2017年9月刊 .__-_ r= 同 校教学实验室综合管理平台设计研究 郭鑫 102206) (华北电力大学经济与管理学院,北京【摘要】 目前,国内高校教学实验宣建设的投入逐年增加,实现了跨越式的发展。面对点多面广、事务烦杂的实验宣 管理工作,许多管理上的问题逐渐暴露出来。本文针时实验室管理面临的诸多同题,梳理了信息化条件下教 学实验室综合管理平台的设计和应用现状,详细介绍了适应盱戎翥求的霞许理念、技术手段和系l统功能。 【关键词】教学实验室;信息系统;管理平台 【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-5065(2ol7)09 嘲l—D5 0 引言 实验室是高校教学、科研工作的重要基地, 蒋南翔院士曾经说过: “没有一流的实验室就没 日新月异,造成了管理工作不断加码,管理任务 日益繁重,管理中的各种问题也不断暴露,目前 主要存在以下问题。 (1)很多教学实验室刚刚起步,分散建设、 有一流的大学”。实验室管理软件则是实验室管 理的必备工具,对提高管理效率、管理水平起着 决定性的作用。实验室信息化管理系统(LIMS) 在世界范围内已经发展了50多年,在国内也有30 分散管理,缺乏规模效应,管理体系还不够健 全,还没有采用信息化的实验室管理手段。 (2)大量实验室的数据收集和管理还处 于文档管理的阶段,缺少综合性的实验室数据 平台。 (3)很多实验室虽然采用了产品化的实验 多年的发展,而“互联网+”教学时代呼唤全新的 实验室管理平台。 室管理软件,但是由于软件的设计思想陈旧,软 件的功能不健全,很多软件从功能单一的设备管 1 平台的现实背景 高校实验室近年来不断发展壮大,设备数量 连年攀升,实验课程和实验项目不断更新,实验 理软件或教学管理软件扩展为实验室管理软件, 系统性与综合性都远远不够¨】。这些实验室不得 已同时使用几个相关的管理软件,但因供应商不 同,软件架构不同,数据、接口标准各异,从而 人/时数不断增加,开放程度日益提高,实验技术 使各个管理软件成为一个个信息孤岛,无法有效 地共享信息,并且这些软件难以扩展,无法满足 实验室快速增长的需求,无法实现高级功能。 (4)目前市场上主要的实验室管理软件注 收稿日期:2017.7.3 作者简介:郭鑫(1976一),男,内蒙古卓资人,硕士,高 级工程师。研究方向为实验教学、企业信患化。 重人、财、物的管理,缺乏对实验教学过程的管 2017年9月刊 理,也缺乏对教学资源的积累与管理;强调管 理,缺乏对服务对象的关注;强调“教”的体 2.2数据集成、面向服务 搭建统一门户,实现实验管理平台和实验内 容平台的有机结合,实现管理者和被管理者的有 效配合、服务者与被服务者的良眭互动,实现不 同教学、实验软件的有效集成,相关硬件的高度 集成,构建安全、健壮、可扩展的架构体系。 平台可以采用SOA的架构设计,使各个系统 之间可以互相通信,实现相互之间的数据共享。 SOA是Service Oriented Architecture的缩写,中文 系,忽略“学”的需求,不够人性化。 (5)平台以B/S版本的为主,缺乏对移动终 端的支持。 (6)平台对创新创业教育的支撑不够。 (7)平台多采用封闭式的管理体系,无法满 足示范共享的信息需求,无法实现协同创新的功 能支持。 这些问题的存在,集中体现出当前实验室管 意思为“面向服务架构”,具体是由平台提供一 系列服务供接人系统调用,如流程服务、管理服 理平台在设计思想、技术架构、功能定位等方面 已经落后于这个快速发展的时代了。 务、权限服务等公共服务,使接人系统可将自身 信息写人平台,同时从平台获取其他系统的信 息,以此达到不同系统之间的集成,并且实现数 2平台总体设计思路 2.1 人性化的设计观 据的共享。 2.3完善的权限体系 权限体系对于每个管理信息系统都是至关重 面对教育教学改革的大潮和实验室的快速发 展,必须在充分解放教育思想、更新教学理念、 梳理教学流程、总结应用经验、利用技术手段的 要的,对于基于SOA的系统更是如此。