基于三網(wǎng)融合建設高校開放性實驗室的探討

鄧來勝

（湛江師范學院，廣東 湛江 524048）

1.引言

國務院總理溫家寶13日主持召開國務院常務會議，決定加快推進電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合。會議提出了推進三網(wǎng)融合的階段性目標。2010年至2012年重點開展廣電和電信業(yè)務雙向進入試點，探索形成保障三網(wǎng)融合規(guī)范有序開展的政策體系和體制機制。2013年至2015年，總結推廣試點經(jīng)驗，全面實現(xiàn)三網(wǎng)融合發(fā)展，普及應用融合業(yè)務，基本形成適度競爭的網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)格局，基本建立適應三網(wǎng)融合的體制機制和職責清晰、協(xié)調(diào)順暢、決策科學、管理高效的新型監(jiān)管體系[1]。三網(wǎng)是指大家每天用的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和有線電視網(wǎng)。真正的三網(wǎng)融合是指，廣電網(wǎng)通過改造以后，除了有線電視業(yè)務以外，還能夠提供互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、電話業(yè)務，電信網(wǎng)除了提供固定電話業(yè)務，還能提供視頻業(yè)務，并能傳輸廣電網(wǎng)的內(nèi)容，即通過采用創(chuàng)新的技術，在一個網(wǎng)絡物理平臺上提供多種業(yè)務，這才是三網(wǎng)融合的真正內(nèi)涵。國家廣電總局科技司司長王效杰針對“三網(wǎng)融合”的定義進行了解讀，即“三網(wǎng)融合”實現(xiàn)后，人們可以用電視遙控器打電話，在手機上看電視劇，隨需選擇網(wǎng)絡和終端，只要拉一條線或無線接入即完成通信、電視、上網(wǎng)等多種功能。融合的目的是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享，避免低水平的重復建設，形成適應性廣、容易維護、費用低的高速寬帶的多媒體基礎平臺。即電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)分別在向下一代電信網(wǎng)、下一代廣播電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和演進過程中，網(wǎng)絡的功能趨于一致、業(yè)務范圍趨于相同，都可以為用戶提供打電話、上網(wǎng)和看電視等多種服務。

這種網(wǎng)絡格局的形成必然對高校實驗室的開放和管理產(chǎn)生深刻的影響。加大基于三網(wǎng)融合環(huán)境下的校園網(wǎng)實驗室管理模式和虛擬實驗室的建設勢在必行。

2.基于三網(wǎng)融合環(huán)境下校園網(wǎng)的實驗室管理運行模式

隨著實驗教學改革的不斷深入，高校實驗課程教學在擴大和細化實驗內(nèi)容的同時，要求增加設計性、綜合性、創(chuàng)造性和選擇性實驗項目，以此滿足學生個性化發(fā)展的需要，同時要求為實驗室管理者以及用戶提供更好的技術支撐、便捷的服務以及高效的管理模式。顯然，采用傳統(tǒng)的實驗教學管理模式已經(jīng)力不從心，開發(fā)新的開放式高校實驗室管理系統(tǒng)勢在必行[2]。基于三網(wǎng)融合的校園網(wǎng)給新的實驗室統(tǒng)一開放式模式和集中管理的實現(xiàn)提供了一個很好的網(wǎng)絡基礎。在實驗室管理系統(tǒng)的支持下，通過計算機軟件技術更好的實現(xiàn)各個實驗室的集中管理和統(tǒng)一開放，最大程度地實現(xiàn)新的集中管理模式的優(yōu)勢，提高實驗室的使用效率和管理水平，充分滿足各專業(yè)學科的教學和科研實驗方案及未預期的需求。

圖2 系統(tǒng)的功能設計圖

圖1 三網(wǎng)融合圖

(1)提高實驗室管理效率，靈活統(tǒng)籌，滿足個人的實驗需求。實驗室管理系統(tǒng)通過校園網(wǎng)結合辦公自動化平臺向全校師生提供開放式的平臺，各級用戶可以隨時利用校園網(wǎng)和辦公自動化平臺實驗室管理制度，查詢實驗室情況，并可與管理人員進行及時交流[3]。以此同時，實驗室管理系統(tǒng)亦可根據(jù)特別的需要對一些高端用戶授權，使這些用戶可以根據(jù)實驗計劃自行對實驗室預約使用，充分保證重要的實驗和科研項目順利進行，為師生提供了便捷的服務。實驗管理人員也可以通過管理系統(tǒng)及時了解設備使用情況和運行狀態(tài)，以便及時進行必要的維護和管理。

