馬偉文， 朱能武， 銀玉容， 張建功

(華南理工大學(xué) 環(huán)境與能源學(xué)院，廣東 廣州 510006)

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基于虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建示范中心管理系統(tǒng)

馬偉文， 朱能武， 銀玉容， 張建功

(華南理工大學(xué) 環(huán)境與能源學(xué)院，廣東 廣州 510006)

在論述高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)意義及任務(wù)的基礎(chǔ)上，分析其管理體制及運(yùn)行機(jī)制。然后根據(jù)虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)，提出利用此技術(shù)構(gòu)建中心管理系統(tǒng)，并重點(diǎn)論述了普通儀器與實(shí)驗(yàn)室借用及貴重儀器使用預(yù)約的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)運(yùn)行后，提高了中心的管理效率，積極支持了各類實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展，提升了用戶的滿意度，對(duì)中心開(kāi)放性、共享性、創(chuàng)新性、輻射性、示范性的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。

虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心； 管理系統(tǒng)

0 引 言

教育部“質(zhì)量工程”和“教育發(fā)展綱要”都把培養(yǎng)大學(xué)生的“創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”作為主要任務(wù)。相對(duì)于理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)更具有直觀性、實(shí)踐性、綜合性和創(chuàng)新性，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要途徑，有理論教學(xué)不可替代的作用[1-4]。在此背景下，各校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心承擔(dān)越來(lái)越多的任務(wù)[5-6]，在承擔(dān)基本教學(xué)任務(wù)基礎(chǔ)上，還要承擔(dān)學(xué)生各類課外實(shí)踐活動(dòng)，包括挑戰(zhàn)杯、各級(jí)大學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新計(jì)劃、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、南網(wǎng)杯、學(xué)校學(xué)生研究計(jì)劃、百步梯、新之地企業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目、溢達(dá)企業(yè)環(huán)保宣教項(xiàng)目等，幾乎承擔(dān)了70%～80%的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。然而，在實(shí)驗(yàn)室人員少而且編制幾乎不可能增加的情況下，如何按期保質(zhì)完成眾多任務(wù)，維持實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的正常運(yùn)行，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心急需解決的問(wèn)題[7-8]。

1 虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建中心網(wǎng)站，可以有效改善管理方法，大幅度提高管理效率[9]。然而，把中心網(wǎng)站掛靠在學(xué)?；蚱渌獠烤W(wǎng)站上，其網(wǎng)絡(luò)速度與穩(wěn)定性得不到保證，學(xué)生也難于快速打開(kāi)各類實(shí)驗(yàn)教學(xué)及虛擬仿真視頻資源，儀器的預(yù)約與使用記錄等也難于實(shí)現(xiàn)。通過(guò)傳統(tǒng)的方法，購(gòu)置服務(wù)器及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，因費(fèi)用太高及獨(dú)立網(wǎng)站的申請(qǐng)麻煩而難于開(kāi)展。虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)物理鏈接的情況下，可以任意將工作站在工作組之間或子網(wǎng)之間移動(dòng)，工作站組成邏輯工作組或虛擬子網(wǎng)，提高信息系統(tǒng)的運(yùn)作性能，均衡網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，合理利用硬件及信息資源。虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有高效簡(jiǎn)化能力，其設(shè)備要求低(一臺(tái)普通的電腦即可作為服務(wù)器使用)，減少了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)專用線路的鋪設(shè)，網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速度快，安全性與穩(wěn)定性高，而且還具有良好的擴(kuò)容性能，是構(gòu)建企業(yè)、高校等單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇[10-13]。

2 中心管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及功能

2.1 系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)與功能

教育部實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心網(wǎng)上體系建設(shè)主要內(nèi)容包括:首頁(yè)，中心概況，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍，體制管理，設(shè)備環(huán)境，中心特色，教學(xué)成果，評(píng)價(jià)規(guī)劃，教學(xué)錄像，選課系統(tǒng)[10]。依據(jù)這一基本內(nèi)容，中心設(shè)計(jì)的網(wǎng)上系統(tǒng)包括：首頁(yè)(中心風(fēng)貌、通知公告、相關(guān)鏈接、培訓(xùn)信息、成果上傳、普通儀器借用、實(shí)驗(yàn)室借用、貴重儀器使用預(yù)約)，中心介紹(中心概況、中心主任、師資隊(duì)伍、簡(jiǎn)介視頻)，管理體制(學(xué)校規(guī)章制度、中心管理體制、中心規(guī)章制度)，設(shè)備環(huán)境(主要教學(xué)儀器設(shè)備、精密貴重儀器、實(shí)驗(yàn)室布局、環(huán)境與安全)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)(教學(xué)理論與體系、教學(xué)方法與手段、教學(xué)課程與內(nèi)容、教學(xué)經(jīng)典案例、實(shí)驗(yàn)教材與講義、模擬仿真實(shí)驗(yàn)、通用實(shí)驗(yàn)操作視頻)，教研成果(教研項(xiàng)目、教材編著、教研論文、學(xué)生成果)，特色輻射(中心特色、成果輻射、會(huì)議交流)，聯(lián)系我們(聯(lián)系方式、線上留言)。

