室，首先必须以某种身份登录。例如：教师用户可以将自己创建的新的虚拟实验上传到数据库，以充实实验内容。而学生用户则无此权限。

3.5系统运行情况分析

本虚拟实验系统具有以下一些显著的优点：

(1) 利于实验的实施。通过虚拟机软件的基本功能，可以保证信息安全实验的安全性。例如在模拟的网络攻击中，虚拟机一旦崩溃，可以把整个虚拟机删除，就像删除普通文件一样，保证了原计算机操作系统环境的稳定性；

(2) 实验成本低，易于实验规模的扩展。利用虚拟机技术，在单机中模拟多个系统环境、模拟规模不等的网络环境，提高了设备利用率，降低了实验成本，按照图2中1:3的比例就可以节省2/3的硬件资源。使得信息安全的实验的普及、推广成为了可能。

(3) 便于实验内容的扩展。由于许多仪器或部件都是“虚拟”的，其功能是由开发者定义的，可随着新设备的推出重新“生成”新的仪器设备，使之能跟上网络技术的不断更新；

(4) 虚拟实验系统将使教学不再局限于有形的实验室中，教学和动手操作实践的空间和时间得到无形的扩展。

通过一段时间的实际应用，本系统在使用中还存在以下一些问题：

(1) 系统额外开销增大。x86虚拟化技术的最大不足就是虚拟化本身会带来系统开销，同时也要消耗部分资源。这个开销主要集中在CPU资源消耗、内存资源消耗和硬盘存储资源消耗上。幸好硬件资源的过剩，可以缓解这一问题。

(2) 平台系统维护复杂度提高。采用虚拟化技术后，由于涉及CPU内核管理和虚拟化软件与操作系统间兼容性等问题，无论是宿主操作系统的升级，还是虚拟操作系统的升级，都需要慎重处理，即存在维护难度。

(3) 硬件配置需要适度提高。虚拟化技术是要在一台计算机上运行尽可能多的系统和应用，因而高配置的单台机器要比低配置的单台机器更适于部署虚拟化系统，不过这样的硬件成本投入也能获得更显著的效益。

本系统的进一步工作，将实验成绩的管理纳入系统，实验考核成绩的查询打印等，进一步提高实验系统的服务质量。

4学生能力的培养

实验教学的设备建设是搞好实验教学的重要环节，而教师对设备的使用、对实验内容的把握、对学生学习过程的跟踪和指导更加重要。我们在实验教学中，要求各组学生的实验报告中包括以下栏目：实验目的、实验原理、实验详细步骤、实验小结与思考、参考文献。其中实验思考题由教师事先提出若干，要求学生在实验中解决这些问题，并鼓励学生在实验中发现新的问题并努力解决。参考文献也做了数量的要求，这样一方面是为了督促学生广泛阅读相关文献，另一方面教师也可从学生所列的参考文献对学生实验的完成质量有所了解。

对于各组学生提交的实验报告还会利用上课时间进行讨论，取长补短，归纳整理。课后，教师还对完成得较好的实验报告加以进一步地指导，进行提炼和升华，形成论文。目前，我们这种：实验――汇报讨论――提炼升华的三阶段实验指导经验已取得了一些成果，如学生已经完成了“高性能的文件加密系统”、“OpenSSL的C/S安全通信程序”、“U盘病毒及免疫程序”、“基于系统调用截获技术的软件行为分析系统”等安全软件，并已在《电脑编程技巧与维护》等杂志上发表。此外，“软件可信验证”实验作为我校“本科生科研训练计划”项目立项，学生以团队形式参与完成。学生的资料搜集以及整理分析能力、编程能力、安全整体意识、写作能力、团队协作能力都得到了培养和提高。

5结束语

信息安全的理论和技术还在不断的发展和更新中，这就要求教师不断更新信息安全实验课的实验内容，加强与其他课程的关联，不断完善实验平台，进一步培养学生安全能力，使得“信息安全”的教学真正做到使学生学以致用。

参考文献：

[1] 陈波,于泠,肖军模. 计算机系统安全原理与技术[M]. 北京:机械工业出版社,2006.

[2] 陈波,于泠. 计算机系统安全实验教程[M]. 北京:机械工业出版社,2008.