(2)統(tǒng)一進行管理，實現(xiàn)開放式管理。根據(jù)學校教學科研實驗需求，通過實驗室管理系統(tǒng)統(tǒng)一安排教學實驗和科研實驗，按照教育超市的開放運行方式，在時間、資源、管理方式和服務等方面全方位開放。實現(xiàn)資源共享，最大限度提高實驗室的有效利用率[4]。

(3)及時準確記錄實驗室運行的各項數(shù)據(jù)，為實驗室建設提供科學依據(jù)。實驗室管理系統(tǒng)對實驗室的開放、使用率、實驗設備的各項數(shù)據(jù)、設備的使用情況自動做出詳細的統(tǒng)計，避免管理和建設的脫節(jié)，增強學校的實驗室建設消耗品購置的合理性。

(4)數(shù)字量化實驗室工作量，提供實驗技術人員工作評估的可靠憑據(jù)[5]。根據(jù)實驗室相關操作，可以均衡工作量，為衡量實驗技術人員的工作業(yè)績提供準確、有效的依據(jù)。根據(jù)科研實驗計劃、實驗教學的需求和實際的工作量，合理劃撥經(jīng)費，遵循多勞多得的原則，公平分配實驗人員的業(yè)績津貼，鼓勵充分有效的開放實驗室，在實驗室的開放、管理水平、實驗人員工作業(yè)績和收入上形成良性循環(huán)。

3.基于三網(wǎng)融合環(huán)境下的網(wǎng)絡虛擬實驗室建設

利用虛擬現(xiàn)實技術進行實驗教學，可以充分調(diào)動實驗者的感覺和思維器官，使實驗內(nèi)容栩栩如生的展現(xiàn)在面前，特別是一些難以接近的教學或?qū)嶒瀮?nèi)容，通過虛擬現(xiàn)實技術可以使其像實物一樣擺在面前，任你正面、側(cè)面、反面仔細觀查，甚至你還可以進入到景物內(nèi)部觀察研究。因此利用虛擬現(xiàn)實技術構建網(wǎng)絡虛擬實驗室將在實驗教學中發(fā)揮著非常重大的作用。隨著寬帶時代的來臨，三網(wǎng)融合不久將成為現(xiàn)實，大規(guī)模的視頻廣播如何在互聯(lián)網(wǎng)上的實現(xiàn)這一難題得到更好的解決。與網(wǎng)絡技術、多媒體技術并駕齊驅(qū)的虛擬現(xiàn)實技術，必將擁有更加廣闊的應用領域和發(fā)展前景，在教育領域亦是如此，我們需要緊密關注，大膽應用，才能為我們的遠程教育事業(yè)注入強大的生命力。

3.1 網(wǎng)絡虛擬實驗室的概念

網(wǎng)絡虛擬實驗室是一種基于Web技術、虛擬仿真技術構建的開放式網(wǎng)絡化的虛擬實驗教學系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學實驗室的數(shù)字化和虛擬化。虛擬實驗室由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理系統(tǒng)組成。隨著三網(wǎng)融合的實現(xiàn)和信息技術的發(fā)展，一種新型的實驗室——網(wǎng)絡虛擬實驗室建設開始在院校和科研單位中變得熱門。在虛擬實驗室中，學生既可以在虛擬實驗臺上動手操作，又可自主設計實驗，有利于培養(yǎng)學生的操作能力、分析診斷能力、設計能力和創(chuàng)新意識。在虛擬實驗室中，學生更易獲得相關的知識、科學的指導和敏捷的反饋。虛擬實驗室是未來實驗室建設的發(fā)展方向。有關虛擬實驗室的定義：一是指采用虛擬現(xiàn)實技術在計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)的各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者可以如同在真實的環(huán)境中一樣完成各種預定的實驗任務，取得在真實環(huán)境中所取得的效果，二是實驗場所。它由模擬程序、實驗單元、工具和參考資料組成，用戶可以增加新的物體，建立新的實驗并將其轉(zhuǎn)換成超文本文件來擴充實驗室。這兩種定義側(cè)重不同方向，也證明了虛擬實驗室本質(zhì)是一個無墻實驗室[6]。

