基于三网融合建设高校开放性实验室的探讨

邓来胜

（湛江师范学院，广东 湛江 524048）

1.引言

国务院总理温家宝13日主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。会议提出了推进三网融合的阶段性目标。2010年至2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点，探索形成保障三网融合规范有序开展的政策体系和体制机制。2013年至2015年，总结推广试点经验，全面实现三网融合发展，普及应用融合业务，基本形成适度竞争的网络产业格局，基本建立适应三网融合的体制机制和职责清晰、协调顺畅、决策科学、管理高效的新型监管体系[1]。三网是指大家每天用的电信网、计算机网和有线电视网。真正的三网融合是指，广电网通过改造以后，除了有线电视业务以外，还能够提供互联网业务、电话业务，电信网除了提供固定电话业务，还能提供视频业务，并能传输广电网的内容，即通过采用创新的技术，在一个网络物理平台上提供多种业务，这才是三网融合的真正内涵。国家广电总局科技司司长王效杰针对“三网融合”的定义进行了解读，即“三网融合”实现后，人们可以用电视遥控器打电话，在手机上看电视剧，随需选择网络和终端，只要拉一条线或无线接入即完成通信、电视、上网等多种功能。融合的目的是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。即电信网、广播电视网、互联网分别在向下一代电信网、下一代广播电视网、下一代互联网的发展和演进过程中，网络的功能趋于一致、业务范围趋于相同，都可以为用户提供打电话、上网和看电视等多种服务。

这种网络格局的形成必然对高校实验室的开放和管理产生深刻的影响。加大基于三网融合环境下的校园网实验室管理模式和虚拟实验室的建设势在必行。

2.基于三网融合环境下校园网的实验室管理运行模式

随着实验教学改革的不断深入，高校实验课程教学在扩大和细化实验内容的同时，要求增加设计性、综合性、创造性和选择性实验项目，以此满足学生个性化发展的需要，同时要求为实验室管理者以及用户提供更好的技术支撑、便捷的服务以及高效的管理模式。显然，采用传统的实验教学管理模式已经力不从心，开发新的开放式高校实验室管理系统势在必行[2]。基于三网融合的校园网给新的实验室统一开放式模式和集中管理的实现提供了一个很好的网络基础。在实验室管理系统的支持下，通过计算机软件技术更好的实现各个实验室的集中管理和统一开放，最大程度地实现新的集中管理模式的优势，提高实验室的使用效率和管理水平，充分满足各专业学科的教学和科研实验方案及未预期的需求。

图2 系统的功能设计图

图1 三网融合图

(1)提高实验室管理效率，灵活统筹，满足个人的实验需求。实验室管理系统通过校园网结合办公自动化平台向全校师生提供开放式的平台，各级用户可以随时利用校园网和办公自动化平台实验室管理制度，查询实验室情况，并可与管理人员进行及时交流[3]。以此同时，实验室管理系统亦可根据特别的需要对一些高端用户授权，使这些用户可以根据实验计划自行对实验室预约使用，充分保证重要的实验和科研项目顺利进行，为师生提供了便捷的服务。实验管理人员也可以通过管理系统及时了解设备使用情况和运行状态，以便及时进行必要的维护和管理。

(2)统一进行管理，实现开放式管理。根据学校教学科研实验需求，通过实验室管理系统统一安排教学实验和科研实验，按照教育超市的开放运行方式，在时间、资源、管理方式和服务等方面全方位开放。实现资源共享，最大限度提高实验室的有效利用率[4]。

(3)及时准确记录实验室运行的各项数据，为实验室建设提供科学依据。实验室管理系统对实验室的开放、使用率、实验设备的各项数据、设备的使用情况自动做出详细的统计，避免管理和建设的脱节，增强学校的实验室建设消耗品购置的合理性。

(4)数字量化实验室工作量，提供实验技术人员工作评估的可靠凭据[5]。根据实验室相关操作，可以均衡工作量，为衡量实验技术人员的工作业绩提供准确、有效的依据。根据科研实验计划、实验教学的需求和实际的工作量，合理划拨经费，遵循多劳多得的原则，公平分配实验人员的业绩津贴，鼓励充分有效的开放实验室，在实验室的开放、管理水平、实验人员工作业绩和收入上形成良性循环。

