实验室建设实验平台（精选12篇）
实验室建设实验平台 篇1
1 研究背景
高等教育的普及使得教育的本质由培养研究型人才向培养应用型人才转变。为了满足社会发展的需求、满足各行各业对技术型人才的需要, 越来越多的高等学府调整自身培养方案, 在教授理论知识的同时加强学生实践动手能力的培养。
独立学院是我国高等教育由精英型向大众化普及型教育转变的主要承担载体之一, 是一种扩大高等教育资源, 使更多民众能够获得更好教育的有效途径, 在应用型人才迫切需求的今天, 独立学院更肩负了创新培养模式, 找到一条理论知识培养与综合应用素质兼备的教育道路, 在这种背景下, 开放高校实验室实训项目迫在眉睫。
2 独立学院实验室实践教学现状
目前, 独立学院培养应用型人才的方式主要依赖于课堂实践教学环节, 实践教学内容及其特有的培养方式可以模拟真实生产环境, 使学生获得真实的生产体验。然而教学内容大多是在课堂时间内由教师的指导完成。这种照本宣科的按照教师指导进行实践活动会大大消弱学生的学习兴趣并且限制他们的创新能力。因此, 应该充分地满足学生的求知欲望, 从学生的实际情况出发, 自由灵活地组织实践教学活动, 创新实践教学管理模式, 使得独立学院学生特有的思想活跃、思维敏捷, 动手能力强等特点得到发挥。
开放实验室是传统课堂实验教学的转变, 是为支持学生科学研究, 鼓励学生充分利用课余时间参与实践教学, 提高实践技能, 增强学生综合素质的有力平台。开放实验室在训练学生技能的同时更注重培养学生的创新意识、创新精神和开拓能力。开放实验室支持学生根据自身兴趣和特点选择参与甚至申请开设实验实践项目, 这大大发挥了实验室等实践教学场所的使用效率, 变相削减了实验室运行成本。近年来, 开放实验室建设发展迅速, 很多院校鼓励学生利用课余时间参与教师开放的兴趣实验活动。但是, 多半实验由于信息共享不及时, 参与学生人数不足而被迫终止。其实, 如何使开放实验室更好的发挥作用已探索多年, 但依然没有一种成熟的经验供我们借鉴, 需要我们继续摸索总结。
3 开放实验室运行管理系统分析
高校对于常规实验室实践教学环节有着丰富的运行管理经验。但是, 由于开放实验的参与人员、设备、实验耗材等不确定性, 所以笔者认为开放实验室运行管理应该将重点放在实践教学过程的前端, 加强对实验开放前期的管理, 即信息的及时共享, 参与实验学生的信息核查、实验开设条件核查等。
信息化的飞速发展, 互联网络快速融入我们的生活, 以及各种终端智能设备的普及, 使得我们能够得以借助信息技术力量来辅助我们的日常管理活动。近年来, 信息推送服务的崛起更为开放实验室发展提供了充足的源动力。笔者以南昌大学科学技术学院为研究对象, 通过收集实验室管理员、实验指导教师及学生对于开放实验室的建议, 总结出开放实验室应该具备以下几点特性:
(1) 有统一的门户信息平台, 能够发布并及时共享开设实验信息。
(2) 能够使用信息推送服务将信息推送至学生手持设备终端。
(3) 实验教学内容应当在鼓励学生参与教师实验的同时允许学生自拟实验项目。
(4) 应告知学生及教师实验室所拥有的教学实验能力, 包括仪器的种类、数量、使用常识, 及可供开设的实验类别等。
(5) 实验室应具备师生预约功能, 并提供与实验开设相关的文献资料供师生查阅, 以便更好准备实验方案并确保安全进行。
(6) 实验项目内容的开放应该考虑不同层次的学生和要求。
(7) 应提供上传实验报告、教师下载批阅、评语及打分功能。
(8) 需要学院政策给予一定的奖励机制措施。
综合以上几点, 笔者设计了开放实验室管理平台系统功能结构模型 (图表1) :
4 开放实验室主要功能实现
根据开放实验室需要具备的功能特点, 我们将开放实验室管理系统分为web系统和手持终端软件系统, 两个系统采用统一的身份认证模式管理。web系统满足开放实验信息发布, 申请参与、审核、作业批改等功能。手持终端软件系统则时时接收信息推送服务器根据学生专业、年级、喜好等信息而定向推送的实验开放情况。
(1) web在线申请实验系统设计与实现。系统采用B/S结构设计, 使用asp.net+Ajax+Sqlserver2005设计开发, 使用缓存技术、数据库连接池监控技术来满足高并发处理能力。该系统用于支撑开放实验信息的发布、教师及学生申请开设实验、学生申请参与实验、管理员对于申请开设实验的审核、参与人员的审核、作业的上传批阅等功能, 主业务流程图:
(2) 手持终端系统设计与实现。Android智能操作系统的出现使得智能设备终端迅速普及, 目前Android在智能手机市场占有份额已经超过了50%。在针对学生群体调查中, Android系统智能手机凭借价格优势在学生市场大受欢迎。此手持终端软件基于Android系统平台设计, 重点优化信息推送服务, 即当有新的实验申请开设或者有实验开设条件具备时即推送至目标人群。手持终端系统业务流程图 (图表3) 。
手持终端系统基于Android平台, 采用Java+msql设计开发, 通过寄存在后台的系统服务, 时时接收信息推送服务器推送的即时信息。学生可通过网站下载并安装终端软件, 软件除具备时时接收推送信息服务外, 也可查阅实验室开放信息, 个人申请实验的审批情况等。
信息推送服务计算目标人群的算法主要基于两种逻辑。首先根据学生的专业信息、年级信息, 以及本学期所开课程情况筛选开放实验情况。其次, 根据学生在手持终端软件中注册填写的兴趣方向并综合考虑所在年级, 年龄情况以及所学习课程情况进行推送。算法:实验相关度总分=专业关联度+年级关联度+课程相关度+附加兴趣 (专业关联度分为直接关联:3分, 间接关联:2分, 无关专业:0分;年级关联度分为大一:0分, 大二:1分, 大三:2分, 大四:3分;课程关联度分为直接关联:3分, 间接关联:2分, 无关联0分;附加兴趣为1分。) 系统约定最小发送推送消息总分为4分。
5 总结
当前, 高校在实验室开放、增强学生动手实践能力上取得了一定的成绩, 但是只重视实验室自身硬件条件建设, 却忽视开放实验运行的软支持必定会阻碍开放实验室的发展道路。本系统的上线运行在一定程度上解决了目前开放实验信息共享不及时, 开放实验审批管理不严谨等弊端。同时, 大大节约了实验室运行成本, 为学生提供了更多的实验实践机会, 增强他们的动手能力和创新能力。
参考文献
[1]沈良忠.李莹.胡宪武.独立学院实验室建设的探索与实践——以温州大学城市学院为例实验实践教学2012.28.065
[2]石坚.董贾福.柳建.独立学院实验教学改革思路的探索与实践.教育与职业 (2012) 21-0134-02
[3]王亮.张建会.赵建军.谢鹏.滕利荣.浅谈独立学院实验室的建设与管理.广州化工.2012) 23-0190-02
[4]赵旭.独立学院应用型人才培养模式研究.中国地质大学硕士学位论文2012年5月
[5]周敏.独立学院本科应用型人才培养模式研究.武汉理工大学学位论文.2006年5月
实验室建设实验平台 篇2
高校在建立校园网络以后，为各项资源的共享创造了有利条件，现在很多高校都提升了对校园网络的利用率，共享了实验设备信息，可以将实验室运行动态发布给全校。高校可以利用校园网络共享资源，让实验室设备为全校科研项目提供更好的服务。在信息网络技术的支撑下，可以对设备资源进行网络化管理，并通过构建实验室设备资源共享管理网络体系，这样能够提供信息查询、预约管理、设备授权、智能电源控制、机时统计、在线显示、日子管理和收费管理等功能。如此一来，可以有效控制与管理实验室各种仪器设备的工作状态。
2.2主要功能
实验室建设实验平台 篇3
【关键词】计算机课程改革 云平台 实验报告
一、计算机课程实验报告的现状与分析
计算机实验教学改革是计算机教学改革不可缺少的重要组成部分。计算机课程实验项目的种类分为基础性、验证性、综合与设计性三类。其中。基础性、验证性实验项目内容均为计算机及其各种软件的使用操作。其目的是使学生学会并熟练使用计算机及其各种应用软件。因此，它与常规的物理、化学实验有较大的区别，没有观测结果和测量数据，也无需进行数据处理和误差处理。学生所做的实验操作结果全部都能保存在电子文件中，课后，老师可打开文件直接查看学生的文件或操作过程的结果进行评比，这是其它许多学科的实验无法做到的。在综合与设计性实验中，学生独立完成一定的实验任务。实验目的是要有最终的确定性的成果，即形成一个计算机的作品，不像物理、化学的综合与设计实验那样有明确的实验步骤和实验理论，因而在计算机实验教学中，学生编制书面的实验报告对于实验教学的掌握并无多大的实际作用。计算机课程的实验报告形式应编写电子实验报告为主，通过编写电子实验报告，可有利于提高学生的实验总结能力、文字表达能力、分析问题和解决问题等方面的能力，由此可以提高计算机教学质量。
学生的电子实验报告要求存放在一定的硬件介质中，以供教师进行批改。目前。对于计算机课程实验报告的形式与存放方式，教师批阅电子版实验报告的模式，由各学校自定，没有一个统一的标准与分数界定划分。为了解决这个问题，我们结合广州市“天云计划”的具体实施，构建了基于云平台的实验报告系统，系统运转二年来促进了计算机实验教学的课程改革，提高了计算机实验教学的质量。
二、基于云平台的实验报告系统的建设与计算机课程电子版实验报告的改革尝试
1.建立基于云平台的数字教育资源共建共享服务平台，学生依托校园网进行资源共享与电子版实验报告的存储，教师通过校园网络进行跟踪学生学习进度、网上对电子电子版实验报告评测。
