教學實驗室信息化管理研究與建設

王洪

實驗室信息化建設是校園數字化建設的重要組成部分，也是提高實驗、實訓的教學質量、優化資源配置和提升管理水平的有效途徑和手段。

教學實驗室信息管理系統簡述

實驗室信息管理系統是通過計算機網絡，采用科學的管理思想和先進的數據庫技術對實驗室的各種信息進行全面管理的計算機軟、硬件系統；是計算機技術、管理科學和分析測試技術的集合體，是一個包括信號采集設備、數據通訊軟件、數據庫管理軟件、實驗室的內部管理在內的高效集成的管理系統。它以實驗室樣品分析數據的采集、錄入、處理、檢查、判定、存儲、傳輸、共享、報告發布以及業務工作流程管理為核心，將實驗室的人員、材料、設備、技術、方法、資料檔案等資源有機結合起來，組成一個全面、規范的管理體系，為實現測試資料自動采集、網上調度、實驗信息安全共享、人員量化考核、實驗室管理水平整體提高等各方面提供技術支持。同時它也是連接實驗室、管理部門及用戶的信息平臺。

教學實驗室信息管理系統的設計

信息化平臺的定位

實驗室作為實驗教學的平臺和載體，其建設和管理水平直接決定著實驗教學質量的高低，因此，實驗室建設的指導思想應定位于實用、高效、節約，著眼于構筑與時代發展相適應的信息化環境，確保實驗室內部知識信息從創新到應用各環節間相互協調與高效運作。建設的核心是將教學資源、教學軟件、實驗室儀器設備等采用現代化的手段加以科學管理，為實驗室管理者提供有效的網絡管理環境，為教師提供有效的網絡教學和科研環境，為學生提供有效的網絡學習環境。

實驗室信息化平臺，服務于“以學生為本，知識、能力、素質協調發展”的實驗教育理念和“以能力培養為核心”的實驗教學觀念，是一個開放、深度、學術、實戰多方面結合的平臺，是一個提供全面系統的知識產品和知識服務的平臺，是一個既重理論更重實踐的平臺，也是一個服務于知識經濟、知識傳播、知識分享、知識學習、知識創新和所有知識者的平臺。該平臺打破了傳統的實驗室管理模式和實驗教學方式，充分體現以內容為主、學生優先、師生互動、資源共享的原則。

總體規劃

系統所運行的平臺是以網絡為基礎，利用先進的信息化手段和工具，實現實驗室數據信息資源的全部數字化，在傳統的管理基礎上構建一個數字空間以拓展現實信息管理的空間維度，提升了傳統管理的效率，擴展了傳統管理方式的功能，最終實現全面信息化。實驗室信息管理系統的建設是分階段、分層次的，它經歷的是由硬到軟、由下而上、螺旋上升的建設過程。其體系結構可以用一系列同心圓表示，內圓是核心、是基礎，外圓是在內圓的基礎上提供的更進一步的服務。按照功能劃分，可以分為四層。

1）網絡基礎。網絡是校園綜合信息平臺最基礎的硬件設施，沒有相應的網絡基礎設施，信息不能流動，就不可能形成信息空間。

2）數據倉庫。數據倉庫是整個信息平臺的信息基礎，是由若干個數據庫等信息資源組合而成，不同的數據庫之間有很強的相關性，在數據倉庫的基礎之上，可以進行更高級的應用擴展。

3）基礎信息服務?；A信息服務是信息流動的軟件基礎，包括電子郵件、文件傳輸、信息發布等。

4）高級應用服務。高級應用服務是在基礎信息服務基礎之上，對數據倉庫的應用挖掘，生成的各個應用系統直接管理各種信息資源，并根據相關的邏輯提供給用戶使用。

系統采用的模式

軟件結構采用瀏覽器/服務器（B/S）結構，即瀏覽器和服務器結構。它是隨著Internet技術的興起，對C、S結構的一種變化或者改進。在這種結構下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實現，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現，但是主要事務邏輯在服務器端（Server）實現，形成所謂三層（3-tier）結構。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

以目前的技術看，局域網建立B/S結構的網絡應用，并通過Internet/Intranet模式下數據庫應用，相對易于把握，成本也較低。它是一次性到位的開發，能實現不同的人員從不同的地點，以不同的接入方式(HLAN，WAN，Internet/Intranet等)訪問和操作共同的數據庫；它能有效地保護數據平臺和管理訪問權限，服務器數據庫也很安全。特別是在JAVA這樣的跨平臺語言出現之后，B/S架構管理軟件更是方便、快捷、高效。目前，軟件系統的改進和升級越來越頻繁，B/S架構的產品明顯體現著更為方便的特性。對一個規模較大的單位來說，系統管理人員如果需要在幾百甚至上千部電腦之間來回奔跑，效率和工作量可想而知，但B/S架構的軟件只需要管理服務器就行了，所有的客戶端只是瀏覽器，根本不需要做任何的維護。無論用戶的規模有多大，有多少分支機構都不會增加任何維護升級的工作量，所有的操作只需要針對服務器進行；如果是異地，只需要把服務器連接專網即可，實現遠程維護、升級和共享。

信息化平臺的構成

實驗室管理與教學信息化平臺是一個高度集成的平臺，由網絡平臺、硬件平臺和軟件平臺共同組成。

1）網絡平臺。隨著高校數字化校園建設的日益完善，校園信息化、網絡化逐步實現，計算機實驗室已成為數字化校園的重要組成部分。為便于管理和維護，每個實驗室分別組建局域網，通過校園網接入CERNET和Internet，從而使實驗室在教學、科研、信息服務、資源共享等方面發揮了巨大作用。

