高校自主运行开放性实验室管理的研究与实践
2018-01-22彭卫韶姜霞刘曼玲
彭卫韶+姜霞+刘曼玲
摘要：实验教学是高等学校教学改革的一个重要环节，实验室是实验教学的主要阵地。本文以本校电工电子教学实验中心为依托，从实验室开放模式、存在问题和自主运行开放管理平台及实施与成果等方面进行探讨，优化实验室管理制度建设，更好地为培养创新型人才服务。
关键词：创新型人才；自主运行；开放性；实验室管理
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）05-0013-02
目前，国内外有着各种实验室开放管理平台产品，雖然各有特色，但是大多数与高校的实际运行情况有一定距离，难以完全符合管理的要求。本文紧密结合中南大学实验教学的特点，以中南大学电工电子教学实验中心为依托开展设计研究，打造一套满足现有实验中心硬件条件，并预留扩展功能的软平台，以及相关硬件配套设施，实现实验室的自主开放运行。
一、实现实验室自主开放运行需要解决的问题
1.实验室资源协调管理。本实验室承担各种计划内的教学任务，包括实验教学、课程设计、实践、实习、学科竞赛等工作，实现实验室的自主开放运行，设备、空间、管理人员等各项资源需要合理协调与配置。这可以通过使用信息化技术对各类资源进行数据库建模，并对这些资源进行合理的图形化展示，并通过指定对资源的使用规则实现资源的高效利用。学生可以实现对实验的自主预约，对实验内容、实验设备的自主学习，并能到实验室自主实验。教师可以在系统自主预约实验指导，到实验中心指导学生实验。
2.实验室自主开放运行规则。每个学校、每个院系、每个实验中心都有着自己独特的实际情况，运行的规则应该从实际出发，减轻简单重复性工作。这不但需要打破常规的思维方式，也需要实践的考验。规则需要满足实验教学、实践、实习、课程设计等多方面的要求，也要考虑计划外的各种需求。
3.实验室自主运行的各类配套硬件设施。自主运行首先要满足实验教学流程，实现流程的全程可跟踪。使用支持校园卡的闸机对学生实验进行签到、签出管理，并记录于实验中心信息化系统数据库。
4.实验室自主运行的安全机制。（1）支持校园卡的门禁作为第一道安全防护，门禁的管理信息、操作信息将记录于实验中心信息化数据库中。（2）实验台电源管理，做到合法用户有电，人离、非法用户断电。（3）实验室内建设视频监控确保24小时全程录像，确保实验室处于监管之中。（4）实验室管理APP，实现各类信息报警的实时通知，并可对各类实验室进行远程管理，如门禁、监控等等。
5.实验教学改革的大数据支持。信息化系统的数据库中记录全部实验相关的信息，将来可对实验项目的开展时间、评分、受欢迎程度等内容进行大数据分析，对实验（课程设计等）内容、实验难度进行适当调整，全面优化实验教学。
二、自主开放管理平台
系统由管理服务器、实验室部分共同组成，其中，实验室主要由网络门禁控制器、网络摄像头组成。网络门禁控制器自主开发、网络摄像头支持业内标准的onvif协议设备。系统基本结构图如图1所示。
用户只需要通过浏览器访问管理服务器即可以对所有门禁进行管理、控制，门禁控制器实现与摄像头的联动，在刷卡之后自动拍摄照片记录刷卡时的影像。实验室管理教师可以对自己负责的实验室门禁进行全权管理，包括准入人员、远程控制、查看门禁访问日志等。
系统与实验中心实验教学管理系统无缝接轨，实现人员、数据的共享，提高管理效率。
1.管理系统。（1）管理系统主要软件环境如下：
●Linux操作系统：CentOS 7
●Web服务：nginx 1.11.6
●应用服务：tomcat 6.0.48
●数据库：Oracle11g 11.2.0.4
●流媒体服务：ngix+ffmpeg
●JDK：1.7
（2）管理系统开发内容主要有：
●Web服务：人机交互，采用HTML、CSS、Javascript语言开发。
●应用服务：管理逻辑，采用Java语言开发。
●门禁服务：门禁控制器管理、摄像头拍照触发与图像存储，采用Python语言开发。
●数据库服务：数据存储，采用SQL语言开发。
2.软件系统。目前已经实现Web交互前端、门禁服务程序以及配套的应用、数据库结构。系统实现了如下功能：
●实验室管理：实验室所在校区、楼栋、楼层、实验室管理员（一个实验室可以安排多个实验室管理员）。
●人员管理：教师、学生分别管理。
●门禁设备管理：自动搜索门禁网络控制器、摄像头关联。
●门禁设备远程控制：长时开锁、短时开锁、上锁、教师准入管理、学生准入管理。
●视频设备管理：网络摄像头管理。
●拍照触发：刷卡后自动触发摄像头拍照。
●门禁日志管理：用户操作日志、用户访问日志。
三、实施与成果
项目针对综合实验楼309、310开放实验室进行项目实施。主要目标，实现对实验室的全区域24小时监控录像，使用校园卡对人员出入进行管理。管理员通过软件可以进行远程门、关门、短时开门，并可以远程对门禁人员进行添加、删除，可以通过日志查看门禁使用情况，也可以添加多个管理员参与门禁管理。
1.实施方案详情。方案如图2所示。
●310关联最左侧摄像头。
●309关联最右侧摄像头。
●网络采用1000M网络标准建设。
●原服务器172内网IP：192.168.1.1，并作为内网网关，提供内网DHCP服务IP地址范围192.168.1.70-99。
●原服务器173内网IP：192.168.1.2，作为门禁服务器。
具体主要硬件信息如表1所示。
为门禁、监控设备独立组网，并连接314机房服务，实现与管理平台互联。
2.实施成果。项目完成了上述实施目标，建设了试验系统，开发了相关的软硬件设备。系统实现了预期的目标，可以逐步向其他实验室扩展。
综上所述，建设一个适合中南大学电工电子教学实验中心的自主运行开放实验室需要运行机制建设、软件平台建设、配套硬件设备建设，以及试点运行的检验，并非单一的实验室管理软件所能实现。
参考文献：
[1]教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见[Z].教高〔2007〕2号.
[2]田珂.实践教学在高等教育中的地位和作用[J].科教文汇，2010，（9）.
[3]陈华絮，杨素娇.开放实验室模式与管理探讨[J].技术与创新管理，2007，（5）
[4]谢和平.综合性大学的学科交叉融合与新跨越[J].中国大学教学，2004，（9）
[5]熊芳，杨成群，马文娟.开放性实验室建设运行与应用型人才培养[J].信息与电脑，2015，（1）.endprint