我们现有的实验报告系统是云计算向服务化的方向发展后，建立在校园网内，依托现有已建成的多层次、多功能的“标准、开放、交互、协作、共建、共享”的基础教学综合应用资源库平台进行运作。云計算使得用户可以按需定制。可以以较低成本和较高性能解决无限增长的海量信息的存储和计算的问题。学生可依托校园网进行电子版实验报告的系列完成工作。
学生利用上实验课与自主学习时间，完成实验报告系统中的基础实验、验证实验与设计综合性的实验。并生成电子版的实验报告，存放在云平台中，学生的实验报告上交期结束后，由教师将学生提交的实验报告进行集中存档，学生不能再进行修改。
教师利用实验报告系统指导，预先布置上机实验，说明实验的原理，网上对电子电子版实验报告评测。
2.建立了批阅电子版实验报告的标准化模式
基于云平台的实验报告系统，通过对学生的实验报告生成的结果——电子文件进行自动的初步测试，再将测试结果汇总到对应数据分析库中，教师可根据数据分析，进一步明确批阅实验报告有问题的具体部分，及时发现实验教学或理论教学中存在的诸多问题。
同时，学生实验报告经过系统自动批示与教师重点回复批示后，会将结果保存在系统中，学生通过观看教师批改后的实验报告与观看教师推荐的学生示范实验报告后，总结自己知识点的不足，会对规范基础与验证性的实验报告的规格与形式形成概念，更好地完成该类别的实验项目。系统也会依据学生知识点的不足，自动生成一个针对知识类别的小型实验报告选题。要求学生重新自愿完成。
教师通过批阅实验报告来检查实验教学质量，认真批阅与审核学生的实验报告，可提高教师的教学能力，是实验教学的一个组成重要环节。学生通过撰写实验报告，既是实验项目要求技能操作的教学活动。也是促进学生今后从事科研及科研论文写作能力的培养和提高的一种锻炼过程。
通过实验报告系统，可加强师生之间的对于实验教学过程的交流。在实验报告的讨论栏中，有BBs区，可由学生提出各类实验的感悟与要求，对实验器材的准备要求与意见等。提供各类人员上线的消息服务，如教师上线，则系统可对在线的学生进行消息提醒，提示学生教师在线可以立即回复学生的提问。
3.系统建立了综合设计性实验项目的电子实验报告模式
针对在计算机课程的综合性实验中，学生需要通过设计实验方案，独立完成实验操作、观察、记录、整理思考和概括结论等活动。基于云平台的实验报告系统，建立了综合与设计实验前指导区，教师在综合与设计性实验项目之前就要求学生分成合作团队，要求实验报告不能简单地照抄书本，要求人人完成独立的设计实验方案。建立了阶段报告区，在完成的过程中。通过实验报告系统中的分段报告区上传内容，教师对学生进行网上指导。建立了团队合作区，在完成的过程中，学生要在此体现团队的讨论、分工过程。
对计算机课程综合性实验的学生实验报告的批阅，是根据教师布置的项目要求，考察学生的完成情况，对项目完成的比例、独立完成的程度、创新点、团队配合能力等多方面进行数据考核，将结果表格汇总给教师。再由教师对每个人进行验收答辩，强化学生对该门课程的理解。
4.建立具有抄袭识别的实验报告管理系统
基于云平台的实验报告系统针对电子版实验报告带来的学生抄袭方便的缺点，设计出了一种带有抄袭识别的管理系统，能自动检查综合与设计性实验报告项目的电子版实验报告的格式，检测抄袭度等问题。对于基础、验证性的实验报告。能将检测抄袭度形成数据，由教师根据教学的过程与了解学生的实际学习情况自行决定是否采用检测结果。
三、结束语
实验室建设实验平台 篇4
近年来，华南农业大学蚕学实验室公共平台建设面临着诸多挑战的同时又获得提升水平的机遇。现时期，蚕业专业出现许多困难：一是蚕学本科招生出现困境;二是教师编制锐减;三是学校对科研用房以职称与科研经费限额和收费管理。新政策迫使各教授与课题组重视建设自已的科研实验室，从而在一定程度上削弱了华南农业大学蚕学公共实验室建设的投入。近5年来，蚕学专业取得600多万的各项研究经费，其中有近100万投入了课题组实验室的建设，2010年蚕学专业又取得了150万元的中央与地方共建实验室项目支持。经费的获得为实验室的进一步建设提供了有力条件。课题组或教授 (或PI) 的实验室建设固然重要，但专业公共实验平台的建设也不能忽视。
1 公共实验平台建设的必要性与重要性
1.1社会所发展与时代的要求以及为培养高质量的学生有必要加强专业公共实验平台的建设。
进入21世纪, 生物技术的发展突飞猛进, 一日千里, 同时对科技工作者的要求也赿来赿高。在不断提高自身水平外, 我们必须要有一个相对理想的硬件环境, 这就要求我们加强专业公共实验平台的建设, 如, 集中经费购置一些大型仪器以提高实验室水平。一个拥有高端仪器的实验平台, 对进行更高前沿的科学研究提供基础, 提升了研究的水平并能更好地培养出高质量的人才。
1.2公共实验平台建设利于学科的总体发展, 公共实验室建设是对弱势群体和研究方向健康发展的保证。
由于人员编制的关系, 弱势专业的人员梯队不能象以前的老中青配备, 学科大多数研究方向都只能是单枪匹马的一两个人, 甚至一人身兼几个方向。由于各方面原因, 各人的研究经费参差不齐, 差别巨大, 经费充足的教授 (或PI) 可以建设自己独立的实验室。而经费少的或没有经费的, 则没有自己的实验室。如果没有一个公共实验室, 那对这些弱势群体的发展是非常不利的, 同时阻碍了整个学科的健康发展。弱势专业可以发挥自己专业特色, 走特色专业建设道路, 建设一个高水平的公共实验平台为整个学科的长远发展打下基础。
1.3公共实验平台建设利于实验室的有效利用和降低成本, 是课题组实验室的有力补充。
高校仪器设备的投入增加, 大大提高了研究的硬件水平, 但, 如果仪器设备分散管理、必将造成使用不方便, 进而降低使用率, 造成了资源浪费, 并影响科研的进展。公共实验室的建设有利于大型仪器的购置, 提高实验室的硬件水平, 并促使资源的充分利用, 利于仪器设备的维护与管理。
1.4公共实验平台建设利于研究实验交流与进步。
不同研究方向的学生在一个实验室实验, 凝集人气, 有利于他们的技术交流与借鉴, 促进研究的进展和学术的提高。
1.5公共实验平台建设利于团队建设与对外宣传。
清华大学原校长高景德院士说:实验室是一所大学精神、文化、学术水平凝聚最有特色的地方, 也是一个学校学术水平最主要的标志之一[1]。把有限的资源整合成一个具有一定规模的专业研究型实验室并组建成研究团队, 团队内和团队之间分工合作, 职责权明确, 形成一个有机的整体, 促进了学科的总体提高, 也利于对外宣传。
2 公共实验平台建设措施
科研型院校的各个专业实验平台建设有其特殊的情况，如专业人员结构，实验室的基础，其建设和管理的措施不尽相同，但会有许多共性。华南农业大学蚕学公共实验平台可从以下方面加以建设与管理。
2.1 房舍：
一是争取学校学院对弱势专业的支持，在额定教学与科研使用面积时给予照顾。并预留出一定的房舍给公共实验室建设。二是以各团队的科研经费能享用的实验室面积的一定比例留给公共实验室。
2.2 仪器：
包括211工程、本科教学和专业建设以及其它经费购置的仪器设备。
2.3 日常管理：
硬件的提高并不等于实验室总体水平的提高，必须有相配备的管理措施，管理跟不上就等于浪费。蚕学公共实验室管理可采用蚕学生物技术实验室多年的管理经验：师生共管，责任到人[2]。主管老师与全体研究生共同负责管理，各室，各仪器落实专人管理，建立合理的规章制度入室申请制度(包括入室培训制度、入室登记制度、实验室日志、仪器使用制度、维持费收取制度、卫生制度、安全制度)[2]。对于实验室主管老师的额外付出，在提取的维持费中给予适当补贴。
2.4 经费支持：
对使用者收取费用。一是对使用具体仪器收取维持费用，二是对使用本实验室完成实验收取维持费。三是积极以全体老师参与的团队申请各种研究或建设经费，并以其对实验室提供部分支持。
3 展望
在未来的实验室建设中，课题组实验室与专业公共实验室将相互依存与补充，向更利于管理与使用的方向发展，使科研工作取得更大的进展。课题组实验室为培养和锻炼了学生的动手能力，而专业公共实验平台为学生熟悉高端仪器和参与科学研究前沿工作提供了阵地。现阶段，正值我国大力推崇科技创新，国家加大了对高等教育专业建设与科学研究的投入, 华南农业大学蚕学专业在面临诸多挑战和机遇。蚕学专业的老师在思考专业出路的同时, 要合力起来, 把蚕学公共实验室建设成能适合现代生物技术发展的, 适应新时期研究生培养要求的生命科学实验室。把蚕学专业的学生培养成国内同行认可的, 有较强创新能力和独立工作能力的人才。同时, 使实验室成为蚕学专业对外宣传的一个重要窗口, 使蚕学专业在本科生、研究生教育与国际培训都取得进一步的提升。
摘要：由于国家对高等教育专业建设与科技研究的投入加大, 研究型大学逐渐形成课题组或教授 (或PI) 的实验室, 这种实验室对以课题和研究方向为导向的科研工作提供了很大的便利, 在一定程度上促进了科研的发展, 但也存在许多不足。在课题组或教授 (或PI) 的实验室逐渐形成的同时, 各专业也在着手于专业的公共平台实验室的建设。以华南农业大学蚕学实验室为例, 对基于课题组实验室的公共平台建设必要性和措施提出自己的意见, 对基于课题组 (PI) 实验室的公共实验平台建设提供参考。
关键词：课题组 (PI) 实验室,公共实验平台,建设
参考文献
[1]彭新一, 童燕青.构建实验室科学管理体系的思考[J].华南理工大学学报:社会科学版, 2009, 11 (1) :61-63, 69.