3.2 網(wǎng)絡虛擬實驗室的功能

(1)輔助設計功能：在網(wǎng)絡環(huán)境下，運用輔助設計軟件進行系統(tǒng)分析與設計，直觀地反映在計算機屏幕上，實驗者可隨時隨地改變實驗結構與參數(shù)，即時觀察實驗結果。

(2)學習功能：通過虛擬實驗教學管理系統(tǒng)，教師既可搭建典型實驗或調(diào)取實驗案例。方便地向?qū)W生布置實驗任務，還可在實驗結束后查看學生的實驗結果。給出實驗成績和評價。虛擬實驗管理是虛擬實驗教學系統(tǒng)的重要特征，是虛擬實驗教學系統(tǒng)與一般仿真系統(tǒng)的主要區(qū)別。采用網(wǎng)絡化的虛擬實驗管理可以有效地提高虛擬實驗技術在教學上的應用效果。

(3)仿真研究功能：虛擬實驗室可以完成現(xiàn)實實驗中所無法完成的實驗項目，如加速度實驗、子彈撞擊效果分析等。

(4)協(xié)同實驗和研究功能：網(wǎng)絡虛擬實驗室使不同的地域參與試驗的人員實現(xiàn)了遠程合作，為進一步共同研究某一個項目的分布式問題提供了解決環(huán)境的平臺。

3.3 網(wǎng)絡虛擬實驗室的特點[7]

(1)成本低，效率高：虛擬實驗室沒有實驗器材的消耗，可以節(jié)省資源。在虛擬實驗室中使用者可以集中精力研究實驗對象本身的特性和規(guī)律，使用者可迅速掌握實驗研究本身和達到實驗研究的具體要求和目標，大大提高了研究和學習效率。

(2)協(xié)作性：合作實驗、遠程實驗、協(xié)同研究等都可以在協(xié)同虛擬環(huán)境技術下實現(xiàn)。

(3)進一步增強了可操作的實驗空間：實驗室將實驗項目統(tǒng)一放到中心服務器，所有用戶隨時可以通過任何工作站登陸，對需要的實驗數(shù)據(jù)進行上傳和下載，進行獨立的虛擬實驗。通過此種途徑，實驗室的時間和空間都得到了進一步的擴展。

(4)功能齊全：虛擬實驗室的數(shù)據(jù)庫規(guī)格品種齊全，能保證各類實驗項目的需求。

4.結論

三網(wǎng)融合是未來網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)一個重點的課題，其未來的應用必將深遠的影響著我們未來的生活，也給高校教育帶來機遇和挑戰(zhàn)。如何高效率的利用三網(wǎng)融合這一網(wǎng)絡格局，結合高校校園網(wǎng)加強高校實驗室建設，提高實驗室教學科研作用，將會成為未來一段時間實驗室建設和科研工作的研究重點。

[1]國務院辦公廳.溫家寶主持召開國務院常務會議決定加快推進電信網(wǎng)廣播電視網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合[EB/OL].中華人民共和國中央人民政府網(wǎng)站：http：//www.gov.cn/ldhd/2010-01/13/content_ 1509622.h

[2]高明松.借鑒日本高校實驗室管理經(jīng)驗加強我國高校開放實驗室管理[J].實驗技術與管理，2006，11(23)：138～139.

[3]王子康.論新型的實驗教學模式——開放性實驗教學[J].重慶工商大學學報(自然科學版)，2003，20(3)：106-107.

[4]王曉蘭，關洪斌.實驗室開放運行模式與實踐[J].實驗室研究與探索，2009，28(7)：158-160.

[5]陳立君，楊麗艷.高校實驗室開放保障和激勵機制的研究與探索[J].實驗室科學，2008(5)：135-136.

[6]歐陽星明，姚小龍，謝欣榮.網(wǎng)絡虛擬實驗室的設計與實現(xiàn)[J].計算機工程，2004；30(2)：185-186.

[7]李仁發(fā)，周祖德等.虛擬實驗室網(wǎng)絡體系結構研究[J].系統(tǒng)仿真學報，2002，14(3)：359-362.