篇(3)

【关键词】虚拟实验；实验教学；网络教育

【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097（2009）04―0131―02

“十一五”期间，我国科技人才培养，进入了巩固成果、深化改革、提高质量、持续发展的关键时期。人才培养必须坚持以强化实践教学为着力点，加强实践教学环节，改革实践教学内容，完善实践教学体系；必须坚持以信息技术的应用作为提高教学质量的重要手段，推进教学方法的改革，重点突破实验教学环节，提高学生和劳动者的动手实践能力。

在我国，受教育的人口众多，许多高等学校不具备充足的实验场地和现代化的实验设备。此外，大量的接受网络教育的学生无法进行实验操作和练习。在这样的背景下，虚拟实验系统及其应用的相关问题正是应当大力研究和发展的课题。随着信息技术的发展，虚拟实验教学作为传统实验教学的一种有效的补充，已经成为加强实践教学、提高教学质量的重要手段，它不仅可以在一定程度上代替传统的实验教学，而且可以克服传统实验的各种制约和弊端，从而有效地解决目前实验教学中存在的诸多问题。

一 计算机通信网虚拟实验系统

虚拟实验是指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。它是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术结合的产物，也是教育领域应用信息技术的一种创新。

虚拟实验教学可以节约成本，突破实验教学在时间和空间上的限制，提高学习者的自主性和创新性，充分发挥计算机技术网络的优势，成为对传统教学方式的有力补充。利用计算机图形技术、虚拟现实技术、网络技术等可以仿真出可视化的实验环境，引入多种多样先进、昂贵的实验仪器设备，同时降低误操作的危害与损失，为学生和劳动者提供实用的知识与技能。

在我校开设的计算机网络、计算机通信网、Linux操作系统等工科课程中，实验教学环节必不可少。我们选取了虚拟实验教学方式，以达到让学生多练习、多模拟、多实践的目的。2007年6月在国家“十五”重大科技攻关项目“面向中小学的远程教育关键技术及示范”的“国产基础软件技术培训系统研制与课程开发”（编号2005BA115A03）项目资助下，我们自主开发完成了面向互联网应用的虚拟实验系统，包含一个虚拟实验平台，及与之配套的网上虚拟实验管理系统。

计算机通信网虚拟实验平台仿真了计算机、路由器、集线器、交换机等4类常用仪器设备，其中计算机又包含Windows与Linux两种操作系统的界面和功能。学生可以从器材栏选择需要的设备添加到实验区，相同的设备可以选择多台，利用这些仿真设备搭建虚拟的计算机网络，进行参数设置与实验操作。系统界面如图1所示。

虚拟实验管理系统可以提供实验管理、报告管理、个人消息、在线论坛、用户管理等功能。系统分为教师、学生和管理员三种角色，不同角色拥有不同权限。(1)学生：完成实验任务、在线提交实验报告、保存实验结果，查看教师给出的成绩与批语、进行自主实验等；(2)教师：进行教学管理（新建典型实验、进行实验安排、批改实验、实验成绩等）；(3)管理员：进行课程管理（设置实验课程、进行授课安排）和教学论坛的管理与实验用户的管理、学校管理和权限管理。同时这三种角色还拥有参与教学论坛、站内消息的功能。

二 虚拟实验教学的实施方案

利用自主开发的虚拟实验平台，开展计算机通信网等课程的实验教学，是由基本实验、综合实验和设计实验三个层次构成。基本实验是由常用的计算机网络配置等实验组成，侧重于网络应用操作能力的训练；综合实验为DHCP、HTTP服务器等配置实验，侧重于网络服务操作能力的训练；设计实验为学生提供了一个开放的实验平台，让学生自由搭建网络，侧重于网络规划设计能力的训练，增强创新精神。

对于单门课程，每学期在网上一定量的实验作业，如图2所示。公布实验要求与报告格式，由学生操作完成之后，直接通过网络提交实验结果与实验报告。教师直接在网上批改并可利用网上实验管理系统进行成绩统计。最后将成绩按照一定比例计入学生的总评成绩。以计算机通信网课程为例，每学期2个必做实验，由基本实验构成；2个选做实验，学生在教师的5个实验范围内，选择2个完成，以综合实验为主。最终的实验成绩计入学生总评成绩的20%。此外学生也可以自由设计实验，完成后提交给教师。如果学生做的非常优秀，可以给以5%的加分成绩。