实验室建设实验平台 篇5
沈阳市新民兴隆堡学校
丁 红 丽 2012.5.30
《校园数字化平台建设与应用研究》中期实验报告
21世纪的今天，人类在科学技术上有了跨越式发展，各国都通过激励机制有效地推动了本国科学技术与生产力水平的提高，我国也是如此。然而高度的发展也带来了高消耗，即使作为事业单位的学校也是如此。名目繁多的文件、试卷、材料需要消耗大量的纸张、油墨等资源。如何进行可持续的发展，减少资源的利用，提高学校管理的效率？校园数字化平台的建设是一种最佳选择。因此对于《校园数字化平台建设与应用研究》这一课题的研究尤为重要，也符合国家提出的可持续发展的要求。
本课题研究的重心就是“数字化校园”；本文通过对上阶段的实验的准备、实验的过程以及分析反思作小结报告，以试图反映本课题研究所取得的理论成果和实践价值，并为下阶段实验工作的进一步深化进行了讨论和思考。
一、实验的情况
（一）实验的背景：
一年多来，我校教师通过校园数字化平台，充实了现代教育理论，体会校园数字化平台对提高教育教学质量所具有的优越性。但是，在教育教学改革不断深化的大背景下，如何将校园数字化与课程有机整合，推进素质教育进程、如何充分发挥其功能，提高学生学习能力等都是广大教育工作者直接面临而亟待解决的现实问题，仍要做好课题研究工作。我校为辽宁省现代教育技术示范学校。近年来，学校一直加强信息技术的投入与建设，目前已迈入现代化、生态化、科技化发展轨道。学校拥有3个专用计算机教室，并开通了校园网络平台和学校网站，每个办公室均配备了专用电脑，教师们基本实现网上办公。学校现有教学观摩用的多媒体教室3个，其中最新装备的1个教室内，多功能组合媒体设备转换便捷、功能齐全，多个无线话筒同时使用。学校教工阅览室订阅了150多种杂志，学生图书阅览中心也使资源丰富、条件优越、设备现代。
（二）课题研究所具备的条件：
1、本项课题的开展具有很好的理论基础与实际条件。一方面，关于信息技术、学科教学的独立研究已经自成体系，尤其是学科教学。近年来，随着二者整合研究的逐步深入，也已经取得一定的研究成果，虽然还不够系统，但也已经很有指导价值。就本校而言，近三、四年来，一直参与国家、省市级的信息技术与学科整合研究，《构造基于网络环境的“新课堂”》、《信息技术教学中存在的几个问题》等多篇专题论文，由教师指导、学生参加的省市各类竞赛屡屡获奖，广大教师已具备一定的课题研究的理论水平和实践经验，为实验课题的进一步开展打下了扎实的基础。
2、学校领导对本课题研究在组织、物力、经费、时间、设备等方面可以给予支持。本课题的主要参加者为学校办公室主任、教导主任、教科室主任、计算机教研组长等。他们中，大多数为市学科带头人、骨干教师，具有中高级职称和本科学历，专业素质较好，学科分布广泛。基本上都独立主持过市级以上的科研课题，参与过省级或国家级课题的研究，具有一定的研究能力和课题管理经验。当然，在本课题的主要还是确立全员参与的思路进行。学校的师资队伍整体素质优良，平均年龄35岁；前几年参加的国家级课题也取得了一定的研究成果，积累了一定的研究经验。此外，本次申报课题的主持人具有主持多项省市级课题的经历和经验，在方案制订、客观调控、理论研究等方面具有一定的实力。
3、我校是第一所九年一贯制学校，现代教育技术的硬件、软件已达到省、市级标准；课题人员均已通过省市级的计算机培训，已掌握课题要求的基本能力，达到一定的理论水平；学校现已达到教师人均一台电脑，各班实现了“班班通”，这对该课题的研究也有很大的推动和促进作用。
二、实验的准备
（一）、实验目标：
1、通过本课题研究，总结目前的省内数字化教育网络教学平台提供的各种功能，并提出我们的体系结构。
2、通过本课题研究，在数字化教育平台体系结构的基础上在一些实验学校进行应用实践，从而得出数字化教育平台的应用标准。
3、通过本课题研究，增强教师的数字化意识，提高教师的信息应用水平。
4、通过本课题的研究，建设学校数字化教学资源平台，为教学提高丰富的优质资源，为提高课堂教学效益服务。
5、通过本课题研究，充分激发学生学习的兴趣，调动学生利用各种资源主动学习的积极性，改变学生学习的方式，全面提高学生的信息素养。
6．提高工作效率，减轻工作强度，实现日常教育管理自动化，如自动教学评介、自动学习评介和各种统计的自动化等
（二）、实验内容：
1、研究数字化教学资源平台建设的途径与方法。
2、研究数字化教学资源平台应用的途径与方法。
3、研究目前的省内数字化教育网络教学平台提供的各种功能，并提出我们的体系结构。
4、通过在实验学校进行应用实践，得出数字化教育平台的应用标准。
三、实验过程：
（一）、总体安排：
（1）积极投身课题研究，探索数字化教学资源平台建设、应用的途径和方法，总结出经验和教训。
（2）分类分头行动收集相关网站，了解网络资源，收集有助于学科教学的网站，并进行分类，构建开放式的网络资源库。
（3）开展数字化信息技术与课程整合实验教学设计探索。（4）根据学科的各章节特点，设计制作科学、合理、实用的教学课件。
（5）进行课堂教学交流，课题组成员相互听课，互相观摩。
（二）、具体步骤：
1、组建课题研究组成员
本课题由主持过国家级课题的副校长崔艳牵头，由一直致力于信息技术研究的管理员丁红丽主持，主要参加者为学校德育主任、教导主任、教科室主任、教研组长等。
2、继续完善学校校园网建设，构建网络教学平台。
（1）继续完善和加强服务器和终端机内外连接设备以及系统软件平台等得建设；
（2）继续完善和加强运行在校园网网络系统上的应用系统；（3）继续完善和加强应用系统上的基础数据。
3、继续完善现代化的管理信息系统
（1）继续完善和加强办公管理信息系统，校内信息服务系统，办公自动化系统；
(2)继续完善和加强教务管理信息系统，学生管理系统，科研管理系统；
(3)继续完善和加强财务管理系统仪器设备和实验室管理系统后勤管理系统保卫科管理系统；
(4)继续完善和加强图书管理信息系统。
4、构建现代化的数字化图书馆。
我校的数字化图书馆共有藏书4万册，电子图书3万册，达到了省级图书馆的要求。
四、实验分析及小结
（一）、实验分析：
一年来，通过学校领导和各位教师的不断努力，我们尝试了多种试验方法，取得了一些成果，现在已经基本实现了校园数字化，但在在使用中还是有很多问题不断出现，我们会针对实验中出现的不同问题，采取相应的办法，继续完善和加强，最终达到实验预期的效果。
（二）研究方法：
在实验中我们主要采取了以下的方法：
1、行动研究法：行动研究法是在自然条件下进行实践，并对实践进行不断的反思，通过计划，实践，观察，反思四个步骤进行。前两步是实践阶段，与正常工作任务一致，后两步是反思阶段，对实践的结果进行观测，看任务完成得如何，然后寻找得失原因，制定出对策，以便指导下一阶段的实践。这种方法的优点是使日常工作，改革，科研同步运作，教师又可以自行操作。并要遵循螺旋式上升的规律。最后根据研究整理出本课题的结论。
2、问卷调查法。在实验实施之前、之中及完成一个阶段或周期的实验后，组织对实验对象的综合“前测”、综合“后测”以及各种单项测试，借此调查了解实验达成情况。
3、理论研究法：在实验的基础上，进行理论探讨，探索构建高水平校园数字化的方式、方法，从理论上对课题成果加以论证，形成科学、客观提高学习能力的方法体系。
4、观察法：开设实验教学观摩课，观察、分析自变量、相关变量及无关变量的控制情况，掌握应变量的变化情况，积累第一手资料，及时调整实验方案。
（三）、本阶段研究措施：
1、学校的软硬件设施为课题的开展提供了有力的保障。我校建成了第三层的校园网、每个教室配备多媒体设备，网络计算机教室，给办公室和教师配备了电脑；实现了“班班通”，其它电教设备样样齐全。建成了学校网站，接入沈阳教育城域网；对内还开通了Internet连接共享、ftp、bbs、留言本、网络聊天室、电子图书等服务。校园管理平台，备课平台等。购买与教育教学配套的电教教材。
2、造就优秀的教科研人才。
课题组教师先进的理念、厚实的理论修养、优秀的业务水平是课题研究的保证。因此，学校十分注重提高实验教师的素质。
（1）强化理论学习，提高课题组成员的理论素养。（2）组织各类培训，提高教师运用现代教育技术的水平。（3）采取“走出去，请进来”的方式，提高教师的课堂教学水平。
3、规范制度，加强课题研究过程的管理。
（1）抓研究机构的完善。我校成立课题领导小组，领导和指导课题的开展，保证了课题研究的顺利进行。
（2）抓各环节的管理。认真制定好阶段研究计划，然后按照计划开展研究活动，落实各实施环节。每个课题组成员都必须针对一学期的研究工作作好认真总结。开好期末总结会，了解研究中的得失，明确下一步的研究目标。
（3）抓第一手资料的积累工作。认真完成业务笔记，常摘录，经常写些研究中的心得体会等。对自行开发、制作的软件，要及时归于学校教学资源库。
（4）上好研究课，以活动促提高。每学期课题组老师都要上好两堂课题实验课。
（四）、实验小结：
1．加强领导，健全管理制度。本课题一开始就受到上级主管部门和学校领导的高度重视。该课题研究工作列入学校工作计划之中，从而确保把实验研究纳入学校议事日程，作为一项常规工作来抓。学校在加大投入，配备实验所需的必要的软、硬件设施的同时，还进一步健全电教课题管理制度。首先采用聘任制的形式组建了课题组，学校分别与课题组成员签订协议，明确实验教师的基本权利和职责，设立奖惩制度；其次，组建了课题实验指导小组。学校特聘教育局有关领导、校外专家及本校经验丰富的具有高级职称的教师担任指导教师，定期开展专题培训、实验指导、评议研讨、评估总结等活动。再次，学校还制定了课题管理制度、课题组听评课制度、实验教师职责等各项规章制度，从而保证了课题研究的正常运行，使实验工作步入科学化、规范化的轨道。
2．理论武装，明确实验思路。理论是实践的先导。实验教师是否掌握了现代教育教学理论和现代教育技术手段，是确保实验能否成功的重要因素。为了进一步增强实验教师的理论水平和实验能力，课题指导小组组织实验教师认真学习与课题有关的理论、技术和方法。我们采用集中培训辅导与分散学习相结合的方法，重点学习了《校园数字 化平台建设与应用研究》的开题报告和实施方案，着重学习了有关《校园数字化平台建设与应用研究》等教育教学专著。课题组订阅了《辽宁教育研究》、《辽宁电化教育》、《课程·教材·教法》等报章杂志，使课题成员能及时了解现代教育技术的最新动态和信息。我们采用“走出去、请进来”的办法，观摩了省前中电教专家开设的网络研究课，参观了各校电教成果展示，邀请省、市专家学者来校讲课、指导，用正确的理论武装教师的头脑。我们组织课题组成员认真学习课题设计方案，进行课题研究操作过程的培训，网络计算机操作及网络教学的培训，明确实验的思路和操作要领。通过各种形式的学习和培训，使实验教师做到：（1）科学的理论和知识用得上；（2）各种正确的理论依据说得出；（3）成功的经验推得广；（4）自己的实验思路理得清。
3．深入学生，进行问卷调查。为了从学生层面了解在课堂教学中利用数字化信息技术进行课程的必要性、重要性和有效性，积累第一手资料，以便于有针对性地开展课题研究。我们深入课堂、深入学生，设计调查问卷，分别于2011年11月和2012年4月两次对全体学生进行问卷调查，然后进行抽样统计。问卷内容涉及学生对网络的态度与效果，教学内容的呈示方式及现代信息技术在教学中的地位、作用等方面。统计结果表明，数字化的现代信息技术为课堂教学注入了新的活力，是提高学生学习能力新的增长点，初步验证了实验假设；同时也暴露出现在教学中存在的种种弊端，这正是课题研究需要着重解决的问题，为课题研究的进一步深入提供了依据。