通過(guò)管理系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)的設(shè)計(jì)，可以完整地展示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的所有工作內(nèi)容與成果，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化辦公，在線即時(shí)管理，提高了管理效率。系統(tǒng)在賬戶上設(shè)置四級(jí)：第一級(jí)為“超管”，可以注冊(cè)管理人員、教師、學(xué)生三類賬戶，并可以查看及修改網(wǎng)頁(yè)的所有內(nèi)容與數(shù)據(jù)；第二級(jí)為“管理人員”，即為實(shí)驗(yàn)室的老師，此類賬戶可以注冊(cè)教師、學(xué)生二類賬戶，可以添加自己所管理的常規(guī)儀器及貴重儀器給予學(xué)生借用與使用，并審核所有申請(qǐng)，也可以查看所有數(shù)據(jù)，但不能刪除；第三級(jí)為“教師”，可以核實(shí)名下學(xué)生的申請(qǐng)，并查看名下所有學(xué)生借用常規(guī)儀器與使用貴重儀器的記錄及費(fèi)用；第四級(jí)為“學(xué)生”，只能上傳成果(文章、專利、各類獎(jiǎng)等)，借用常規(guī)儀器與實(shí)驗(yàn)室，預(yù)約使用貴重儀器。學(xué)生在注冊(cè)賬戶時(shí)，必須得到一名教師的同意并掛在其名下。系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)大部分的內(nèi)容與其他實(shí)驗(yàn)中心的沒(méi)有太大的差別，但在“普通儀器借用、實(shí)驗(yàn)室借用、貴重儀器使用預(yù)約”3個(gè)板塊進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

2.2 普通儀器與實(shí)驗(yàn)室借用板塊設(shè)計(jì)與功能

普通儀器是指體積較小、重量不大、可搬動(dòng)的儀器設(shè)備，如噪聲儀、電導(dǎo)率、濁度儀、pH計(jì)、甲醛測(cè)定儀等。學(xué)生進(jìn)行各類課程實(shí)踐及課外創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)，需要借用此類儀器。

學(xué)生進(jìn)入“普通儀器借用”板塊后，可以查看儀器借用制度、價(jià)格和對(duì)應(yīng)的管理人員，然后選擇需借儀器及數(shù)量并提交申請(qǐng)，等導(dǎo)師核實(shí)和管理人員審核完成后，便可打印申請(qǐng)表，交對(duì)應(yīng)管理人員，借出儀器。儀器使用完后，交回給對(duì)應(yīng)管理人員，由管理人員在系統(tǒng)上輸入歸還時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)生成借用記錄與費(fèi)用。

學(xué)生通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室布局”可以看到各實(shí)驗(yàn)室的功能并借用相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室，如學(xué)生想測(cè)水樣的一些指標(biāo)，可以借用“環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室”，借用流程與普通儀器借用一樣。學(xué)生在借用實(shí)驗(yàn)室時(shí)，注明使用內(nèi)容、所用儀器及藥劑、使用時(shí)間等。

2.3 貴重儀器使用預(yù)約板塊設(shè)計(jì)與功能

針對(duì)貴重儀器的管理，有很多學(xué)者積極探討了儀器共享平臺(tái)、管理機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的建設(shè)[14]。管理貴重儀器有幾點(diǎn)困難：①因安全需要，儀器電腦不直接聯(lián)網(wǎng)(若電腦中毒，重裝系統(tǒng)是非常麻煩的事情，它可能需要再次調(diào)試儀器)，造成難于通過(guò)普通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理儀器。若不利用網(wǎng)絡(luò)，則不能實(shí)現(xiàn)賬戶管理及在線監(jiān)控。②因安全需要，不能使用U盤之類的拷貝數(shù)據(jù)，只能用光盤刻錄或手寫記錄數(shù)據(jù)。

目前，通過(guò)監(jiān)控電源的方式來(lái)管理貴重儀器的技術(shù)也有應(yīng)用。此方法利用帶有無(wú)線信號(hào)發(fā)射與接收的裝置來(lái)控制儀器電源，實(shí)現(xiàn)賬戶管理與在線監(jiān)控。但此法的不足有，①分析數(shù)據(jù)仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線傳送；②賬戶登陸后，即認(rèn)為使用儀器，若有些學(xué)生只為找回舊數(shù)據(jù)，沒(méi)有使用儀器也被記錄，產(chǎn)生費(fèi)用；③可以通過(guò)更換電源線的方式，逃避監(jiān)控。此外，此種技術(shù)，硬件費(fèi)用太高，安裝也麻煩。