三 虚拟实验教学的实践

我校实验教学改革走过了一段漫长的路程。2005年9月开始研制虚拟实验系统。2007年研制完成后，经历了1年时间的完善和修改。在2008年初投入实际教学，在Linux操作系统、计算机网络、计算机通信网等课程中进行应用，已完成2个完整学期的教学工作。第一个学期是小规模使用，选择了一个百人左右的班级。第二个学期在全年级推广使用，进行实验操作的学生总计超过2000人，并取得了良好效果。在对学生的问卷调查中，有90%以上的学生支持虚拟实验教学方式。85%以上的学生认为在虚拟实验教学中获得了很大收获。可以说，虚拟实验教学模式的使用，解决在网络教育中开展实验教学的难题，有利于提高学习效率，有利于发挥学习个体的主动性，促进个性化的发展，有利于在教学中实施素质教育。

在虚拟实验教学实践中，我们也发现了一些问题。最主要的问题是实验成绩评定，教师工作量很大。我校网络教育学生每年招生约2000人，一位教师可以开设课程布置实验，但是批改的时候，面对数以千计的实验报告和实验结果，负担比较重。今后在实验结果的保存、实验批改流程方面需要改进，力争实现自动批改。

本文提出了一种新的虚拟实验教学模式，采用自主研发的虚拟实验系统，针对多门课程开展网上虚拟实验教学，取得了较好的教学效果。2008年9月，虚拟实验相关课程“计算机通信网”被评为2008年度国家网络教育精品课程。

参考文献

篇(4)

关键词：智慧教育；云平台；教育云；实践教学

0引言

传统时代的智慧教育通常是用一套公众接受的带有真理性质的思维模式来启发和教育学生。进入信息化时代，人们对智慧教育的认识又发生了改变：智慧教育是一种通过信息技术来改革传统教育各个方面，目的在于培养学习者的创新能力、批判思维能力、问题解决能力等高阶思维能力，即发展学习者的智慧[1]。信息时代的智慧教育是利用现代的科学技术，来改进或完善传统教育的缺陷，通过对教育的不断优化来培养学习者终生学习的能力和发展学习者的智慧。智慧实验是智慧教育的一个分支。云计算作为分布式计算的一种，其在教育领域的迁移称为“教育云”[2]。国外研究者在2009年前后开始关注教育云[3]。根据国家十二五规划《素质教育云平台》的要求，各个地区涌现出了诸多教育云的教学应用案例[4]。例如，2014年5月，重庆市召开了教育“云课堂”项目应用推进工作研讨会，会上展示了教育云课堂教师讲授与同学学习和互动的整个过程，整堂课利用云平台+微课+PPT来呈现，学生在课堂上利用平板电脑学习，实现学习资源的共享。明确感受到了实验教育云未来发展的强劲趋势及学校自身发展的需要和办学定位，我校——长春工业大学计算机科学与工程学院的科研团队结合学院自身需要研发了实验教育云平台。

1实验教育云平台的功能设计、架构设计及实现

1.1实验教育云平台的功能设计

实验教育云平台功能模块主要包含系统管理模块、实验教学管理模块和实验进度管理模块。系统管理模块包括班级管理、权限管理、课程管理和镜像管理子模块。班级管理子模块主要是系统管理级以班级为单位导入学生的姓名、学号和密码。权限管理子模块是系统管理者为实验教师和学生分配不同的使用权限。课程管理子模块为教师分配本学期的实验课程。镜像管理子模块为不同的实验课程分配不同的实验环境。实验教学管理模块主要是教师进行实验教学的管理，包括教师上传实验指导书，课前布置每堂课使用的实验环境。教师可以查询学生的实验报告完成情况，并对学生的实验相拟度进行查询，并最终给出学生的实验成绩。实验进度管理模块的操作者是学生。首先学生完成实验教育云平台的登录，然后根据实验指导书的实验内容对实验环境进行实际操作或程序设计，完成实验内容后截图并提交实验报告，最后由教师给出实验成绩后，学生在学生端查询实验成绩。实验教育云平台的功能设计如图1所示。