平台涉及 大量用户,包含教师、学生、实验室管理人员、 教务管理人员、外部访问人员等,他们对数据操 作的需求差异明显,为了保证数据的完整性和安 基础上,规划设计符合信息化、智能化时代的实 验室管理平台。这样的平台至少应该具备全局 化、网络化、移动化、自动化、智能化、人性化 等特征。 具体表现如下:指导思想人性化、教学资源 集成化、过程管理动态化、管理流程自动化、系 全性、流程的顺畅性、用户体验的独特性,就必 须为不同用户提供不同的操作权限,通过有效的 权限控制保证系统功能的实现。 用户多、角色多、功能多、数据多、流程 多、权限体系结构复杂是平台的重要特点,简单 的“用户一角色一权限”体系不能满足系统所 需,需要增加另一个维度“用户一模块一功能” 统运维远程化、关键应用移动化、系统架构模块 化、数据分析智能化。 对不同模块进行不同的授权控制,进而通过控制 匡 广——————t_————] 管理系统教学系统 其他系统 图1平台架构图 91 2017年9月刊 用户对数据库对象的操作权限和数据同步, 共同 保证数据的一致性、有效性和安全性。 同时,可定制性是用户权限体系完善的重要 保证。通过权限体系定制不同的管理模式,能够 适应系统参与者不断变化和升级的需求。 2.4平台开发技术选型 ’音响、中控等硬件设备。 2.5平台部署方式 平台应该提供灵活的部署方式,可以部署在 云端,不同的实验室在共有平台上随需定制自己 的私有实验室管理平台和网络空间;更能部署到 实验室自身的服务器上,实现局域网或广域网上 选用主流的开发平台和技术,有效地实现 SOA架构,可以极大地保证系统的稳定性和先进 的访问和使用。 性,同时,采用参数化和模块化的设计思想提高 平台的通用性、可维护性和可扩展性,使平台满 足实验室管理需求的同时,可以有效集成第三方 教学和实验软件,甚至集成门禁、广播、大屏、 平台功能共分12个模块,如图2所示。各模块 3系统功能设计 禽 i92 置数 i 平台扩晨 舞i三鸯 e孵接 .点 图2基于门户集成的实验室综合管理平台界面 2017年9月刊 既相互独立又具有一定的关联,涵盖了整个实验 室静态管理和动态管理两个方面。在具体平台的 设计上,既可以根据自身需求选择若干模块进行 建设;也可以“大干全上”,根据轻重缓急有先 有后。模块划分和功能名称不是一成不变的,也 没有放之四海而皆准的划分标准,需要根据特定 中所有相关教学资源、实现人性化的教学互动, 完成考勤、测试、考试、作业、成绩评定、成绩 分析、成绩提交、数据归档等所有功能。 (4)实验室开放管理:面向校内外师生实现 预约、开放情况、收费、结算等功能。 (5)实验软件管理及集成:管理实验软件的 安装文件、安装说明、版本控制、对应机房、工 位、操作系统等内容,与相应的虚拟桌面等软件 平台实现数据接口。 的需求与应用场景构建相应的概念体系。 3.1 综合管理模块 此模块使用者主要是实验室管理人员,实现 实验室日常管理的自动化、集成化,功能主要包 括以下8个方面。 (6)实验室使用记录:记录实验室的使用情 况,生成实验室13志、设备使用日志等。 3.3实验室动态监控及考勤模块 此模块用来对实验室运行过程进行动态监 控,对学生实验情况进行考勤,主要功能包括以 下6个方面。 (1)日常办公管理:实现实验室管理人员日 常的办公自动化管理。 (2)资金管理:管理实验室日常运行维护 资金。 (3)维修管理:管理实验室设备的维修 情况。 (1)集中控制:集中控制全部或部分计算机 关机、重启、注销。 (4)实验室设备管理:针对实验室所有实验 设备的台账管理。 (5)采购管理:对实验室采购情况的预算、 审批、记录、汇总。 (2)消息发送:向全部或特定计算机发送 消息。 (3)桌面捕捉:监控实验计算机桌面。 (4)进程捕捉:监控实验计算机进程,按预 (6)人员管理:实现实验员、实验教师、学 生助理等不同类型_f二作人员的管理。 (7)档案管理。 (8)安全管理。 定规则报警。 (5)远程控制:强制关闭实验室不允许运行 的程序或不允许访问的网络资源。 (6)考勤管理:利用账号识别、人脸识别等 3-2实践教学和实验室开放管理模块 此模块以实验课程为主线,实现实验室教学 运行的全过程管理,主要功能包括以下6个方面。 技术,结合移动网络、摄像头等手段实现辅助考 勤功能。 3.4仪器设备动态管理模块 此模块为高级功能模块,基本的设备台账 管理可以在综合管理模块中实现,本功能主要提 (1)课程维护与查询:提供对实验课程信息 的维护与查询。 (2)排课管理:根据培养计划和师生对软硬 件的特定需求,结合实验室的资源条件,自动或 供对实验室设备的动态管理,对服务器、存储、 UPS等重要设备,以及大型贵重仪器设备实行全 寿命管理,涵盖论证、采购、使用、共享、维修 半自动地完成每学期的实验课程安排,生成教师 课表、学生课表、实验室课表,并为相关的子模 块提供课表查询的数据接口。 维护、备品备件、报废等全部环节。 3.5实验资源管理模块 此模块针对教学计划、教学大纲、教材、试 (3)课程全过程管理:围绕实验教师、学生 和课程共同构成的“课程”这一主线,关联系统 2017年9月刊 题库、数据、案例、课件、素材库(代码、音/视 频)、模型库等教学资源的积累、更新、共享。 3.6项目管理模块 制,开发课表查询、实验室预约、手机签到、课 堂互动等轻量化、便捷化的移动端应用。 3.12数据分析模块 此模块针对实验室建设项目、实验室改造 项目、教改项目、科研项目、大学生创新创业项 针对平台内部数据以及实验软件、安全监控 平台、门禁系统等外部系统的数据进行大数据分 目、社会服务项目等提供前、中、后期的管理。 3-7成果管理模块 此模块实现教学成果、科研成果、人才培养 成果的全面管理。 3.8实验室门户网站 门户网站是实验室用来集成管理信息系统、 析,为师生提供有用、有趣的信息和图表,进而 提供有效的决策建议。 4 结语 本文从高校教学实验室管理工作的实际出 发,站在“互联网+”教学改革的视角下和创新型 实验软件资源,宣传自身,发布信息以及师生之 间交流的重要平台,此模块专门提供建站功能, 帮助实验室管理人员快速建立实验室的门户网 站,并提供门户网站的信息发布功能和交流互动 功能。 3.9二次开发模块 人才培养的高度上,审视高校教学实验室管理平 台的设计及应用现状,提出以综合实验平台的构 建为核心,充分挖掘现有需求,使用主流开发技 术,设计基于SOA架构的实验室综合管理平台的 观点;并结合自身的实践,搭建了相应的软件架 构和功能体系,试图解决目前实验室管理所存在 的问题。 此模块主要有两个功能,一是提供针对平台 本身的扩展,在平台现有功能无法满足需求时, 用户可利用此模块提供的工具轻松开发自身所需 功能;二是此模块为第三方软件提供接人点,即 提供服务,供第 方软件调用,从而实现第三方 软件和平台之间的集成。 3.10平台管理模块 不同的高校实验室具有不同的学科属性、 处于不同的发展阶段、实行不同的管理体制,人 员、资金、信息化程度等条件千差万别,无法用 一种简单划一的设计思路、开发模式来解决所有 的实验室问题,具体问题还需具体分析,最终还 得以发展的眼光来审视发展中的问题,用创新的 思路解决发展中的问题。 此模块主要提供平台运行所需参数的设置, 包括以下5个方面。 (1)权限设置。 【参考文献】 【1】 曲娜,盛桂珍,杨海波.基于物联网技术的智慧开 放实验室管理系统设计【J1.实验技术与管理,2015 (12):140-142. (2)用户管理。 (3)运行参数设置。 (4)数据备份及还原。 (5)日志管理。 3.11移动应用模块 【2】 苏学军,张晨亮,王文,等.开放型实验室教学管 理平台的建设与实践【J】.实验技术与管理,2016 (2):10-13. [3】 汪克峰,叶飞跃.虚拟云平台实验室的设计与架构 【J】.实验技术与管理,2015(7):236—240. 针对师生翻转课堂、移动学习的需求,在 前述十大模块和相应数据资源的支撑下,随需定 94