4．精心设计，开展实验研究。精心设计教育实验的方法和程序，根据实验设计开展实验教学，是课题研究的核心内容。逐步明确行动研究是一个不断循环的过程，研究得出的初步结论可能是下一步研究的起点。在实验教学的三个重要环节即开始前、进行中及实验结束后，根据实验设计所确定的测试量表对实验班进行观察测试，构成实验“前测”、“后测”。然后进行实验评估。将实验班测试结果列表统计，运用统计原理和方法对比分析，验证假设，撰写实验报告。最后,根据实验评估结果，进一步修改、完善实验设计，开始新的实验。
（五）实验反思：
通过回顾和自评，我们也发现在实验研究过程中存在一些问题，需要在今后的工作中进一步改进：
1．师生的创新
教师实验意识还须进一步加强。有些教师把数字化校园看成是学校信息化教学，认为只要在课堂上运用了多媒体设备，在课下运用了汇联平台就行了，思想和理念远远跟不上课题研究的需要。
2．平台的建设还有待完善。随着课题研究的深入开展，我们也遇到不少困难，如网络联系不到位，各部门联系不密切，各软件系统应用不得当等。
一站式虚拟实验平台的设计与建设 篇6
摘 要：本文提出一站式虚拟实验平台设计与建设方案，利用现代信息技术搭建一个集教、学、考于一体的一站式虚拟实验平台，为开放性实验教学和优质教学资源的建设提供平台。该平台具有教学过程和教学资源的“整合性”与“共建共享性”等特点。实践证明，该实验平台能整合职业院校多种专业的实验“教”与“学”资源，为学生多样化的技能训练提供较全面的一体化实践平台，同时提高了优质信息化资源的覆盖率和利用率。
关键词：教育信息化；共建共享；虚拟实验平台
中图分类号：TP311.56 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）07-0074-04
一、引言
与普通教育不同，职业教育以就业为导向，具有专业性、实践性、应用性、操作性、技能性等特点[1]。其中，技能教育是职业教育的核心。而当前的职业教育中，存在以下的问题：
（1）实验实训设备昂贵，数量有限，损耗比较严重并且型号落后，更新换代难以跟上科技发展的步伐。而社会对技能型人才的需求使得职业院校不断扩招。这就造成了有限的实验资源与大规模学生的教学需求之间的矛盾。
（2）教学过程中涉及高危或极端环境的技能操作，如核电站、矿井采煤等专业操作，涉及不可及或不可逆条件下的操作，如心脏搭桥手术，煤制乙炔工艺，以及一些高成本、高消耗、大型综合操作训练，如船舶建造、飞机发动机的装配等缺乏有效的实训资源，无法经常开展实训。
（3）受课程内容影响，配套的实验实训或“片段式”的企业案例使学生只注重专项技能训练，忽略了对行业整体技能的培训。“只顾埋头拉车，不会抬头看路”导致学生缺乏行业性思维，就业灵活性和适应性大大降低。另外，目前的教学资源存在着分散和不连贯的现象和缺乏信息化和体系化的建设，导致其不能形成一个有机整体，甚至某些优秀教学资源没能传承下去和被持续地应用。
（4）现有的实验实训无法及时跟踪、反馈学生的实践结果，加上评价体系单一，缺乏让学生不断修正、提高和完善的阶段性建议和步骤。
以上原因造成学生缺乏兴趣，积极性不高，动手实践能力差等问题，与职业教育提高学生职业技能，培养学生职业素养的初衷不一致[2]。
二、一站式虚拟实验平台的设计方案
通过信息技术与教育过程、内容、方法和质量评价深度融合，提高实习实训、项目教学、案例分析、职业竞赛和技能鉴定的水平，吸引行业企业参与专业教学，从而全面提高各专业学生新时代的职业能力和信息素养。《教育部关于加快推动职业教育信息化发展的意见》（职教成[2012]5号）中明确提出了“十二五”时期职业教育信息化建设的基本思路和总体目标：“以科学发展观为指导，坚持以人为本，需求导向，创新引领，共建共享，突出特色，加快推进职业教育信息化发展。”
然而很多职业院校信息化的建设，仅仅停留在应用多媒体课件展示教学内容上，没有体现出信息技术与课程整合的实质性内涵。根据前面引言提出的职业教育存在的问题来看：解决问题（1）需要建设一个开放性的实验平台；解决问题（2）需要借助虚拟仿真技术弥补实物实训的不足；解决问题（3）必须使该实验平台具备良好的共建共享性；解决问题（4）必须使该平台具有完整性，即良好的整合性。综上几点，利用现代信息技术搭建一个集教、学、考于一体的一站式虚拟实验教学平台，实现职业教育与信息技术真正深度融合，能为解决当前职业教育面临的问题提供新途径。
一站式虚拟实验教学平台对学生而言，联通了课堂、实训基地和社会岗位，为学生创造一种能够随时随地在做中学、例中学，及时得到反馈和指导的“空中课堂”[4][5]如图1所示，有效地解决了职业教育实训难、实习难的问题。
一站式虚拟实验教学平台对于教师而言，整合了课程建设、教学资源、评价模式，形成一个一体化的教学体系如图2所示，实现信息技术与现有教学内容和知识点完整配套，便于随时更新和异地共享，为加快推进职业教育资源开发和共享，缩小校际和区域资源配置差距，提供了新的可能。
三、一站式虚拟实验平台的组成
一站式虚拟实验平台由实验管理系统、实验教学系统、自主学习系统和自动化考核系统组成，如图3所示。
1.实验管理系统
实验管理系统包含通知系统、用户管理、用户组管理、角色管理、权限管理等，负责对各种实验资源、实验资讯、用户信息等进行统筹管理，提高实验管理运作的科学化、智能化，并加快系统化建设进程。
2.实验教学系统
实验教学系统提供开放实验环境下的资源共建共享、实验教学、作业管理以及实验教学评价，为提高实验教学效率和效果提供支持。
资源共享共建模块提供可用性高、易获取、优质丰富的实验教学案例资源及题库，对课件、精品课程、微课程、企业的真实案例等进行分门别类的标注，方便检索。同时这些资源是开放和共享的，支持自主扩展，能够逐渐形成一个完整的学科资源库。
实验教学模块通过虚拟现实技术和网络技术创建高交互的实验教学环境，并进行实验过程跟踪与针对性指导。同时也包括实验任务的发布、回收与评价以及作业的收发与批改，优秀案例作业的展示与分享[6]。实验教学过程如图4所示。
3.自主学习系统
自主学习系统中有登录模块、知识呈现模块、资源集成模块、学习工具模块、在线测试与在线作业模块、实时自由讨论区和专题讨论区模块、学习过程记录、查询模块。自主学习系统提供丰富的实验案例和具有高度交互功能的虚拟实验环境供学生进行实验实训，并全程跟踪操作过程，实时诊断与评价操作技能及结果，指出错误的原因，并提出学习建议和操作示范，实现真正的一对一教学实验指导。
学生可以随时随地登录到该学习系统进行某门专业课程的学习，过程是：学生登录自主学习系统，在知识呈现模块获取学习任务后进行相关知识的学习，可以通过资源集成模块提供的专业教学实验案例、真实环境下的操作演示视频等各种资源进行例中学，遇到不懂的问题可以在讨论区进行咨询，同时使用学习工具在虚拟实验环境中进行反复的交互性操作，实现做中学，而学习过程记录模块已在学生登录自主学习系统时开始进行学习轨迹跟踪，查询模块提供学习进度、策略方面的支持。学生无论进行在线学习还是完成作业或测试，高度交互的虚拟操作系统都会实时反馈与评价，给出针对性的提示信息和操作演示，直至该学生最终掌握正确的操作技能和方法。最后系统还会对本次自主学习进行总结分析，给出进一步学习的建议，指明继续努力的方向[7]。自主学习过程如图5所示。
4.自动化考核系统
建立以技能自动化测评为中心的多元化评价体系，通过科学化评价机制，采用多样化的评价方式[8]，最终实现按照不同情况的需要，实现作业评价、实验过程的跟踪评价、认证评价和课堂总结性评价。
自动化考核系统提供真实环境下的技能训练和考核，全面地考察操作者实际操作能力和解决实际问题的能力，学生可以在该系统下进行各类认证考核的模拟练习。系统提供自定义测试卷组，学生可以由答题库随机出卷，也可以自由组合客观题与操作技能题目，考核系统都将进行操作技能的自动化评测，为学生提供一个有效的指导。
四、一站式虚拟实验平台的特点
1.整合性
集教、学、考于一体的一站式虚拟实验教学平台使学生获得“教学练评”的一体化技能训练，即学生在生动逼真的虚拟环境中体验并训练技能，并随时与实验对象、学习资源、教师、同学等进行交互反馈，得到实时评价，锻炼和培养真实的职业行为[5]。
该平台整合了校内不同专业的虚拟实验实训，一方面为学生进行本专业和跨专业技能培训和自主探究式学习提供开放的、综合性的虚拟实验环境，同时也为教师进行交叉学科实验建设和多工种技能鉴定提供平台。
2.可扩展性
为随时增加不同的专业训练项目、实验场景和其他功能模块预留可更新和扩展的数据接口、功能接口，使平台应用可持续更新[9]。
3.共建共享性
平台具备教学资源上传、试题添加、优秀作业成果展示等功能，这些资源可以逐级推荐和审核，实现优秀教学资源的共建共享。该平台可以使教师持续有效地开展优质职业教育资源体系化建设。教师一方面可以把已有的信息化教学资源和成果进行共建共享；另一方面随着实验平台不断应用产生的新经验成果及资源，教师可以进行二次整理和进一步的开发和实时更新，提高实验教学的效率和质量。
五、一站式虚拟实验平台的建设实践
为了更好地管理校内的实验实训资源，提高优质实验教学资源的利用率，促进职业教育与信息技术的深度融合，工业中心开展智能管理系统二期工程项目建设，一站式虚拟实验平台是其中一个重要组成部分。该项目获广东省2015年“创新强校工程”项目资助。该平台整合了校内原有的电子工程、自动控制、物流管理、数字传媒、机械加工五个专业类别的22个虚拟仿真实验实训项目，如中央空调远程控制、高电压控制、虚拟数控铣削加工、教育电声系统、虚拟演播、非隔离型AC-DC变换器、物流三维模拟仿真、交互式虚拟装配等，并在此基础上进行进一步的扩充和建设。
学生可以在此开放性的平台进行自主学习与技能训练，获得实时评价，提高操作能力。某些专业还可以进行认证考核模拟练习，例如“CZK数控加工仿真训练与智能化考核系统”开展面向实际生产过程的机床仿真加工训练；如“电气故障信息化考核系统”中的“制冷设备电气故障检测智能考核系统”提供了四种不同的制冷设备控制电路：（1）变频空调控制电路、（2）热泵式分体空调控制电路、（3）中央空调控制电路、（4）冷库控制电路供学生进行仿真训练。这四种电路均由信息化系统以智能化方式设置各种故障点：变频空调设置了28个故障点、热泵式空调设置了24个、中央空调设置了30个、冷库24个，以满足不同等级的技术培训与考核使用。另外，考核系统中的试题库含有两类试题：一类是针对制冷设备控制电路板设置的培训应会试题库；另一类是根据国家劳动部有关制冷设备相应职业技能等级的应知考试题库；再如“中央空调信息化智能考核系统”，学生可以远程进入中央空调的虚拟仿真界面，如图6，图7所示，进行中央空调和冷库的正确开关机顺序、延时时间长短控制、运行状态实时监控和故障排除等仿真操作和模拟考核[7]。仿真界面上显示的各种动态变化的数值来源于可编程控制器PLC上的对应变量链接，通过传感器采集空调运行的各种实时数据获得。
