浅谈教学实验室信息化管理研究与建设

　　论文关键词：教学　实验室　信息化管理　系统设计

　　论文摘要：实验室信息化建设是校园数字化建设的重要组成部分，也是提高实验、实训的教学质量、优化资源配置和提升管理水平的有效途径和手段。本文针对筹建浙江农业商贸职业学院的契机，提出实验室建设中信息化平台的定位和设计原则，综合利用网络技术，构建集网络平台、硬件平台和软件平台于一体的高度自动化、立体化、开放化的教学和管理体系，更好地服务于学校的教学与管理。

　　一、教学实验室信息管理系统简述

　　实验室信息管理系统是通过计算机网络，采用科学的管理思想和先进的数据库技术对实验室的各种信息进行全面管理的计算机软、硬件系统；是计算机技术、管理科学和分析测试技术的集合体，是一个包括信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件、实验室的内部管理在内的高效集成的管理系统。它以实验室样品分析数据的采集、录入、处理、检查、判定、存储、传输、共享、报告发布以及业务工作流程管理为核心，将实验室的人员、材料、设备、技术、方法、资料档案等资源有机结合起来，组成一个全面、规范的管理体系，为实现测试资料自动采集、网上调度、实验信息安全共享、人员量化考核、实验室管理水平整体提高等各方而提供技术支持。同时它也是连接实验室、管理部门及用户的信息平台。

　　二、教学实验室信息管理系统的设计

　　1．信息化平台的定位

　　实验室作为实验教学的平台和载体，其建设和管理水平直接决定着实验教学质量的高低，因此，实验室建设的指导思想应定位于实用、高效、节约，着眼于构筑与时代发展相适应的信息化环境，确保实验室内部知识信息从创新到应用各环节问相互协调与高效运作。建设的核心是将教学资源、教学软件、实验室仪器设备等采用现代化的手段加以科学管理，为实验室管理者提供有效的网络管理环境，为教师提供有效的网络教学和科研环境，为学生提供有效的网络学习环境。

　　实验室信息化平台，服务于“以学生为本，知识、能力、素质协调发展”的实验教育理念和“以能力培养为核心”的实验教学观念，是一个开放、深度、学术、实战多方面结合的平台，是一个提供全面系统的知识产品和知识服务的平台，是一个既重理论更重实践的平台，也是一个服务于知识经济、知识传播、知识分享、知识学习、知识创新和所有知识者的平台。该平台打破了传统的实验室管理模式和实验教学方式，充分体现以内容为主、学生优先、师生互动、资源共享的原则。

　　2．总体规划

　　系统所运行的平台是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现实验室数据信息资源的全部数字化，在传统的管理基础上构建一个数字空间以拓展现实信息管理的空间维度，从而提升了传统管理方法的效率，扩展了传统管理方式的功能，最终实现全面信息化。实验室信息管理系统的建设是分阶段、分层次的，它经历的是由硬到软、由下而上、螺旋上升的建设过程。其体系结构可以用一系列同心圆表示，内圆是核心，是基础，外圆是在内圆的基础上提供的更进一步的服务。按照功能划分，可以分为四层：

　　(1)网络基础。网络是校园综合信息平台最基础的硬件设施，没有相应的网络基础设施，信息不能流动，就不可能形成信息空间。

　　(2)数据仓库。数据仓库是整个信息平台的信息基础是由若干个数据库等信息资源组合而成，不同的数据库之间有很强的相关性，在数据仓库的基础之上，可以进行更高级的应用扩展。

　　(3)基础信息服务。基础信息服务是信息流动的软件基础，包括电子邮件、文件传输、信息发布等。

　　(4)高级应用服务。高级应用服务是在基础信息服务基础之上，对数据仓库的应用挖掘，生成的各个应用系统直接管理各种信息资源，并根据相关的逻辑提供给用户使用。

　　3．系统采用的模式

　　软件结构采用浏览器／服务器(B／S)结构，即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C／S结构的一种变化或者改进。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端(BrOWSer)实现，但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现，形成所谓三层3一tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。

　　以目前的技术看，局域网建立B／S结构的网络应用，并通过Internet／lntranet模式下数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式(~HLAN，WAN，Internet／Intranet等)访问和操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。特别是在JAVA这样的跨平台语言出现之后，B／S架构管理软件更是方便、快捷、高效。目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，B／S架构的产品明显体现着更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说，系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑，效率和工作量是可想而知的，但B／S架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根本不需要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服务器连接专网即可，实现远程维护、升级和共享。

　　4．信息化平台的构成

　　实验室管理与教学信息化平台是一个高度集成的平台，由网络平台、硬件平台和软件平台共同组成。(1)网络平台。随着高校数字化校园建设的日益完善，校园信息化、网络化逐步实现，计算机实验室已成为数字化校园的重要组成部分。为便于管理和维护，每个实验室分别组建局域网，通过校园网接入CERNET和Internet，从而使实验室在教学、科研、信息服务、资源共享等方面发挥了巨大作用。

