高校自主運行開放性實驗室管理的研究與實踐

彭衛韶+姜霞+劉曼玲

摘要：實驗教學是高等學校教學改革的一個重要環節，實驗室是實驗教學的主要陣地。本文以本校電工電子教學實驗中心為依托，從實驗室開放模式、存在問題和自主運行開放管理平臺及實施與成果等方面進行探討，優化實驗室管理制度建設，更好地為培養創新型人才服務。

關鍵詞：創新型人才；自主運行；開放性；實驗室管理

中圖分類號：G647 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）05-0013-02

目前，國內外有著各種實驗室開放管理平臺產品，雖然各有特色，但是大多數與高校的實際運行情況有一定距離，難以完全符合管理的要求。本文緊密結合中南大學實驗教學的特點，以中南大學電工電子教學實驗中心為依托開展設計研究，打造一套滿足現有實驗中心硬件條件，并預留擴展功能的軟平臺，以及相關硬件配套設施，實現實驗室的自主開放運行。

一、實現實驗室自主開放運行需要解決的問題

1.實驗室資源協調管理。本實驗室承擔各種計劃內的教學任務，包括實驗教學、課程設計、實踐、實習、學科競賽等工作，實現實驗室的自主開放運行，設備、空間、管理人員等各項資源需要合理協調與配置。這可以通過使用信息化技術對各類資源進行數據庫建模，并對這些資源進行合理的圖形化展示，并通過指定對資源的使用規則實現資源的高效利用。學生可以實現對實驗的自主預約，對實驗內容、實驗設備的自主學習，并能到實驗室自主實驗。教師可以在系統自主預約實驗指導，到實驗中心指導學生實驗。

2.實驗室自主開放運行規則。每個學校、每個院系、每個實驗中心都有著自己獨特的實際情況，運行的規則應該從實際出發，減輕簡單重復性工作。這不但需要打破常規的思維方式，也需要實踐的考驗。規則需要滿足實驗教學、實踐、實習、課程設計等多方面的要求，也要考慮計劃外的各種需求。

3.實驗室自主運行的各類配套硬件設施。自主運行首先要滿足實驗教學流程，實現流程的全程可跟蹤。使用支持校園卡的閘機對學生實驗進行簽到、簽出管理，并記錄于實驗中心信息化系統數據庫。

4.實驗室自主運行的安全機制。（1）支持校園卡的門禁作為第一道安全防護，門禁的管理信息、操作信息將記錄于實驗中心信息化數據庫中。（2）實驗臺電源管理，做到合法用戶有電，人離、非法用戶斷電。（3）實驗室內建設視頻監控確保24小時全程錄像，確保實驗室處于監管之中。（4）實驗室管理APP，實現各類信息報警的實時通知，并可對各類實驗室進行遠程管理，如門禁、監控等等。

5.實驗教學改革的大數據支持。信息化系統的數據庫中記錄全部實驗相關的信息，將來可對實驗項目的開展時間、評分、受歡迎程度等內容進行大數據分析，對實驗（課程設計等）內容、實驗難度進行適當調整，全面優化實驗教學。

二、自主開放管理平臺

系統由管理服務器、實驗室部分共同組成，其中，實驗室主要由網絡門禁控制器、網絡攝像頭組成。網絡門禁控制器自主開發、網絡攝像頭支持業內標準的onvif協議設備。系統基本結構圖如圖1所示。

用戶只需要通過瀏覽器訪問管理服務器即可以對所有門禁進行管理、控制，門禁控制器實現與攝像頭的聯動，在刷卡之后自動拍攝照片記錄刷卡時的影像。實驗室管理教師可以對自己負責的實驗室門禁進行全權管理，包括準入人員、遠程控制、查看門禁訪問日志等。

系統與實驗中心實驗教學管理系統無縫接軌，實現人員、數據的共享，提高管理效率。

1.管理系統。（1）管理系統主要軟件環境如下：

●Linux操作系統：CentOS 7

●Web服務：nginx 1.11.6

●應用服務：tomcat 6.0.48

●數據庫：Oracle11g 11.2.0.4

●流媒體服務：ngix+ffmpeg

●JDK：1.7

（2）管理系統開發內容主要有：

●Web服務：人機交互，采用HTML、CSS、Javascript語言開發。

●應用服務：管理邏輯，采用Java語言開發。

●門禁服務：門禁控制器管理、攝像頭拍照觸發與圖像存儲，采用Python語言開發。

●數據庫服務：數據存儲，采用SQL語言開發。

2.軟件系統。目前已經實現Web交互前端、門禁服務程序以及配套的應用、數據庫結構。系統實現了如下功能：

●實驗室管理：實驗室所在校區、樓棟、樓層、實驗室管理員（一個實驗室可以安排多個實驗室管理員）。

●人員管理：教師、學生分別管理。

●門禁設備管理：自動搜索門禁網絡控制器、攝像頭關聯。

●門禁設備遠程控制：長時開鎖、短時開鎖、上鎖、教師準入管理、學生準入管理。

●視頻設備管理：網絡攝像頭管理。

●拍照觸發：刷卡后自動觸發攝像頭拍照。

●門禁日志管理：用戶操作日志、用戶訪問日志。

三、實施與成果

項目針對綜合實驗樓309、310開放實驗室進行項目實施。主要目標，實現對實驗室的全區域24小時監控錄像，使用校園卡對人員出入進行管理。管理員通過軟件可以進行遠程門、關門、短時開門，并可以遠程對門禁人員進行添加、刪除，可以通過日志查看門禁使用情況，也可以添加多個管理員參與門禁管理。

1.實施方案詳情。方案如圖2所示。

●310關聯最左側攝像頭。

●309關聯最右側攝像頭。

●網絡采用1000M網絡標準建設。

●原服務器172內網IP：192.168.1.1，并作為內網網關，提供內網DHCP服務IP地址范圍192.168.1.70-99。

●原服務器173內網IP：192.168.1.2，作為門禁服務器。

具體主要硬件信息如表1所示。

為門禁、監控設備獨立組網，并連接314機房服務，實現與管理平臺互聯。

2.實施成果。項目完成了上述實施目標，建設了試驗系統，開發了相關的軟硬件設備。系統實現了預期的目標，可以逐步向其他實驗室擴展。

綜上所述，建設一個適合中南大學電工電子教學實驗中心的自主運行開放實驗室需要運行機制建設、軟件平臺建設、配套硬件設備建設，以及試點運行的檢驗，并非單一的實驗室管理軟件所能實現。

參考文獻：

[1]教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見[Z].教高〔2007〕2號.

[2]田珂.實踐教學在高等教育中的地位和作用[J].科教文匯，2010，（9）.

[3]陳華絮，楊素嬌.開放實驗室模式與管理探討[J].技術與創新管理，2007，（5）

[4]謝和平.綜合性大學的學科交叉融合與新跨越[J].中國大學教學，2004，（9）

[5]熊芳，楊成群，馬文娟.開放性實驗室建設運行與應用型人才培養[J].信息與電腦，2015，（1）.endprint