趙 勝，溫惠英

(華南理工大大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺建設(shè)

趙 勝，溫惠英

(華南理工大大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州 510640)

華南理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)中心對實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺建設(shè)進(jìn)行了探索，該文結(jié)合交通運(yùn)輸工程學(xué)科實驗教學(xué)管理和資源開放共享的實際需求提出了平臺框架，并對平臺各功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的參數(shù)化設(shè)計，以便及時發(fā)布資源應(yīng)用信息，擴(kuò)大資源影響力度，實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更大范圍內(nèi)的實驗教學(xué)資源共享，具有借鑒意義。

交通運(yùn)輸；開放共享；實驗教學(xué)；平臺建設(shè)

教育部辦公廳關(guān)于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知中明確要求，虛擬仿真實驗教學(xué)中心需要建設(shè)統(tǒng)一的具有開放性、擴(kuò)展性、兼容性、前瞻性的虛擬仿真實驗教學(xué)管理和共享平臺，以高效管理實驗教學(xué)資源，并實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更大范圍內(nèi)的實驗教學(xué)資源共享。傳統(tǒng)實驗室教學(xué)管理大都采用人工或半人工管理的方式，存在實驗室管理效率低下，大量煩瑣重復(fù)的手工報表統(tǒng)計，實驗資源尤其虛擬實驗資源難以實現(xiàn)高效共享等缺點(diǎn)[1]。由于大部分院校實驗室信息化建設(shè)水平有限，造成實驗室不同程度上存在著開放程度不高，資源共享處于起步階段以及閑置和嚴(yán)重浪費(fèi)現(xiàn)象[2-4]。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)及信息技術(shù)的快速發(fā)展，為實驗室信息系統(tǒng)建設(shè)提供了可靠的技術(shù)支撐，實驗室信息系統(tǒng)建設(shè)作為高校實驗教學(xué)改革的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，急須開展相關(guān)研究探索及建設(shè)實踐工作[5]。

華南理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)中心是廣東省交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)示范中心和廣東省交通運(yùn)輸工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心，其依托的交通運(yùn)輸工程學(xué)科是廣東省優(yōu)勢重點(diǎn)學(xué)科，也是廣東省唯一具有交通運(yùn)輸工程類博士培養(yǎng)能力的學(xué)科。華南理工大學(xué)高度重視創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為了主動適應(yīng)新形勢對創(chuàng)新人才的迫切需求，著力建設(shè)實踐教學(xué)平臺[6]，交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺的建設(shè)也因此得到學(xué)校大力支持。實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺極大提高了實驗教學(xué)管理效率和水平，提升了實驗教學(xué)資源利用率，拓展了實驗室開放共享的深度和廣度。

1 平臺的總體框架

實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺的建設(shè)思路應(yīng)該以實驗教學(xué)服務(wù)為核心，以滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的需求為導(dǎo)向[7]，通過科學(xué)規(guī)劃實驗室信息平臺功能，以達(dá)到方便快捷地實現(xiàn)實驗教學(xué)管理、實驗室開放共享的目的。因此，根據(jù)交通運(yùn)輸工程實際實驗教學(xué)和實驗室管理需求，并結(jié)合學(xué)科發(fā)展需要，提出了交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺的功能需求，具體包括實驗教學(xué)網(wǎng)上雙向互動、數(shù)據(jù)和資源共享、實驗室占用時間管理、實驗室開放預(yù)約、虛擬實驗室視頻展示、實驗教學(xué)成果展示和用戶管理等。根據(jù)功能需求，我們對交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺進(jìn)行了結(jié)構(gòu)框架設(shè)計，具體如表1所示。

表1 交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺框架

表1(續(xù))

2 平臺的功能

根據(jù)實驗教學(xué)和實驗室管理實際需要，結(jié)合實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺的功能定位，我們對實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺進(jìn)行了功能模塊化設(shè)計，主要包括實驗課程教學(xué)交互模塊、實驗教學(xué)資源開放共享模塊、數(shù)據(jù)與資源共享模塊、實驗室占用時間管理模塊、實驗室開放預(yù)約模塊、虛擬實驗室視頻展示模塊、實驗教學(xué)成果展示模塊、虛擬實驗室視頻展示模塊及用戶管理模塊。

1)實驗課程教學(xué)交互模塊。

支持教師針對不同課程在網(wǎng)上布置任務(wù)、共享課件、批改學(xué)生報告、學(xué)生提交實驗報告、提交課程設(shè)計報告等功能。此模塊支持“交通管理與控制”“智能交通系統(tǒng)”“交通控制系統(tǒng)集成”“交通信息采集與處理”和“交通工程設(shè)計”等現(xiàn)有30門課程涉及的全部教學(xué)實驗和課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，并支持管理員用戶對課程的增加、刪除等擴(kuò)展管理功能。該模塊主要在作業(yè)及師生互動平臺欄目中實現(xiàn)，在系統(tǒng)中給每個用戶分配個人云盤，用戶可以根據(jù)需要將自己個人空間上傳的文件共享給指定的人，從而實現(xiàn)下達(dá)作業(yè)、上傳作業(yè)、留言交互等功能。