2）硬件平臺。計算機實驗室以教師和學生上機實驗為主，兼顧多媒體教學，因此在硬件設備方面，除微機之外，還配備有服務器、交換機、功放和音箱等設備，從而為各種應用提供強力的支持。為了防止計算機病毒的侵襲，以及避免由于學生誤操作或其他原因引起的硬盤數據混亂或丟失，實驗室采用硬件控制方法，即通過海光藍卡來保障硬盤的數據安全。

3）軟件平臺。網絡平臺和硬件平臺的建設是計算機實驗室存在和發展的物質基礎，軟件平臺的建設則是實驗室提高教學質量和管理水平的核心。軟件平臺包括系統軟件、教學應用軟件以及實驗室門戶網站、實驗教學論壇、多媒體教學系統、實驗設備管理信息系統、開放機房自動化管理系統等應用系統平臺，其中，應用系統平臺的建設是軟件平臺建設的關鍵。

應用系統平臺的建設

應用系統平臺采用面向構件的、基于總線的、開放式的三層體系架構，以實驗室門戶網站為載體，集成其他應用系統，建立一個松散連接的、可預測的分布式系統平臺，實現各種教學資源和信息的整合和高度共享。

1）實驗室門戶網站。實驗室門戶網站是實驗室信息化平臺的重要組成部分，是實驗室對外宣傳的窗口。網站以用戶體驗為中心，采用多線索的信息組織方式，整合信息發布、實驗室建設、實驗教學、管理體制、規章制度、教研成果、在線留言、在線調查、內容檢索、教學論壇、實驗設備管理等功能模塊于一體，為實驗教學、科研、社會服務和管理等各項工作提供數字化資源共享環境。

2）實驗教學論壇。論壇是一個以交互形式為師生提供信息服務的交流平臺，其特點是：網絡用戶均可以利用其功能進行信息交流，包括提供新聞和各種信息、表達自己的觀點和意見、回應別人的觀點和意見等。實驗教學論壇按照實驗課程的不同分為多個主題版塊，由實驗教師擔任相應課程版塊的版主，協助管理員管理該版塊的秩序，活躍版塊討論和交流氣氛，為專家學者以及師生之間建立和維護一個良好的學術交流平臺。教師通過論壇上傳豐富的教學資源，包括課件、參考資料、習題、課程錄像等，學生可以不受時間、空間限制下載資源，進行課后學習、作業提交、在線測試、網上討論等，教師根據學生的反饋信息調整教學進度，修訂教學計劃，并進行在線答疑。

3）多媒體教學系統。為了提高實驗教學質量和教學效率，滿足實驗教學過程中講解和演示實驗的需求，計算機實驗室安裝了洪恩多媒體網絡教室系統。它是基于局域網的多媒體教學管理軟件，能夠構造強大的多媒體網絡教室及教學環境，實現純軟件方式的廣播教學、教學示范、遙控輔導、師生對講、分組討論、電子搶答、文件傳送、遠程管理等網絡教室教學功能。洪恩多媒體網絡教室，徹底解決了以往網絡教室建設中存在的成本高、周期長、操作復雜等一系列難以解決的問題。

4）實驗設備管理信息系統。實驗室采用基于Web的實驗設備管理信息系統實現對實驗設備的登記、管理、規劃、調配、報廢等整個生命周期的監控，減輕了實驗室管理人員工作量和工作繁瑣程度，提高了工作效率。通過該系統的實施，提高了實驗設備利用率，減少了庫存的無謂積壓和重復購置；能夠及時、準確地提供各種統計數據，自動生成用戶所需要的各類報表，為各級領導提供有力的決策信息支持；同時，使異地辦公成為可能，實現了特定范圍內的資源共享。

5）開放機房自動化管理系統。實驗時間和實驗周期固定的傳統實驗教學模式，無法保證實驗過程的連續性，不利于提高學生獨立思考和獨立操作能力及從事實驗研究的興趣。因此，實驗室采用安圣開放機房自動化管理系統實現實驗室從時間、空間上全面對學生開放。系統采用C/S架構，基于TCP/IP協議通信，支持課表上機、自由（課時）上機、自費上機等多種上機模式，通過校園IC卡可以實現對上課、上機過程的全自動化管理，包括安排課時上機任務、自費機時的預收費、贈送學生自由機時、學生卡片管理、機房值班管理等。管理人員通過系統及時掌握開放機房的使用情況和學生課內外上機情況，從而合理安排實驗教學任務和開放時間，為學生提供一個寬松、自由的學習環境。實驗室的開放，尊重了學生在實驗教學中的主體地位，極大地調動了學生學習的主動性和積極參與意識，為學生走進實驗室創造了更多的機會，是知識型、綜合型、研究設計型實驗正常開展的必要條件，也是實驗室資源能夠得到更充分、更合理地利用的有效手段。

結束語

在教學實驗室中使用信息化管理技術，是實驗室的必然發展趨勢，將會對實驗室管理產生較大的影響。建立實驗室信息管理平臺的目的，首先要發揮系統的質量控制和質量管理功能，其次是提高實驗室整體的自動化水平，同時提高實驗室的管理水平和學術水平，促進教學模式、教學體系、教學內容和教學方法的改革，加速教育手段的現代化。

（作者單位：湖北省十堰市鄖縣城關一中）