1.2实验教育云平台的架构设计

在图2中，Web服务器的主要功能是通过互联网接入Web服务，通过虚拟现实技术将虚拟实验环境移植到Web页面和生成动态网页[5]，这样使用者就通过虚拟生成的实验环境进行实验操作。将多个Web服务器组成了云端Web客户群。应用服务器端主要负责数据采集，并对采集后的数据进行数据分析和处理，然后将处理后的数据的结果传送到数据库服务器进行保存，同时将处理结果通过Web传送到Web服务器端。由于此可，这种B/S结构极大地简轻了云端Web服务器的工作负荷，只需安装Web浏览器作为云端的运行平台同时只负责一小部分的人机交互的业务逻辑处理工作，主要的业务逻辑处理工作由服务器群实现。所以这种“瘦客户端/胖服务器”模式易于后台管理和维护，并具有良好的稳定性、鲁棒性和可扩展性。

1.3实验教育云平台的实现

按照实验教育云平台的功能设计与架构设计，其教育云平台的实现如图3所示。图3的左侧为学生的实验指导书的内容，图的右侧为R语言的实验环境。学生提交实验报告后，教师可以在后台查询实验报告提交情况和录入实验成绩。

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1.改革教学内容

教学内容是一门课程的根本，对教学内容的创新在很大的程度能影响教学效果。为此，要打破高校教学的固有模式，在课程增添与实践密切相关的新的教学内容，新的教学内容的选取，要以典型工作岗位的工作任务、工作过程及其所需的知识点的全面分析为依据。如引入一些公司或企业的实际业务需求的项目作为实践内容，这样的教学内容作为新的项目和任务，可以成为学生掌握知识的驱动力，通过设计实验完成这些项目或任务，加强学生的实践动手能力，增强学习兴趣，提升教学效果。改变课程教学内容，以项目为目标，以企业网络服务功能的实现为任务，不再是纸上谈兵，而是将知识点体现在实际操作中。针对本课程，将从日常教学中的理论部分和上机实践来进行改革。理论部分：每次授课分为两小节，第一小节课学习教材相关知识点，第二小节针对本项目用到的知识点进行具体的说明，也就是说前面是公共知识的学习，后面是知识点应用到项目的实践。实践部分：每次做实验必须先写实验报告，内容包括：实验名称、实验任务、实验预期效果、实验步骤、心得体会等，不写实验报告者不能进机房做实验。只有这样，学生上机才不会懵懵懂懂，才会有目标地做实验。在上机实践中每人一台计算机，需要在自己的机器上完成具体的任务目标。下课时将实验效果截图到WORD文档中作为作业提交。本课程理论教学32学时，实践教学16学时，总共8次上机，在这短短的8次上机中要完成既定项目目标，任务非常艰巨，要求学生在课余时间需要自己动手熟悉操作步骤，这样才能达到要求。这8次上机内容的具体安排是：第一次：使用虚拟机安装RHEL5.2，熟悉Linux系统，熟悉常用Shell命令；第二次：继续熟悉Shell命令，安装YUM软件仓库；第三次：飞扬广告公司网络拓扑的设计与搭建；第四次：DHCP服务器的配置管理；第五次：DNS服务器的配置管理；第六次：FTP服务器的配置管理；第七次：WWW服务器配置管理；第八次：Mail服务器的配置管理。以本课程新增的实验教学内容“飞扬广告公司网络拓扑的设计与搭建”为例，该实践内容是完成一虚拟中小企业内部网络服务需求为目标，以项目开发流程为主线，最终满足企业实际应用。这个虚拟企业是feiyang，它是一家广告设计公司，主要从事平面媒体设计、等相关业务。总公司位于江苏省南京市，人数50人左右。该公司需要通过Linux平台实现以下网络服务功能：DNS服务：实现名称解析、动态更新等功能；文件服务：为企业内部员工提供一个可靠、安全的存储空间；FTP服务：为企业合作伙伴提供相关文件的下载；DHCP服务：实现IP地址等相关信息的动态分配；WEB服务：为企业内部员工及商业合作伙伴提供一个展示和交流的平台；邮件服务：为企业内部员工提供邮件服务。[2]为此，课程内容增加新的课程任务：（1）设计实验环境。为了便于计算机公共机房的管理，本课程上机实验均在VMware虚拟机环境下进行。VMwareWorkstation是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件，为用户提供可在单一环境同时运行不同操作系统并进行开发、测试、部署应用程序的最佳解决方案。VMwareWorkstation可在一台物理机器上模拟完整的网络环境，其更好的灵活性与先进的技术胜过市面上其他的虚拟计算机软件。[3]（2）设计教学内容。在本课程中引入完整项目的实例：虚拟企业Feiyang广告设计公司的网络服务功能的设计与实现，其物理拓扑如图1所示：本项目的验收目标是：假设公司某部门的员工上班，开机后可以自动分配公司内部的私有IP地址，员工进入公司内部局域网，通过DNS和WWW进行网页浏览、通过FTP进行有权限的文件上传下载、通过Mail收发电子邮件。如果能实现这些功能，那么本课程主要内容的教学目标也就达到了。本项目实现的关键是搭建虚拟公司的网络拓扑结构。利用VMWare虚拟化，将一台虚拟机（图1物理拓扑图中的Router_DHCPRelayServer）设置为路由器，将各个部门不同网段的虚拟机通过这台虚拟机路由器联系在一起，实现公司内部分处不同网段的部门均能正常地使用网络服务。[4]通过这个实际项目的学习，将平常零散的知识整合起来，运用到实际工程中，加深学生对知识的理解，同时也锻炼了学生的实践能力、团队协作、沟通交流等多方面能力，为以后的学习打下坚实的基础。如果多个类似这样的实验内容融入到教学中，让学生通过反复训练巩固和掌握Linux的知识及应用，对于该课程的讲授和学习都能起到事半功倍的效果。