该平台计划提供面向广东省支柱产业：数控、电子、电工、软件、汽车、金融等专业技术考核60多个方向的项目实验实训，28个工种的职业技能鉴定，向其他职业院校开放，形成辐射作用，扩大优质信息化资源覆盖面。同时各专业的教师可对平台内的实验实训资源共同进行建设与开发，保证优质的教学资源得到持续性的更新和共享，为我校“面向职教、服务职教、引领职教、特色发展”的办学思想提供支持。
六、结束语
本文提出一站式虚拟实验平台的设计思想，在建设与应用的实践中，该平台的“整合性”与“共建共享性”为职业院校师生的教与学提供了极大的便利。该实验平台的建设与投入使用为职业院校提供了一个清晰的体系化数字教育教学资源库，便于各专业教师进行综合统筹，对相关领域各种资源进行分批逐次的信息化建设，有利于职业院校的学生充分利用校内外的实验实训资源进行技能培训，拓宽职业视野。在国家号召加快发展现代职业教育的今天，通过一站式虚拟实验平台整合职业教育已有信息化成果和师资力量进行新旧资源的共建共享，有利于扩大优质资源的覆盖面和受众，使职业教育信息化实现与时俱进，得到持续性的发展并跨上新的台阶，为培养学生新时代的职业能力和信息素养开拓新的途径。
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实验室建设实验平台 篇7
随着对高校学生实验实践能力的日益重视, 高校实验室建设项目资金来源的不断多样化, 立项项目数量的不断增多;实验室建设项目程序繁多, 流程复杂, 包括申报、评审、上报、建设、验收、绩效评价等;涉及部门有上级财政部门和主管部门、学院、采购管理办公室、采购中心、计划财务处、实验室管理处等;建设周期一般1-3年, 因此在实际执行过程中可能会与原申报计划产生偏差;尤其是参与实验室项目建设的人员较多, 容易产生信息沟通和交流上的错位。基于以上种种原因, 传统实验室建设项目管理方式存在的问题日益明显, 主要表现在以下方面:
1、日常管理工作落后。当前大部分高校对实验室建设项目的管理还停留在传统的手工操作方式的管理, 如通过纸质稿查询、手工统计、电话咨询等, 使用户、项目管理部门、采购部门、财务部门、供应商等之间难以有效沟通, 数据无法共享, 信息不畅, 导致严重脱节, 工作效率极为低下。
2、缺少实时监管。实验室建设项目一般运行周期较长, 有些项目如中央财政支持地方高校发展和省提升地方高校办学水平专项资金实验室建设项目, 从立项、建设、验收、绩效评价等过程通常需要3年时间, 在此期间由于市场变化或其它因素的影响, 项目在执行过程中必须做适当的调整, 如经费调整、设备型号的改变等。然而传统的管理水平, 缺乏对项目整个建设周期的动态监管, 使用户和管理部门明显滞后于项目的调整, 从而难以充分和及时了解和控制项目的实施进度、实施质量等, 导致项目建设难度加大。
3、资金使用效益低下。在传统的管理模式下, 信息得不到有效的沟通和共享, 导致用户不能准确得到学校仪器设备相关信息, 存在部分设备的重复购买, 造成资源的浪费。
二、实验室建设项目信息化管理平台建立的必要性
1、实现数据共享, 各部门之间达到无碍沟通。信息化可以对项目实施精细化管理, 各部门可通过信息化平台填报项目建设、验收、绩效以及审批、招标等相关数据, 达到数据共享, 以便各部门调阅, 及时掌握和了解项目的执行动态。
2、强化过程管理。过程管理是对项目的执行情况进行跟踪, 及时了解项目进度和进展, 以保证项目实施过程中各阶段和环节的执行质量。信息化平台抛弃了传统的纸质稿递交报告的模式, 项目执行单位通过信息化平台向项目管理部门提交电子报告, 项目管理部门对其合理性和必要性进行严格审查, 待计划审批后, 项目管理部门将信息实时发布到管理平台中并提交下一部门执行, 达到无缝化、全过程管理。
3、优化建设项目。高校实验室建设项目需要结合学科、专业、人才培养等有计划、有选择、有重点制定规划, 合理布局, 优化资源配置。项目管理部门可依托和借助信息化管理平台进行项目储备, 结合前些年项目建设和执行情况, 综合考虑项目建设内容, 根据实验功能、资源配置、共享等原则对储备项目进行可行性论证。当上级相关部门下发新的实验室建设项目申报通知时, 学校管理部门可以根据上级文件, 从项目储备库中筛选适合的项目, 再次论证后上报, 从而可以提高项目申报质量和工作效率。
三、实验室建设项目信息化管理平台功能设计
1、模块清晰。一个完整、清晰的模块是信息化平台设计必要条件, 因此设计之前必须深入细致地了解实验室建设项目类型、建设流程等各个环节, 征求各方面、各部门意见, 全方位考虑, 这样才能完整、清晰地对模块进行划分。实验室项目建设流程包括项目申报、项目审批、项目建设、财务核销、绩效评价等, 而项目建设中则包括设备招标、安装调试、验收、报销等环节, 看似简单, 其实手续繁多、涉及部门广, 流程复杂, 设计完整清晰的模块便于操作和动态管理, 更能提高工作效率, 使我们从传统的管理模式中解脱出来。
2、填报简单、易于汇总。项目模块设计完毕以后, 鉴于实验室建设项目的流程多、数据庞大、繁琐, 因此我们必须考虑每个模块之间数据的填报、关联、流转, 任何数据只须且只能由一个部门填报, 从而保证数据的单一性和准确性。如设备采购时的申报数量和价格只能由用户填报, 而实际购买时的数量和价格只能由采购中心填报。
四、结语
高校实验室建设是新时期高校建设的一个重要组成部分, 项目的多样性和复杂性对我们的管理提出了更高的要求, 信息化管理是我们实验室管理者现在和未来必须坚持的原则。
参考文献
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[2]肖玉巍, 高智琛.高校实验室管理体制改革的探索与实践[J].实验室科学, 2011 (2) :157-159.
基础实验网络平台开发与建设 篇8
关键词：基础实验,网络平台,模块化,资源共享
0 引言
黑龙江科技学院基础实验中心于2007年被省教育厅批准为黑龙江省高等学校基础实验教学示范中心。中心下设《大学物理实验》、《电工与电子技术实验》以及《材料力学实验》三门课程。切实加强省基础实验示范中心内涵建设,按高标准开发建设内容充实,功能齐全,可操作性强,动态更新的网络教学平台,集中展示中心建设成果和我院基础实验人才培养特色,为更高级别基础实验教学示范中心建设奠定基础。以达到推进我校课程改革,促进资源共享,构建优秀的基础实验课程网络教学平台的目的。
1 网络平台建设的意义
建设一个能够反映我校办学特色和人才培养特色、满足基础实验教学发展需要、使师生从中受益的网络教学平台在当前显得十分必要。基础实验网络教学平台建设对学生实践能力的培养、体现我校的办学定位等方面发挥着重要的导向作用,是我校提高基础实验教学质量的一种重要方式。网络教学平台在提高教学质量以及培养应用型人才中发挥着重要的作用。
2 网络平台开发与建设
2.1 网络平台的设计[1]。
依据网络平台建设的目的,我们主要从五个方面进行构思:网络教学平台界面风格设计、网络教学平台内容设计、网络教学平台内容展示手段应用、教学多媒体课件开发及应用、可操作性、安全稳定性分析。
2.2 网络平台建设的原则利用我校现有的校园网,可以充分利用现有资源,最大限度地节省投资。
平台以课程为重点,每门实验课程都具备独立的学习区、交流区、考试区、管理区。我们主要遵循以下五个方面的原则[2,3]进行开发:内容充实原则、服务教学原则、操作简单原则、模块化原则、交互性设计原则。
2.3 网络平台的结构[4]。
本网络平台基于省级实验教学示范中心的角度,内容涵盖全部三门课程。本网络平台设置[教学文件]、[虚拟实验]、[网络课堂]、[教学指导]、[学术交流]、[教师队伍]、[课程建设]、[素质教育]、[拓展资源]和[资源下载]共计十个专栏,每个专栏均按三个实验室分别设置相应内容。
3 网络平台的特点
本网络平台从技术上看,兼容性强,功能全面,符合W3G标准,可以随时上传和修改内容,使用、操作和维护都比较方便。可对学生学习情况进行全面追踪,我们自主研发的考试系统可监控学生的考试状况,对学生成绩进行分析,对某一试卷的学生考试情况进行分析,老师可以网上批阅,现场打分,即时、高效、快速。从内容上看,本网站是基础实验中心三门实验课程的一个立体集成,本实验平台以学生为主体,对学生采取导学、热身、学习、活动、后测五步学习方式。本网络平台内容是实验教学内容的延伸和扩展,内容丰富、全面,动静结合、历史和现代结合,利于学生选择进行在线或下载自主学习和检测,充分体现了基础实验服务学生、服务专业、做大做强的教学理念。
4 网络平台的发展趋势
网络教学平台的优劣不在具体功能的多少,而在于对实际需要的满足,即不是为开发而开发,是为解决问题而开发。开发的思路不是能够做多少或应该做多少而是需要多少,平台的开发需要了解教师和学生[5]。
4.1 网络教学平台的发展趋势不是单一化、综合性,而是有特色、多样性,以期更具针对性、适用性,向定制化方向发展。
4.2 网络教学平台的模块化、可拆装化是一个趋势。
一方面,授课教师可以择优组合,选择各个平台中好的、适合自己的部分;另一方面也有利于平台自身的改进和升级,方便的在原有基础上进行增、删、改。
4.3 网络教学平台的开发应注意到标准问题。遵循标准有利于优化组合,有利于资源的交换和共享,有利于系统的兼容性。
5 结束语
黑龙江科技学院《基础实验网络平台》是2009年下半年开始开发,10年2月开始投入使用。我们制作的课件《黑龙江科技学院基础实验网络平台》在“第十届全国多媒体课件大赛”中荣获高教理科组一等奖(2010年11月)的好成绩。基础实验网络教学平台既是教师教学、学生自主学习的平台,又是师生互动、相互交流的平台。通过网络教学平台,教师、学生都可以发布言论、评论、答疑,成为课前预习、课堂学习与课后辅导的有力补充。通过网络教学平台,教师可以进行作业布置、学习指导。学生可以自主学习、上传作业,当然也可以进行问题讨论。我们基础实验中心每学年涉及到采矿类、机械类、土建类、电气类、材料类等近30个专业,3000名学生,学生、教师受益面广、覆盖面宽、能够引领我校教育教学改革更深入开展,具有很强的实用价值。本网络教学平台集中多种多媒体技术,可操作性强,建成后对我校实验教学网络化建设具有指导意义。
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实验室建设实验平台 篇9
现阶段,随着高校招生人数不断扩大,以及用人单位对学生动手能力要求不断提高,高校毕业生就业压力空前加大,使高校的实践教学面临严峻考验。
1.1 实验基础设施建设不足
机房、实验室越建越多,越建越大,但始终跟不上日益增加的学生数量和课程实验需要,设备更新换代频率跟不上技术发展速度。尤其是现阶段,各专业都强调实践动手能力的培养,与之相对应的现有的实验室已满足不了课内实践实验及一些单独的实验课程的实验需求。
1.2 学生实验机会不足
实验室对学生开放有限,即使开放也不能满足所有学生的实验需要,大多数实验室仅限于课内教学,学生课后无法继续练习。对于一些实验需要反复练习熟练掌握或者需要多次实验测试结果的实验,学生无法很好完成。
1.3 困难实验无法开设
一些特殊的实验是在高危、极端环境下进行,操作不可逆或不可及等,无法采用真实设备进行实验教学。但如果不进行相关实验,教学只能停留在理论教学,对提高学生的实践动手能力极为不利。