2)實驗教學(xué)資源開放共享模塊。

該模塊通過集成第三方應(yīng)用虛擬化軟件平臺Ctrix，將實驗室虛擬軟件資源，如Transcad、Vissim、Paramics、Cube、PCcrash等交通軟件，進(jìn)行應(yīng)用虛擬化，用戶可以通過遠(yuǎn)程訪問的方式應(yīng)用需要的專業(yè)軟件，這樣學(xué)生不用到實驗室就可以開展實驗項目，并且不受時間和地點(diǎn)限制，極大地拓展了實驗資源開放共享的深度和廣度，同時也方便學(xué)生自主靈活參與實驗，提高實驗資源利用率和實驗教學(xué)效果。

3)數(shù)據(jù)與資源共享模塊。

支持交通運(yùn)輸工程各類實驗數(shù)據(jù)(如道路車流量、速度、密度、交叉口信號控制策略、公交客流量、區(qū)域交通規(guī)劃方案、交通設(shè)計圖等數(shù)據(jù))與教學(xué)資源(如課件、實驗指導(dǎo)書、交通仿真軟件模塊、車輛模型庫等)的共享與管理，并可根據(jù)不同的用戶角色設(shè)置用戶對數(shù)據(jù)和資源的查詢或下載權(quán)限。

4)實驗室管理模塊。

管理員可根據(jù)課程表、預(yù)約表等數(shù)據(jù)錄入實驗室每個部分的占用時間和人數(shù)，系統(tǒng)支持時空重疊判斷，保證實驗室每個部分不會造成使用沖突。

5)實驗室開放預(yù)約模塊。

面向全社會開放實驗室預(yù)約，用戶可根據(jù)自己的權(quán)限預(yù)約未被占用的實驗室資源，系統(tǒng)提供優(yōu)先級排序和沖突避免功能，管理員結(jié)合預(yù)約申請和實際情況安排實驗室開放時間，同時也允許管理員在時間安排后進(jìn)行調(diào)整。

6)虛擬實驗室視頻展示模塊。

以視頻的方式展示實驗室內(nèi)部環(huán)境、實驗設(shè)備操作規(guī)范和各項實驗?zāi)K的實驗過程示范。

7)實驗教學(xué)成果展示模塊。

以文字、圖表、視頻等形式展示實驗教學(xué)成果，包括教材、講義、教研項目、實驗成品、獲獎作品等。

8)用戶管理模塊。

實現(xiàn)對管理員、教師、本單位學(xué)生、學(xué)校其他部處人員、外部人員等不同角色的用戶配置、功能權(quán)限等管理功能。

根據(jù)各功能模塊功能需求，我們進(jìn)一步對各功能模塊進(jìn)行功能參數(shù)化設(shè)計，具體如表2所示。

表2 各功能模塊功能參數(shù)化設(shè)計表

表2(續(xù))

表2(續(xù))

3 平臺建設(shè)效果分析

實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺建設(shè)，對于提高實驗室管理效率、促進(jìn)實驗教學(xué)過程中師生互動、拓展實驗室開放共享深度與廣度方面起到了積極作用。

3.1 提升實驗室管理信息化水平，提高實驗室管理效率

1)實驗室智能化排課。

傳統(tǒng)實驗室排課是個煩瑣的工作，通常需要提前征詢各實驗課教師排課需求，然后實驗室管理員通過人工排除實驗室和時間的占用沖突后，最終確定排課表，一旦有不同實驗課發(fā)生相同實驗室在相同時間的課程安排沖突，需要實驗室管理員重新通知相關(guān)教師進(jìn)行協(xié)調(diào)，因此傳統(tǒng)實驗室排課工作煩瑣，效率低下。實驗教學(xué)管理平臺建成后，每學(xué)期開始，各實驗課任課教師登陸平臺填報排課需求，系統(tǒng)自動檢測實驗室占用和時間占用沖突，若檢測到?jīng)_突則不能填報，大幅度提高了實驗室排課效率。如圖1所示。

圖1 智能化課表生成截圖

2)實驗室報表一鍵生成。

面向?qū)嶒炇医虒W(xué)管理、實驗教學(xué)評估等工作任務(wù)，實驗室需要統(tǒng)計包括實驗課時、實驗室預(yù)約情況、教師情況等大量報表，實驗教學(xué)管理平臺建成后可以實現(xiàn)相關(guān)報表一鍵生成與導(dǎo)出，大大節(jié)省了手工統(tǒng)計報表時間，較好地提高了報表統(tǒng)計效率。如圖2所示。