2.改革教学方式

因为学生毕竟是第一次接触Linux，刚开始有些同学在Linux下都找不到指定的文件夹，在此情况下让学生敲命令、修改服务配置文件可谓困难重重。为了能让教学内容顺利开展，笔者改变了以往的教学方法，在本课程中提供7次实验的项目指导书，安排每次实验任务目标和项目指导书内容有所侧重，将项目实施的每一步骤图文并茂的呈现，对于学生成功完成实验起到指导作用。在教学中，即使有项目指导书的辅助，还是存在问题，有些学生反馈：按照指导书的操作步骤，还是不能完成实验任务，尝试多次也无法成功。针对这些偶然性出现的问题，笔者进一步完善了教学方式，在教学中融入大量的具体操作的视频。在确认项目指导书正确性的前提下，以视频录像形式，让学生更直观更清晰地了解每一步的界面，对服务器的配置管理按照视频来一步一步操作，能够完成既定的实验。除了以教学项目指导书和操作录像视频作为辅助之外，在本课程中还增加了很多互动的教学课时。例如，在课程结束前，要求学生从教学内容、教学实施和教学效果三个方面对于新的教学模式谈谈感受，大多数学生表示新的教学模式比较新颖，实验内容丰富，能学到很多东西。同样也存在其他意见，比如实验课时偏少，实验内容偏多等。针对学生反馈的意见，进一步调整教学内容和教学方式，以期达到更好的教学效果，这也是本课程改革最根本的目标。在这里笔者以近3年实施改革前后的考试成绩为实例，将2008级至2010级计算机科学与应用专业3个年级本课程期末考试成绩的结果分析图呈现出来。数据表明对课程的改革有一定的成效，当然，教学效果的改善不能完全由考试成绩来佐证，但至少可以作为量化的一个指标。3.改革考核方式鉴于本课程教学改革的新方向，考核方式为：平时成绩、一次大作业和期末考试。平时成绩占20%，期末考试占60%，大作业占20%。期末考试分为笔试和机试，笔试占40%，机试占20%。这一次大作业要求是本项目的所有网络服务功能的完整实现，每个人都要撰写项目实验报告。

3.结论

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摘 要 在网络操作系统实训教学中,由于需要组建具有多种操作系统的教学网络,通常设立专门的实训实验室来保证教学效果,教育成本较高。本文提出了利用VMware 虚拟平台实现在普通机房搭建可以运行多个不同类别的操作系统的教学网络,能促进学生自主学习各种配置操作,缓解了高职教学过程中实验场地和设备不足的缺陷,有极强的教学实用价值。

关键词 VMware Workstation 网络操作系统实训教学 协作学习方案 个人学习方案

网络操作系统是高职高专计算机网络技术专业的一门专业必修课,该课程的教学内容及其对应实训的教学目的是用来培养一个高级网络管理员的综合网络服务配置和管理技能。而要掌握这些技能必然要求一个由多台装有各种操作系统的网络实训环境。但由于教育资源匮乏、经费不足等诸多原因导致高职高专院校大多缺少专门的实训实验室,实际教学多在普通机房中进行。而普通机房为了便于维护,所有机器均为预装操作系统,且使用硬盘保护卡保护,学生很难有机会实施各类操作系统的安装调试,更不能奢望亲自搭建各类网络服务器。教学过程一般有两种形式,或者纯粹是教师对学生说实验(即把每一个步骤说给学生听),或者直接给学生看教学用的操作视频,实验报告显然都是抄写的,教学效果可想而知。针对当前存在的问题,采用虚拟机平台技术搭建实训平台无疑是个不错的选择。