為了解決上述問(wèn)題，系統(tǒng)采用飛魚(yú)路由器的網(wǎng)上行為管理，可以限制電腦只能通過(guò)IP訪問(wèn)中心網(wǎng)站，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但不能與外網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，有效地保證了本虛擬網(wǎng)絡(luò)的安全。儀器電腦利用無(wú)線網(wǎng)卡與飛魚(yú)路由器連接，一個(gè)路由器可以解決2～3個(gè)大實(shí)驗(yàn)室的儀器電腦聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，不需要再接網(wǎng)線，大大降低了硬件與安裝費(fèi)用。儀器電腦可以與中心網(wǎng)站(中心網(wǎng)絡(luò)所在的服務(wù)器可以與外網(wǎng)連接，并用安全軟件和硬件進(jìn)行保護(hù))進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也就可以把分析數(shù)據(jù)上傳到主機(jī)，即實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)[15]。然后學(xué)生在外網(wǎng)通過(guò)登陸中心網(wǎng)站下載分析數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化記錄。

此外，為了實(shí)現(xiàn)查找舊數(shù)據(jù)，不使用儀器不產(chǎn)生費(fèi)用的目的，系統(tǒng)在每臺(tái)儀器電腦上安裝一個(gè)軟件運(yùn)行監(jiān)控程序，每隔5 s監(jiān)測(cè)儀器軟件有無(wú)運(yùn)行，并發(fā)送信號(hào)給系統(tǒng)。

學(xué)生通過(guò)預(yù)約(預(yù)約流程與普通儀器借用一樣)，然后用賬戶登陸(若不登陸，電腦屏幕被鎖，無(wú)法進(jìn)入桌面)，系統(tǒng)記錄使用者相關(guān)信息，再后打開(kāi)軟件，系統(tǒng)記錄使用開(kāi)始時(shí)間。用完儀器，關(guān)閉軟件時(shí)，系統(tǒng)記錄使用結(jié)束時(shí)間，并計(jì)算費(fèi)用(見(jiàn)圖1)。最后學(xué)生關(guān)閉電腦與儀器。

圖1 系統(tǒng)儀器管理軟件計(jì)費(fèi)界面

3 建設(shè)成效

中心通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心管理系統(tǒng)(集成了實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)、儀器設(shè)備管理系統(tǒng)等)，建立了一個(gè)各類信息有機(jī)連接的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了各種教學(xué)資源和信息的整合和高度共享。

系統(tǒng)運(yùn)行1年來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷完善修改已初步顯現(xiàn)出平臺(tái)的良好作用和效果。師生通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室與儀器的預(yù)約使用，開(kāi)展各項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量均反映良好，網(wǎng)站訪問(wèn)速度快，各類管理流程科學(xué)，系統(tǒng)故障低。

中心實(shí)驗(yàn)室管理人員，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了基本無(wú)紙化辦公，隨時(shí)采集中心各項(xiàng)工作數(shù)據(jù)，提升了管理效率，提高了中心實(shí)驗(yàn)室及各類儀器的使用率。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心管理系統(tǒng)，造價(jià)低，構(gòu)建簡(jiǎn)單，安全性高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)傳輸速度快，是中小型實(shí)驗(yàn)中心管理系統(tǒng)的最佳選擇。此外，因虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有良好的擴(kuò)容性能，可以在系統(tǒng)設(shè)置短信或微信通知功能，讓使用者及相關(guān)人員及時(shí)了解使用情況。

構(gòu)建此系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了明細(xì)化管理，不同管理人員管理的儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室一目了然，各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方便，為實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的開(kāi)放性、共享性、創(chuàng)新性、輻射性、示范性提供了良好的基礎(chǔ)。

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Management System of Demonstration Center Based on Virtual Technology

MAWei-wen,ZHUNeng-wu,YINYu-rong，ZHANGJian-gong

(College of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)

This paper expounds the significance and mission of experimental teaching demonstration center, and analyzes the difficulty of operation management mechanism. According to the characteristics of virtual network technology, we designed the central management system, and discussed the design of the common instruments and laboratory borrowing and the bespeak of the precious instruments emphatically. After the system runs, it improves the management efficiency of the center, actively supports all kinds of practice activities, enhances the user's satisfaction, and provides the foundation for the implement of the center’s openness, sharing, innovation, radiation and demonstration.

virtual network technology; experimental teaching demonstration center; management system

2015-03-08

馬偉文(1982-)，男，廣東梅州人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)榄h(huán)境類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)室管理。

Tel.：020-39380599，13632310190；E-mail：wwma@scut.edu.cn

TP 391；G 642.0

A

1006-7167(2016)01-0132-03