圖2 實驗室預(yù)約情況報表及導(dǎo)出截圖

3)實驗室線上預(yù)約與審批。

實驗教學(xué)管理平臺上線后，徹底改變了學(xué)生和教師預(yù)約實驗室流程，不需要學(xué)生或者教師到實驗室管理員處申請實驗室預(yù)約，只需要學(xué)生或者教師登錄平臺在系統(tǒng)中提出申請，并且在申請過程中系統(tǒng)會通過實驗室占用和時間占用沖突檢測提醒申請者哪些時間段可預(yù)約，這樣實驗室預(yù)約可以實現(xiàn)24小時線上預(yù)約和審批，為學(xué)生和教師預(yù)約實驗提供了便利。如圖3所示。

圖3 實驗室預(yù)約審批界面截圖

3.2 提升實驗教學(xué)信息化水平，促進(jìn)實驗教學(xué)線上交互

1)實驗報告無紙化。

平臺系統(tǒng)實現(xiàn)教師線上布置和批改作業(yè)、學(xué)生線上提交作業(yè)等功能，實現(xiàn)了實驗報告電子化存儲，改變了以往紙質(zhì)實驗報告的模式，節(jié)省了資源和教學(xué)成本，同時也提高了實驗教學(xué)效率。如圖4所示。

圖4 教師作業(yè)管理端界面截圖

2)實驗教學(xué)資源線上共享。

系統(tǒng)給每個用戶分配了個人存儲空間，用戶可以將自己的文件資源如上課PPT、教學(xué)視頻等優(yōu)良資源通過設(shè)置共享范圍、共享權(quán)限共享給系統(tǒng)中的其他用戶，從而實現(xiàn)優(yōu)良實驗教學(xué)資源的高效共享。如圖5所示。

圖5 資源共享界面截圖

3.3 提升實驗室開放共享信息化水平，拓展實驗室開放共享能力

開放共享平臺通過安裝部署Citrix_XenApp，將原本安裝在本地電腦操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序統(tǒng)一運(yùn)行于后臺終端服務(wù)器上，對應(yīng)用軟件進(jìn)行虛擬化處理，從而實現(xiàn)通過任何設(shè)備在任何地點(diǎn)在任何時間多用戶并發(fā)訪問應(yīng)用軟件。對于交通運(yùn)輸工程專業(yè)而言，諸如CUBE、VISSIM、Paramics、TransCAD等專業(yè)軟件單套價格往往十幾萬甚至幾十萬，通過應(yīng)用程序虛擬化實現(xiàn)多用戶并發(fā)遠(yuǎn)程訪問，一方面節(jié)省了大量軟件購置成本；另一方面學(xué)生和教師可以隨時隨地在有網(wǎng)絡(luò)的地方使用專業(yè)軟件，這樣大大提高了實驗室資源共享效率，較好地拓展了實驗室開放共享的深度和廣度。如圖6所示。

圖6 虛擬化應(yīng)用桌面截圖

5 結(jié)束語

實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺建設(shè)既是國家對實驗教學(xué)示范中心和虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)從提高實驗室信息化水平和提升實驗室開放共享能力方面提出的要求，也是各實驗中心提高自身實驗教學(xué)管理水平和實驗資源利用效率的重要手段[8-10]。華南理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程實驗教學(xué)管理及資源開放共享平臺的建設(shè)較好地滿足了交通運(yùn)輸工程學(xué)科實驗教學(xué)管理與實驗室開放共享需求，對于提升實驗室管理水平，拓展實驗室開放共享深度和廣度，提高實驗資源尤其是虛擬資源利用效率，起到了較好的推動作用。

[1]厲旭杰，王珠峰，李虎雄.實驗室教學(xué)管理平臺開發(fā)與研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2010，8(3):185-186.

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ExplorationandPracticonConstructionofTransportationEngineeringExperimentalTeachingManagementandSharingPlatform

ZHAO Sheng，WEN Huiying

(School of Civil Engneering and Transportation，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)

In order to timely release the application information of resources，expand the influence of resources，and realize the experimental teaching resources sharing experiment，it is necessary to establish the experimental teaching management and the sharing platform of the experimental teaching demonstration center and virtual simulation experimental teaching center.The experimental teaching center of transportation engineering of South China University of Technology has explored the construction of experimental teaching management and sharing platform.The platform framework has been put forward in combination with the practical requirements of teaching management and the sharing of lab resources.The detailed parametric design of the function modules of the platform has been carried out with fine construction and reference effect both inside and outside of the school.

transportation;open Sharing;experiment teaching;platform construction

2017-03-25；修改日期:2017-04-26

趙勝(1988 -)，男，碩士，助理實驗師，主要從事實驗室教學(xué)管理方面的研究。

U12；G642.0

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.04.044