一、虚拟机技术简介

虚拟机(Virtual Machine)技术,就是用软件模拟现实的计算机系统的技术,并且可以在一台计算机上虚拟出多台虚拟的计算机,从而解决教学的实际问题。

利用这种技术,可以在现有计算机主操作系统上建立若干个同构或异构的虚拟计算机系统,这些虚拟机系统均有独立的CPU、内存、硬盘,甚至还拥有独立的BlOS。在虚拟机环境下,多个操作系统可以同时运行,并且不需要重启即可完成操作系统之间的互相切换。更重要的是,通过虚拟出来的各种网络设备,虚拟机能完成和主机之间的网络通讯。不仅如此,多个主机上的多个虚拟机还可以通过主机网络连接成标准的TCP/IP 网络。

目前流行的虚拟机软件主要有VMware 公司的VMware 和Microsoft 公司的Virtual PC。

二、VMware Workstation 与Virtual PC 虚拟机对比

VMware Workstation和Virtual PC在虚拟化领域都是大名鼎鼎,那么我们应该如何根据自身需求选择产品呢?VMware与VPC(Virtual PC)对比来说,硬件兼容性较强,具有较全面的功能,逼真的裸机模拟能力,强大的虚拟网络模拟能力,可运行在多种操作系统平台(Windows(NT以上)和Linux操作系统上)。VPC却是小巧精悍、方便实用、易上手,但硬件兼容性较差,辅助工具功能太单薄,不支持移动存储设备,只能运行在Windows系列(98以上)和MacOS上。

所以,专业级用户适合选择VMware,追求简单方便的Windows入门用户选择VPC。我们的网络操作系统实训教学显然属于专业级别,应该选用VMware。

三、基于VMware Workstation的网络操作系统实训教学

结合建构主义教学理论及实际的教学活动,本文提出两种方案来搭建VMware Workstation网络操作系统实验平台:

(一)协作学习方案

在一个教学机房中,分别由教师机和所有的学生机共同搭建一个大型的实验网络,本方案的理论基础是利用VMware Workstation具备在多个主机上分别创建多个虚拟机,并通过主机网络连接成一个标准的TCP/IP 网络的特性。以我校机房为例(每机房学生机60台,教师机1台),可搭建如表1所示的实验网络。

1.基础实体网络配置

在一个标准学生机房(60 台学生机)里,所有学生机器预装了Windows 2000 pro操作系统,除E盘外其它驱动盘均设有硬盘保护卡;前面教师机预装了Windows XP,未设置硬盘保护。机房内所有机器由一组堆叠交换机经RJ-45口连接成一个小局域网,并通过Uplink口向上连接到校园局域网,网络采用TCP/IP 协议,网段使用192.168.10.0,保证网络连通性。

2.虚拟机配置

教师机安装VMware Workstation平台后,在其上安装windows server 2003,必须配置AD。学生机需在机房管理员的协助下先取消硬盘保护,后安装VMware Workstation平台,随后按教师要求分别在虚拟机上安装windows XP 或windows server 2000/2003或其他操作系统。安装后由机房管理员重新对硬盘设置保护。虚拟机网段使用192.168.0.0。

3.网络操作系统实训教学

教师上实训课时可以将各项网络服务配置分成几大模块,拟出一个完备的操作方案,让学生协同完成整个大网络的网络服务配置管理。具体上课时,教师使用教师机登录虚拟机中的Windows server 2003,学生使用学生机上的虚拟机操作系统登录到教师机上的虚拟机域中,进行相关的网络服务配置实验。

(二)个别学习方案

本方案的创设基于我院专业特点,大多数学生自配了个人机(多为笔记本电脑),且配置较高(处理器均为双核,内存≥2G,硬盘≥250G),适合一机安装多台虚拟机使用。所以,推荐学生在个人机上搭建一个有多种操作系统(Windows系统和Linux)的标准的TCP/IP 网络实验平台,实验网络组成如表2所示。网络配置将四个操作系统的IP地址设置在一个网段中即可连通。学生课下时间可以复习或自主完成各种网络服务配置实验,切换操作系统就像切换对话框中的选项卡一样方便,而且对整个实验的整体性把握的更好,锻炼了学生的自主性学习。