　　(2)硬件平台。计算机实验室以教师和学生上机实验为主，兼顾多媒体教学，因此在硬件设备方面，除微机之外，还配备有服务器、交换机、功放和音箱等设备，从而为各种应用提供强力的支持。为了防止计算机病毒的侵袭，以及避免由于学生误操作或其它原因引起的硬盘数据混乱或丢失，实验室采用硬件控制方法，即通过海光蓝卡来保障硬盘的数据安全。

　　(3)软件平台。网络平台和硬件平台的建设是计算机实验室存在和发展的物质基础，软件平台的建设则是实验室提高教学质量和管理水平的核心。软件平台包括系统软件、教学应用软件以及实验室门户网站、实验教学论坛、多媒体教学系统、实验设备管理信息系统、开放机房自动化管理系统等应用系统平台，其中，应用系统平台的建设是软件平台建设的关键。

　　5．应用系统平台的建设

　　应用系统平台采用面向构件的、基于总线的、开放式的三层体系架构，以实验室门户网站为载体，集成其它应用系统，建立一个松散连接的、可预测的分布式系统平台，实现各种教学资源和信息的整合和高度共享。

　　(1)实验室门户网站。实验室门户网站是实验室信息化平台的重要组成部分，是实验室对外宣传的窗口。网站以用户体验为中心，采用多线索的信息组织方式，整合信息发布、实验室建设、实验教学、管理体制、规章制度、教研成果、在线留言、在线调查、内容检索、教学论坛、实验设备管理等功能模块于一体，为实验教学、科研、社会服务和管理等各项工作提供数字化资源共享环境。

　　(2)实验教学论坛。论坛是一个以交互形式为师生提供信息服务的交流平台，其特点是：网络用户均可以利用其功能进行信息交流，包括提供新闻和各种信息、表达自己的观点和意见、回应别人的观点和意见等。实验教学论坛按照实验课程的不同分为多个主题版块，由实验教师担任相应课程版块的版主，协助管理员管理该版块的秩序，活跃版块讨论和交流气氛，为专家学者以及师生之间建立和维护一个良好的学术交流和观点辩论的乐土。教师通过论坛上传丰富的教学资源，包括课件、参考资料、习题、课程录像等，学生可以不受时间、地点限制下载资源，进行课后学习、作业提交、在线测试、网上讨论等，教师根据学生的反馈信息调整教学进度，修订教学计划，并进行在线答疑。

　　(3)多媒体教学系统。为了提高实验教学质量和教学效率，满足实验教学过程中讲解和演示实验的需求，计算机实验室安装了洪恩多媒体网络教室系统。它是基于局域网的多媒体教学管理软件，能够构造强大的多媒体网络教室及教学环境，实现纯软件方式的广播教学、教学示范、遥控辅导、师生对讲、分组讨论、电子抢答、文件传送、远程管理等网络教室教学功能。洪恩多媒体网络教室，彻底解决了以往网络教室建设中存在的成本高、周期长、操作复杂等一系列难以解决的问题。

　　(4)实验设备管理信息系统。实验室采用基于Web的实验设备管理信息系统实现对实验设备的登记、管理、规划、调配、报废等整个生命周期的监控，减轻了实验室管理人员工作量和工作繁琐程度，提高了工作效率。通过该系统的实施，提高了实验设备利用率，减少了库存的无谓积压和重复购置；能够及时、准确地提供各种统计数据，自动生成用户所需要的各类报表，为各级领导提供有力的决策信息支持；同时，使异地办公成为可能，实现了特定范围内的资源共享。

　　(5)开放机房自动化管理系统。实验时间和实验周期固定的传统实验教学模式，无法保证实验过程的连续性，不利于提高学生独立思考和独立操作能力及从事实验研究的兴趣。因此，实验室采用安圣开放机房自动化管理系统实现实验室从时间、空问上全面对学生开放。系统采用c／s架构，基于TCP／IP协议通信，支持课表上机、自由(课时)上机、自费上机等多种上机模式，通过校园IC卡可以实现对上课、上机过程的全自动化管理，包括安排课时上机任务、自费机时的预收费、赠送学生自由机时、学生卡片管理、机房值班管理等。管理人员通过系统及时掌握开放机房的使用情况和学生课内外上机情况，从而合理安排实验教学任务和开放时间，为学生提供一个宽松、自由的学习环境。实验室的开放，尊重了学生在实验教学中的主体地位，极大地调动了学生学习的主动性和积极参与意识，为学生走进实验室创造了更多的机会，是知识型、综合型、研究设计型实验正常开展的必要条件，也是实验室资源能够得到更充分、更合理地利用的有效手段。

　　三、结束语

　　在教学实验室中使用信息化管理技术，是实验室的必然发展趋势，将会对实验室管理产生较大的影响。建立实验室信息管理平台的目的，首先要发挥系统的质量控制和质量管理功能，其次是提高实验室整体的自动化水平，同时提高实验室的管理水平和学术水平，促进教学模式、教学体系、教学内容和教学方法的改革，加速了教育手段的现代化。

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