1.4 实验设备维护困难
对于一些专项实验,实验室建设费用高,实验设备、器材需求特殊,损耗大,需要特殊维护,运营成本高。一些实验因为学生数量多、实验室数量少、课程密度大,使得实验过程中发生设备、器材损坏等情况,还没来得及维修,就开始了下一轮实验,造成实验效果不好,安全隐患较多等问题,给以实验为主要教学手段的课程造成了很多不便。
尤其是一些多校区共用实验室的高校,除了实验设备、器材维护等问题,还会有交通和安全隐患等问题困扰。因此,建立一个可以在云计算网络环境下的虚拟仿真实验室平台,可以大大提高实验实践教学水平,降低办学成本,同时也为培养高水平实用型人才打下坚实基础。
2 云计算与虚拟化技术
云计算(Cloud Computing)是一种新兴的商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务[1]。云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(Utility Computing)、基础设施即服务(Iaa S)、平台即服务(Paa S)、软件即服务(Saa S)等概念混合演进并跃升的结果[1]。
虚拟化技术是伴随着计算机技术的产生而出现的,作为云计算的核心技术,扮演着十分重要的角色,提供了全新的数据中心部署和管理方式,为数据中心管理员带来了高效和可靠的管理体验,还可以提高数据中心的资源利用率,低功耗绿色环保。通过虚拟平台进行管理、扩展、迁移、备份,种种操作都通过虚拟化层次完成。虚拟化技术实质是实现软件应用与底层硬件相隔离,把物理资源转变为逻辑可管理资源[2]。
3 网络虚拟仿真实验室平台
网络虚拟仿真实验室平台采用虚拟场景等虚拟现实技术,构筑实验硬件。针对不同课程需要构建相应实验模块。学生可以在仿真的实验环境中来使用实验器材进行实验,得出实验结果,检验实验结论等。学生也可以自主实验,尤其是一些有危险性的实验,也可以放心学生自行实验,可以有效提高学生的自主创新能力和动手操作能力,同时还降低了实验的危险性和配备专人监督的投入。
该实验平台除了在课上可以进行教学,课下学生还可以用电脑、平板、手机等设备在网络环境下登陆实验平台,进行课下练习,没有时间和次数限制,能够最大限度地提高学生的动手能力。
与此同时,该平台还能够有效让教师掌握学生的学习情况,学生登陆平台进行实验,教师可以设计考核模式或者自由练习模式,考核模式下,系统可以根据学生实验情况进行评分,教师也可以进行单项或者综合评价。自由练习模式下,教师可以给出专项练习并给学生进行实验指导,提高教学水平。
4 网络虚拟仿真实验室的优势
基于云计算的虚拟仿真实验室平台综合运用了云计算、虚拟仿真的多项技术,使用者可以通过平台进行全面、立体、高仿真的实验,同时也方便了教师的指导与管理。其主要优势在于以下几个方面。
4.1 实验不受时间空间限制
平台以服务器为网络节点核心,各终端可以随时随地登陆进行实验或者管理,而且在各个终端之上的内容一致,形式统一,无限扩大了实体实验室。在实验室没有做完的实验还能够保存,在其他终端或者其他时间还能够断点续作,大大提高了实验的连贯性和整体性。
4.2 服务器负载小
由于采用了云计算技术,大大减小了单一服务器的开销,保证了服务器的高效运转,保证了同时在线的实验效率,同时还能保证各项实验之间互不干扰,实验结果的准确性得到了保证。
4.3 大幅度节约教学成本
由于很多实验可以在其他终端进行,这样既节约了建设大量机房、实验室的场地,又节约了设备以及管理人员,大幅减少了学校在此方面的投入。对于在实验室内进行的课内实验,一个实验室可以作为多个专业多个课程的共用实验室,也可以建设有网络环境的教室,学生自带笔记本电脑等设备进行实验课程,大幅降低实验室建设成本以及实验室设备管理的难度与开销。
4.4 方便考核管理
学生在课内进行实验,教师可以设定考核标准,以往在实验室学生的考核往往无法量化考核,该平台可根据学生的实验情况进行考核,为教师提供考核数据。另外,系统还可以针对课下的实验及教师所留的作业实验进行考评,有效地为实验进行量化管理提供依据。在考核过程中可以采取分段考核的方式,可以有效调动学生积极性,也可以降低教师工作强度。
4.5 多校区联动
很多高校目前有多个校区同时运行,不同专业不同层次的学生分布在各个校区,各个校区相距较远,同样的实验室如果在每个校区都建设,费用支出较高,如果只在一个校区建设,那其他校区的学生来做实验,交通成本也是一项较大支出,同时安全问题也无法保证。网络虚拟仿真实验室的建设,使这些问题迎刃而解,同一实验各校区可同时上课,不互相挤占资源,保证了实验顺利进行,也促进了多校区教学资源的合理分配使用。
4.6 困难实验顺利开设
对于一些在高危、极端环境下的操作实验,大多是不可逆或者不可及,有些实验仪器及材料昂贵,无法反复多次进行实验。如果开设这些实验,实验室建设条件苛刻,花费昂贵且危险系数太大,还不一定能够达到实验目的;如果不开设实验,对学生的教学存在缺失,动手实践能力不足,进入工作岗位后将无法胜任工作,甚至会因操作失误等问题造成严重事故。网络虚拟实验室的建立彻底解决了这些问题,对于虚拟实验器材可随意组合,模拟各种情况实验。对于一些材料昂贵的实验,也不用担心实验材料浪费,可以反复实验。学生在课上课下都可以反复实验,教师不用担心学生的安全问题以及实验材料浪费等问题。达到了实验的目的,培养了学生的动手能力,为学生就业奠定了坚实基础。与此同时,也可以对企业人员进行岗位培训,加强安全生产教育,使学校与企业实现无缝对接。
4.7 设备维护简单
各项实验所需的设备、器材等是虚拟仿真的,无需特殊维护,仅需维护计算机相关设备硬件、软件即可,且计算机相关软硬件健壮性好、不易损耗、易维护、费用低,同时计算机具有备份功能,不会因为实验突然中断而造成实验清零,提高了实验的成功率,为断点续做提供可能性。
5 结语
随着云计算和虚拟仿真技术的不断发展,现代教育教学得到了前所未有的进步,使传统的课堂教育逐步开始了网络化探索,使教育突破了时间和空间的束缚。同时也使一些在课堂教学中无法实现的实验实践内容得以实现,提高了实践教学的质量。
建设基于云计算技术的网络虚拟仿真实验室平台,不但提高了学生的动手能力和创造力,还提高了教学质量和科学管理水平,节约了人才培养成本,带动了高校信息化进程,是科学、合理的实用性人才辅助培养解决方案。
摘要：随着高校教育信息化的不断深入,以及日益增加的实践教学的需求,原有的教学资源已不能完全满足实际教学的需要,因此,根据现阶段的教学情况,建设基于云计算技术的网络虚拟仿真实验室平台势在必行。笔者针对现行实践教学中遇到的问题,研究了基于云计算技术的网络虚拟仿真实验室平台的需求,分析云计算技术和虚拟仿真技术,提出搭建基于云计算技术的网络虚拟仿真实验室平台系统,以有效解决一些由于成本高、消耗大而无法采用真实设备完成的实践教学,可以在网络环境下,无限次进行实验,既降低了人才培养成本,又弥补了实验机会少的问题,大大提高了人才培养质量,是一种切实有效的人才培养的辅助手段。
关键词：云计算,网络,虚拟仿真实验室
参考文献
[1]刘鹏.云计算[M].北京:电子工业出版社,2010.
实验室建设实验平台 篇10
关键词：生物安全能力,调查平台,生物安全管理
2003 年发生的SARS公共卫生事件和实验室感染事件之后,国家颁布实施了一系列文件,以加强生物安全的管理和实验室的安全防护。与人体健康有关的业务单位,如疾控系统、医院、高等院校等,按法律法规并结合自身需求做了许多发展和提高实验室生物安全能力的工作。为了解这10 年间的进步,分析依然存在的不足和新形势下的新问题,针对疾控系统、医院等业务单位设计了实验室生物安全能力发展状况调查问卷。此外得益于信息技术的飞速发展,公共卫生系统信息化建设获得了前所未有的提升,使用流行病学动态数据采集平台(Epidemiolgical Dynamic Data Collection Platform,EDDC) 建立了实验室生物安全能力发展调查子平台(Laboratory Biosafety Manage-ment Platform,LBMP)。就调查内容的设计和调查平台的建设、发布使用和管理进行详细说明,以期为今后持续跟踪调查、医院和高校等其他单位或系统的调查提供支持和改进的基础。
1 调查问卷的设计
实验室生物安全是指在从事病原微生物实验活动的实验室中避免病原微生物对工作人员和公众的危害,对环境的污染,保证试验研究的科学性并保护被试验因子免受污染。主要措施包括强化实验人员和管理人员的生物安全意识,建立规范化、法制化和日常化的管理体系,加强人才的培养,配备相应的物理、生物防护设施、设备[1]。问卷从上述措施涉及的几个方面,并参照《实验室生物安全通用要求》[2]中涉及实验室的条款的具体要求,调查业务单位的生物安全能力现状。
问卷共调查12 个方面的信息:(1) 单位基本情况,(2)生物安全管理部门,(3)生物安全管理人员,(4)生物安全管理委员会,(5)生物安全管理制度和文件,(6)生物安全培训,(7)生物安全监督检查,(8)BSL-2 实验室建设,(9)BSL-2 实验室重要设备和个体防护装备配置,(10)病原微生物菌毒种保藏,(11)实验废物管理,(12)BSL-3 实验室建设,见图1。针对上述涉及面,共设计了44 个问题,包括填空、单选和多选多种题型,部分问题之间存在逻辑跳转关系。为了解调查内容中某些工作未开展的原因,便于总结不足并逐步改进或纠正,此次调查在所有选择题的否定选项后都设置了原因选项,并要求将选项外的原因以填空题形式提供。
2 调查平台的建设与管理
中国疾病预防控制中心信息中心自主研发了流行病学动态数据采集平台(EDDC)[3],该平台包括问卷定制平台和调查任务平台两个部分。前者用于建立调查问卷,管理数据字典;后者主要用于管理调查任务中的问卷、用户和填报数据。利用该平台定制了问卷,并通过调查任务平台对该问卷进行管理,形成了实验室生物安全能力发展调查子平台。
2.1调查任务的定制
定制调查问卷前需要先规划好问卷布局,并使用合适的控件定制问卷模板,设计字段格式,并为问卷和字段编写控制脚本。在此过程中,可采用多种方式以控制数据录入时的错误。
2.1.1问卷整体设计
允许用户对填报数据进行新建、修改、删除、查看等操作,同时后台记录并保留用户的操作痕迹。
2.1.2字段属性
字段类型、是否为唯一值、是否作为列表字段或查询字段都需要进行设置。字段类型可以甄别出明显不符合要求的答案,如文字与数字;字段作为唯一值能确保每一条记录在所有的数据中都是唯一的,如填报人员的编号;列表字段使用户在浏览数据时可以看到列名,如单位级别、性别和职称等;查询字段可以帮助用户选择性地浏览目标数据。
2.1.3编写控制脚本
通过问卷级和控件级的控制语句确定数据的录入流程,并对其加强质量控制。前者在保存新的或修改过的数据前执行,对问卷的整体质量进行把控。后者在当前字段录入之前或之后执行,能在录入过程中逐条进行检查。问卷模板定制完成后,将其生成调查问卷;通过EDDC平台定制的问卷可根据需要进行扩展,方便了问卷的升级和替换。
2.2调查任务的发布与管理