四、总结

实际上,虚拟机平台技术不仅应用于《网络操作系统》实训课中有较好的教学效果, 也可以应用到计算机专业其他相关课程如计算机组装和维护、互联网组网技术等的实训教学中。对高职高专计算机专业各门专业课程来说,教学实训非常重要,但往往受到现有实验设备的限制而使学生实践不足。而将VMware 虚拟平台技术应用到计算机类课程的教学实训中既经济又安全,且能够保证教学质量,同时实验设备的利用率得到了很大提高。因此,在计算机类专业课程的教学实训过程中,大力推行虚拟机平台技术具有非常现实的意义。

参考文献:

[1]王春海,刘晓辉,白凤涛.VMware 虚拟机实用宝典.北京:中国铁道出版社.2007.

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关键词：虚拟实验室；Proteus；单片机应用

1Proteus简介

Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是比较好的仿真单片机及器件的工具。虽然国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是现今世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真件），从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：

（1）原理布图；（2）PCB自动或人工布线；（3）SPICE电路仿真。

革命性的特点：

（1）互动的电路仿真

用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

（2）仿真处理器及其电路

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

2虚拟实验室构建

LabcenterElectronics公司开发的Protues软件，是唯一一种能进行各种处理其实时仿真、调试和测试的EDA工具。其具有实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能。是目前世界上最先进、最完整的嵌入式系统设计与仿真平台。KeiL Vision2软件。该软件支持众多不同公司的芯片及编辑、编译和程序仿真等于一体，还支持PLM、汇编和C语言的程序设计。选用Proteus来构建虚拟电子实验室，只需建立一个计算机局域网，由一台服务器，一台教师机和若干台学生机（可根据班级学生数确定）组成。在服务器上安装Proteus+Keil并进行相关设置，还可根据需要开发实验教学指导系统。一旦建立起局域网Proteus虚拟实验系统，就无需添置任仪器仪表和耗材，达到无损耗的实验系统。

建立Proteus虚拟实验室具有极大的可行性和现实意义。现有高等学校都拥有相当数量的公用计算机，具有校园网和实验室局域网平台资源。Proteus可在Windows98/NT/2000/XP/2003等操作系统环境下进行，其操作界面与Windows下的软件很相似，学生己具备学习和使用Proteus的基础技能。

在Proteus虚拟实验系统中可开发各类电子及单片机应用系统实验。包含模拟电路、数字电路和微处理器系统在内的仿真实验，并且不受任何元器件及工具条件的限制。可以说，能使教学进入到一个无约束，可随意进行创新开发设计的虚拟世界。

虚拟实验室可以采用局域网进行多媒体教学，通过教师机对学生机方式教师可以同步演示电路图，并讲解其原理。根据电路原理图的元件需求，学生可以在元件库中找到相应的虚拟元件。整个实验结束后，学生将数据输入到电子实验报告系统中，系统会自动生成实验报告，然后将实验报告发送到主机，整个实验教学结束。同传统的实验教学相比，采用虚拟实验室教学，效率更高，教师同学生的互动性更好。

3在Proteus虚拟实验室进行实验项目的过程

在Proteus虚拟实验系统进行实验或综合性、设计性实验项目，可以使原理图设计、元器件选择，性能测试，系统功能动态仿真，实验结果的分析与实验报告生成一个工程项目完整过程一气呵成，使学生真正感受到生动、创新的乐趣，激发学生自动创新的兴趣。彻底改变了传统电子系统设计迷茫，反复，甚至全盘失败的枯燥过程。基于Proteus虚拟实验系统实验过程，可按图1所示流程进行。

有很多的电子设计与仿真软件，如Orcad， Protel， Mutisim， Pspice等。这些软件可以做频率响应、噪声分析等工作，但在做元件实时行为分析时效果却不够理想。而Proteus不仅具有上述软件的仿真功能，还可以对各类单片机、ARM7进行实物模型的行为仿真，仿真图形逼真清晰，并可以将实时仿真的结果以各种格式输出。

参考文献：

[1]单美贤.虚拟实验系统在教学中的应用探析[D].南京：南京师范大学，2002.

[2]朱敏.虚拟实验与教学应用研究[D].上海：华东师范大学，2006.