实验室生物安全能力发展调查子平台所需的调查问卷设计完成之后,可通过调查任务平台对其进行管理,有如下几步:(1)发布调查任务,设置任务属性和所需的调查表。(2)建立不同的用户组和用户,包括任务管理人员、数据采集人员等,并为各级用户分配权限。(3)任务发布以后,数据采集人员进行数据录入。(4)各级用户可以浏览权限范围内的所有调查表或使用统计报表实时查看目标数据的采集情况。
2.2.1调查任务的发布
创建者建立实验室生物安全能力发展调查任务后,添加定制好的调查问卷,并设置调查截止日期。任何用户都可以通过互联网直接打开调查平台的登录界面(http://eddc.chinacdc.cn:8080/dap/task/10/logout)。
2.2.2用户管理
调查平台的用户除了任务创建者外,还有数据采集者和任务管理者。此调查表的调查对象为全国各省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团疾控中心及各辖区内的地市级和县区级疾控中心;医院、高校、科研院所由所在省的卫生计生委协调确定是否参加调查,并将参与调查的单位信息反馈至调查任务创建者。调查任务创建者根据行政区划和反馈的具体单位信息设置用户名和密码,所有上述用户都为数据采集者。对调查进度进行跟踪,并对数据采集者进行授权和管理的任务管理者由任务创建者进行单独的设定。
在此次调查中,任务管理者由平台的建立者同时承担,可以对全国所有参与调查的单位进行授权和管理。数据采集者依据不同的级别有不同的权限:省级、地市级卫生行政管理单位可以查看、导出辖区内疾控中心、医院、高校、科研院所所有业务单位的填报信息;省级、地市级疾控中心可以查看、导出辖区内所有下级疾控中心的填报信息;所有数据采集者都只能对自己填报的数据进行修改和删除,而不能修改或删除其他业务单位的信息。
2.2.3数据采集与质量控制
调查采用在线填报方式,成功录入后数据保存至服务器。业务单位根据各自的登陆账号和密码,在权限内上报、浏览和统计本单位及辖区内其他单位的填报信息,在调查截止日期之前,用户可以随时登陆修改数据信息,被修改的记录也会被保留。至调查日期截止时,全国共有2 508家疾控中心,695家医院(218家三甲医院、462家二甲医院、15家一甲医院),42家科研单位,58家医学院校或综合院校的医学院/部参加了此次实验室生物安全能力发展的调查。
如前文所述,为保证填报数据的质量,问卷中编辑逻辑控制脚本,录入信息完毕、保存数据时,后台会运行相应的流程,对数据进行合理性和正确性的验证,直至符合逻辑要求才能完整保存。此外,问卷中还设置了具有相互印证作用的问题,便于后期人工审核。
3.4调查结果的分析
此调查平台支持CSV、Excel等多种格式的数据导出功能。调查结果的分析包括业务单位填报完成情况即应答情况和填报信息的统计分析。平台提供基于调查数据字段的二维或三维的基本统计功能,各级用户包括任务管理者和数据采集者可以根据权限和需要导出数据或建立统计报表,以满足实时统计需求。
3 讨论
实验室生物安全管理是涉及生物样本尤其是病原微生物研究的单位业务管理的重要组成部分,了解国内各业务单位的管理状况是总结经验、查漏补缺的先决条件,也是修订法律法规等各项管理文件的依据。问卷调查是了解现况的重要方式,也是公共卫生领域研究的重要方法之一。以往一般通过设计调查表、发放文件通知、传真或电子邮件回收调查表的流程收集各单位的信息,再由信息收集人员统一录入汇总表内进行分析。近年来,公共卫生系统信息化建设发展迅速[4,5,6],依托本单位研发的流行病学动态数据采集平台(EDDC)建立的LBMP子平台改变了这种信息收集模式,问卷的定制和更新、用户权限控制、数据质量控制、数据输入和导出都可以实时控制,扩大了调查范围的同时也节约了调查所需的时间和成本。
在实际调查中,质量控制依然是遇到的重要问题。虽然根据预调查的反馈结果修改问卷,在问卷中编辑逻辑控制脚本以提示和避免部分错填的信息,但是不能完全避免由于误解题意甚至人为导致的错误信息。因此在整个调查过程中,通过多种方式与信息采集者保持紧密联系:调查开始前,对省级疾控中心的所有数据采集者进行了集中培训。调查开始后,通过调研平台的讨论区和建立网络互动群及时解答各种问题。调查进行到中后期时,要求每个省级疾控中心指定一人对省内所有疾控中心的填报信息进行审核,以保证合乎事实。
此次调查是国内第一次大范围的生物安全能力发展调查,参加此次调查的单位主要是疾控中心,填报数据经过省级疾控中心的审核,基本符合实际情况。另外经卫生行政管理部门的协调,部分医院、少数科研单位和高校也参加了此次调查。反馈信息和已发表的文献表明疾控系统内部有逐级进行监督、指导、培训的职责和要求,各级疾控中心在设备设施、人员设置、规章制度、培训指导等各个方面都有建设[7,8];医院、科研单位、高校之间相对独立,也在实际需求中逐步重视和发展生物安全管理[9,10],尤其是部分高校对学生推行实验室准入制度,保证了基本的生物安全教育[11,12]。得益于本平台的建设,上述信息在短期内快速采集,平台的统计功能还为今后再次采集信息并快速比较提供了便利。采用该平台进行调查在强化管理部门的责任、提高业务单位的能力方面都会有促进作用,值得在医院、科研单位和高校等更广大范围的业务单位推广。
参考文献
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[11]朱昌平、张洁、马文哲.中山大学开展实验室生物安全教育的探索与实践[J].大学科普,2012,2:36-37.
实验室建设实验平台 篇11
关键词： 数学实验 云计算 教学平台
数学实验作为一门新实践课程被国内众多高等学府引入大学课程中，数学实验教学平台建设是研究热点之一。目前，各高校建设的数学实验室是主要数学实验教学资源平台[1]。传统数学实验室是将计算机软硬件、数学软件包、教学资源、课件制作、计算机辅助教学等有机融为一体，是基于局域网的数学实验环境，建设成本较高，学生必须到数学实验室——以微机为主体的机房进行实验，使数学实验受到空间上的限制，同时基础数学实验是面向所有专业学生开设的，实验资源紧张，导致学生上机实验时间受到限制。为了克服以上困难，本文提出了建设云计算环境下数学实验辅助教学平台，该平台有利于提高学生对数学实验的兴趣，显著提高实验设备的利用效率，降低硬件资源建设成本。
1.云计算在构建良好数学实验环境中的优点
云计算既指在互联网上以服务方式提供的应用系统程序，又指在数据中心用来提供这些服务的硬件和系统软件。云计算可理解为并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现[2]。云计算的理念是把基础设施、平台或者应用程序以服务的形式提供给用户，使云计算在远程实验室建设中具有许多优势。
云计算在构建数学实验环境中的主要优点体现在：第一，基于云计算技术构建的数学实验环境是放置在云端的，在高速互联网支持下，学生和教师可以随时随地进行数学实验，使数学探索过程更顺畅，同时教师可以通过云端实时在线指导；第二，云计算技术中主要的计算和存储由后端集群架构完成，前端设备可以最小化，学生和教师可以通过智能化终端如手机等进行数学实验，降低数学实验的准入门槛；第三，有利于构建协作式教学和实验环境，由于所有教学资源和学生学习文件都放置在云端，可以方便地进行集体式备课、异步教学探讨、分组实验和知识交流；第四，提高数学实验教学效率，海量的云存储空间可以为每一个学生建立一个个性化的实验空间，为每个教师建立教学空间，学生可以快速下载实验资料，教师能快速部署课程文档和程序；第五，高效利用数学实验室的软硬件资源，计算机和正版数学软件是数学实验室的主要资源，而这些资源只有在机房开放时才会被使用，在没有实验课时及假期尤其漫长的寒暑假基本处于闲置状态，云计算技术可以将这些廉价的PC整合成具有强大计算能力和存储能力的服务平台，提供不间断的服务并且通过网络将这种服务配送给广大师生；第六，满足特殊的数学实验和计算要求，一些数学实验任务涉及大数据的处理和耗时的计算，在单机上难以完成，云计算系统框架允许在短时间内灵活地集结实验室的计算机，使之完成大型实验任务。
2.数学实验云计算辅助教学平台的设计
2.1功能模块设计
数学实验云计算辅助教学平台是一个集成的数学实验环境，在此环境中主要的操作对象有教师、学生和平台管理人员和执行特殊科学计算任务的科研人员，因此将该平台分成四个子系统，分别是教师子系统、学生子系统、科学计算子系统和管理人员子系统，各个子系统之间相互联系，实现一个整体的数学实验教与学的环境。管理人员子系统主要负责对整个平台的运营管理，包括实验环境管理、平台的配置管理、运营数据管理和安全策略管理，并对教师、学生、科研人员的信息进行管理。教师子系统实现教师课程管理、部署实验任务、在线辅导、协作备课、作业布置及处理、测试管理和学生信息管理，还包括数学实验模块。学生子系统实现在线实验、协作交流、作业处理、资源共享、在线测试和实验心得分享等功能。科学计算子系统为科研人员提供大数据处理和高要求的数学计算功能，实现项目计算任务管理。
2.2基于Hadoop的数学实验云计算教学辅助平台的框架
Hadoop框架是Apache基金会基于Java语言开发的开源云计算框架，很多国内外知名互联网公司使用Hadoop框架开发出自己的云计算服务。Hadoop框架最核心的设计就是：分布式文件系统（Hadoop Distribution File System，HDFS）、分布式计算框架（MapReduce）、分布式数据库（HBase）和数据仓库（HIVE）。
由于Hadoop是采用Java语言开发的，因此基于Java平台开发Web层，这样web层能很好地与Hadoop相融合，web层主要接受用户请求并返回对用户的响应，包括教师子系统、学生子系统、科学计算子系统和管理员子系统。Web层数据交互模式有三种方式：与数据库交互网页信息数据、与HDFS交互资源文件数据、与数学软件通过webservice交互数据，处理用户的请求，如在线数学实验、教学资源上传下载，并将处理结果回馈给Web层，在线数学实验是本辅助教学平台提供的核心云端服务，该服务面向广大师生，经常会出现大规模的并发访问，因此在这一层将应用Hadoop的MapReduce并行计算框架，将多个数学实验服务请求发送给集群内不同的计算机并行处理，并将处理结果返回给Web层。这样不仅可以完成小型数学实验项目，还可以完成大数据处理和耗时的科学计算等特殊实验项目。数据层使用MySql和HBase结合的方式存储大量的数据，对外提供一致的数据接口。数学实验辅助教学平台的资源存储访问模块基于Hadoop的HDFS实现。
2.3数学实验云计算辅助教学平台的集群架构
云计算系统之所以具有超强计算能力和存储能力，是因为背后有集群计算机的支撑，云计算下的数学实验教学辅助平台通过Hadoop框架，可以将数学实验室的普通PC机组织成起来，以集群方式向广大师生提供高性能和高质量的服务，高效利用实验室设备，并可以进行大型的并行计算和分布式计算，如大数据处理。由于数学实验室的每台计算机上都安装了数学软件，在每台机器上部署Hadoop系统，则每台PC都可以成为一个计算服务器，并为Hadoop系统的调度器调用。
参考文献：
[1]孙苏菁，白占兵.关于数学实验室建设的若干思考[J].科技视界，2013（11）：41，104.
大学教学实验平台信息化创新建设 篇12
一、现代管理模式的需求
高校实验室的建制管理模式分为传统的分散型和集中型[1]。其中分散型管理的模式是以服务单门课程的实验为目的, 根据课程提出实验要求, 组合能满足其实验要求的实验技术条件而建立的模式:集中型是以大学学科为定义对象的实验室建制模式, 其作用是有效整合资源, 提高实验室的资源利用率, 但对实验室人员提出了更高的要求。目前我国高校实验室管理模式逐渐由传统的分散型向集中型转变。在集中型管理模式中, 对实验室人员整体素质和专业水平要求则更高, 要求其能够更多地了解实验室的信息, 做好相关的登记和服务工作, 并能指导实验室承担的所有实验。尤其在地方院校实验员人数不足、整体素质不高的情况下, 强制让实验员承担如此多的工作任务的结果只能是牺牲教学质量。另一方面, 在实验室管理方面各个学校对于实验室人员重视不够, 往往将重点放在建设教师队伍上。实验室人员处在地位低、待遇少的地位, 造成优秀人才流失严重, 加之高校不断扩招, 使得实验室人员在数量和质量上难以满足教学要求。这就导致实验室管理机制的不健全, 管理水平不高, 影响了教学的开展[2]。传统管理模式更多地依赖人工管理, 智能化水平不高, 管理相对落后。无论从实验室发展需求还是目前的管理现状来看都急需一种高效快捷的管理方式。
二、构建信息化管理模式
信息化发展迅速, 信息化的应用也遍及各个领域。信息化在实验教学中和实验管理等相关工作中都有应用。信息化教学目的是在信息技术的支持下设计教学内容、教学方法、教学过程、教学评价, 创设信息化的教学, 促进学习者的学习。信息化教学支持信息化环境下的自主学习和个性化学习, 强调在充分利用各种信息技术的基础上, 学习者积极主动地进行独立学习、终生学习和具有个性化的学习, 体现出以学习者为中心, 尊重学生差异。信息化教学力图使学生在创新、问题求解、决策、批判性思维、信息素养、兼容、获取隐性知识、自我管理和可持续发展等方面的能力获得有效发展[3]。将信息化教学的理念和教学模式运用到大学实验教学中, 对于解决实验教学中存在的问题, 提高实验教学质量, 培养学生理论联系实际的能力具有积极意义。对于信息化服务于实验管理, 需构建全方位的电子信息管理系统。只有建立全方位的信息管理系统, 才能最大限度地利用实验室各类资源, 才能最大限度地发挥综合资源的优势。
(一) 智能化实验室管理平台。
高效、便捷的网络管理平台是提高管理效率的有效解决方法。网站版面的功能设计也十分重要。网站建设应包含学生选课子系统、动态信息版块、相关文件和下载专区、实验室管理、社会服务、互动专区和后台管理模块。管理平台系统结构如图1所示。
1. 构建选课子体系。
学生选课系统即学生根据自己的时间选择不同时段开设的实验课, 和预约实验时段, 并且可以随时登录系统查询自己的选课单, 以及当前的选课情况。选课系统方便学生自由选择时间, 避免资源浪费和学生拥挤现象, 提高了实验教学质量, 也消除了实验课程选课排课费时费力的现象, 节约了大量的人力资源, 提高了工作效率。学生预约实验时段可选择分组模式或项目模式两种方式进行选择。分组模式是一个小组同一时间完成相同实验项目的学生的集合。一个分组中可以只包含一个实验项目, 也可以包含多个实验项目。学生以分组为单位选课, 选定一个分组后, 即选中了这个分组时间段内的实验。项目模式指实验室以实验项目为主线来组织实验课的教学。此种模式下, 实验室决定某一周或者某几周开放的实验项目, 并且为各个实验项目指定开放的时间窗口。学生以实验项目为单位选课, 选择实验项目的同时也自主选择该项实验开设的时间窗口[4]。
2. 设置网站动态信息栏。
信息栏包括通知栏和新闻两个专版, 该版块主要功能是通知发布各种信息和展现实验室风貌。信息栏版块主要通知实验室开放信息、当日总值班情况、实验课开课情况和各种动态信息;新闻栏的主要功能是展示创新实验成果和课程设计优秀作品。
3. 相关文件和下载版块。
该系统应包括日常工作管理、课程管理、资料管理、设备管理的相关规章制度。特别是值班日志制度, 保证了实验室管理始终处于即时可控状态。下载版块将实验中心历年来的各种课程资料、教学资料、设备资料和行政管理资料进行数字化处理, 不仅充分节约纸张等资源, 减少存放空间, 同时也可以快速方便地进行资料查阅, 有利于提高教师的工作效率和管理效率。
4. 实验室管理版块。
用户第一次进入实验室管理版块需采用学生姓名、学号、年级、专业、班级等用户信息进行注册, 注册后方可登录到该系统。通过该版块可以查询中心实验室管理资料、实验资料及中心设备应用情况。该系统是教师和学生了解中心实验室情况及教学资料的主要窗口, 大大方便教师们借用设备, 解决了教师和学生使用仪器设备的合理性。在这个版块同时收录了学生成绩, 网站程序也可读取这些数据, 实现远程成绩查询、实验结果查询等。
5. 社会服务。
网站应建立与社会和企业沟通的渠道, 通过该渠道让社会了解实验室的研究方向和研究成果, 提升学校的知名度。社会相关部门了解学校相关实验室的研究方向后如果有相关技术难题可以找学学校解决, 实验室的相关研究为社会生产提供了一定的技术支持, 也是知识对社会的一种回馈。相关企业可以选择感兴趣的项目进行投资开发, 给学校带来一定的资金支持。另一方面, 企业了解该学校相关专业合研究成果后将会在学校召开专门的招聘会, 给学校学生提供了就业机遇。
6. 互动专区。
学生可以在该专区上上传实验中的问题, 学生和教师可以通过该版块及时进行讨论跟帖解答。教师可以在该专区上传一些课外的实验资料或者认为学生学习有难度的实验解析。该专区在教师和学生、学生和学生之间起到了一个有效的信息传递作用, 有效提高学生的学习效率和学习积极性。
7. 后台管理专区。
功能性实验室网站必须包含强大的后台管理功能, 适时地更新管理网站信息, 对于过时的不同信息要及时删除或分类整理打包存放。后台操作系统的用户名和密码要确保安全性谨防丢失, 以确保信息安全。后台管理栏目与前台一一对应。管理部门根据实验室的情况和发展需要, 可进行适当的取舍和改进网站版块, 但信息格式必须有规范的要求, 这就要求对实验室信息的属性及顺序要有序排列。有条件的实验室最好能在网站上实时显示大型设备占用信息, 以便实验需要者及时安排实验。信息如果只靠人工更新是很麻烦的, 所以做好设备使用信息的自动化管理工作显得非常重要。
(二) 实验室开放管理。
实验中心为了确保实验室安全有序地全天候开放, 让师生充分利用实验教学资源, 体现以学生为主的教学理念, 在信息管理的基础上也要加强对实验室智能化建设。在实验楼公共区域都安装摄像头, 记录每天进出实验室人员情况, 以防不法人员进入实验室盗取仪器。实验室应建立公共计算机服务器和中心网站。各实验室均由主控机与校园网相联, 设备管理、实验室开放及教学管理等工作均可在网上进行, 实现教学、管理及办公的网络化和智能化[5]。为了更好地做到实验室的开放, 实验楼主门和各实验室增加门禁系统, 进行刷卡身份设别, 方便学生和教师的使用。重要实验室安装防盗用报警器和摄像头, 24小时监控, 为实验教学创造了安全、舒适的教学环境。实对开放实验室和创新基地采用“教师指导, 学生自主”管理方式, 加大了实验室开放力度, 能更好地为学生完成综合型设计型实验、大学生创新项目、参加各种竞赛训练和毕业设计等服务。信息化管理平台功能在不断完善, 作用不断加强, 实验室的开放覆盖面越来越大, 应用效果越来越显著, 真正实现了课程管理、设备管理和资料管理网络化, 促进了教学和管理的高效率。
(三) 构建全民参与的管理模式。
实验中心信息化平台建设经过不断完善和开发, 功能已逐渐完善。但是信息化管理只是一种保障实验教学顺利进行的手段而不是目的, 而有效的管理方式必须通过高素质的队伍来实现。实验室信息化管理的真正目的是要充分发挥教师的主观能动性、学生学习的自主创新精神, 并将实验教学资源最大限度地应用于大学实验教学之中, 用于提高学生创新和实践能力上。实验中心在信息化建设的同时, 制定了一系列的管理制度和考核机制, 并及时搜集老师和同学的意见并进行统计和管理, 有效地融合了教师、学生和教学设备等实验室教学改革的主要要素。根据师生提出的意见及时调整网站的信息, 实现了信息与管理互动的实验教学的改革目标。
三、结语
实验室信息管理是一项非常繁重的工作, 人为管理需要花费大量的时间, 出错也在所难免。在电子信息技术高度发达的现今社会, 传统的信息管理方法还在应用于实验室信息管理, 似乎与时代进步不够协调。为了尽可能地减轻实验室信息管理人员的工作量, 并使信息更为完整和客观, 加速实验室管理信息建设显得尤为重要。信息管理系统的建立和实施是现代大学实验中心建设的基础, 也是实现现代实验教学的前提, 该模式为实验教学改革提供了新的思路, 为实验室建设新模式提供了新模式。2003年, 清华大学将信息化引入实验教学构建了实验课选课系统并且成功地正式投入使用, 实验课选课系统的研制与实现构建了学生自主选择的、开放式的、网上的实验课排课与选课管理平台, 促进了实验室管理的规范化和信息化, 提高了实验教学管理的水平和质量, 为推动实验室的开放型教学起到了积极的作用[6]。而要能够更好地利用现代信息技术为实验室建设服务, 便于统一管理, 则需要实验室及信息主管部门制订实验室信息化建设规范和计划来统一实验室建设行为[7]。随着信息化的高速发展, 现有各种体制的缺点也不断暴露出来。为了使信息化更好地服务于现代实验室管理系统, 我们必须与时俱进, 不断学习先进的管理办法和不断弥补现有机制的不足。
参考文献
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