3.基于三网融合环境下的网络虚拟实验室建设

利用虚拟现实技术进行实验教学，可以充分调动实验者的感觉和思维器官，使实验内容栩栩如生的展现在面前，特别是一些难以接近的教学或实验内容，通过虚拟现实技术可以使其像实物一样摆在面前，任你正面、侧面、反面仔细观查，甚至你还可以进入到景物内部观察研究。因此利用虚拟现实技术构建网络虚拟实验室将在实验教学中发挥着非常重大的作用。随着宽带时代的来临，三网融合不久将成为现实，大规模的视频广播如何在互联网上的实现这一难题得到更好的解决。与网络技术、多媒体技术并驾齐驱的虚拟现实技术，必将拥有更加广阔的应用领域和发展前景，在教育领域亦是如此，我们需要紧密关注，大胆应用，才能为我们的远程教育事业注入强大的生命力。

3.1 网络虚拟实验室的概念

网络虚拟实验室是一种基于Web技术、虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。虚拟实验室由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成。随着三网融合的实现和信息技术的发展，一种新型的实验室——网络虚拟实验室建设开始在院校和科研单位中变得热门。在虚拟实验室中，学生既可以在虚拟实验台上动手操作，又可自主设计实验，有利于培养学生的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。在虚拟实验室中，学生更易获得相关的知识、科学的指导和敏捷的反馈。虚拟实验室是未来实验室建设的发展方向。有关虚拟实验室的定义：一是指采用虚拟现实技术在计算机系统中实现的各种虚拟实验环境，实验者可以如同在真实的环境中一样完成各种预定的实验任务，取得在真实环境中所取得的效果，二是实验场所。它由模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成，用户可以增加新的物体，建立新的实验并将其转换成超文本文件来扩充实验室。这两种定义侧重不同方向，也证明了虚拟实验室本质是一个无墙实验室[6]。

3.2 网络虚拟实验室的功能

(1)辅助设计功能：在网络环境下，运用辅助设计软件进行系统分析与设计，直观地反映在计算机屏幕上，实验者可随时随地改变实验结构与参数，即时观察实验结果。

(2)学习功能：通过虚拟实验教学管理系统，教师既可搭建典型实验或调取实验案例。方便地向学生布置实验任务，还可在实验结束后查看学生的实验结果。给出实验成绩和评价。虚拟实验管理是虚拟实验教学系统的重要特征，是虚拟实验教学系统与一般仿真系统的主要区别。采用网络化的虚拟实验管理可以有效地提高虚拟实验技术在教学上的应用效果。

(3)仿真研究功能：虚拟实验室可以完成现实实验中所无法完成的实验项目，如加速度实验、子弹撞击效果分析等。

(4)协同实验和研究功能：网络虚拟实验室使不同的地域参与试验的人员实现了远程合作，为进一步共同研究某一个项目的分布式问题提供了解决环境的平台。

3.3 网络虚拟实验室的特点[7]

(1)成本低，效率高：虚拟实验室没有实验器材的消耗，可以节省资源。在虚拟实验室中使用者可以集中精力研究实验对象本身的特性和规律，使用者可迅速掌握实验研究本身和达到实验研究的具体要求和目标，大大提高了研究和学习效率。

(2)协作性：合作实验、远程实验、协同研究等都可以在协同虚拟环境技术下实现。

(3)进一步增强了可操作的实验空间：实验室将实验项目统一放到中心服务器，所有用户随时可以通过任何工作站登陆，对需要的实验数据进行上传和下载，进行独立的虚拟实验。通过此种途径，实验室的时间和空间都得到了进一步的扩展。

(4)功能齐全：虚拟实验室的数据库规格品种齐全，能保证各类实验项目的需求。

4.结论

三网融合是未来网络产业一个重点的课题，其未来的应用必将深远的影响着我们未来的生活，也给高校教育带来机遇和挑战。如何高效率的利用三网融合这一网络格局，结合高校校园网加强高校实验室建设，提高实验室教学科研作用，将会成为未来一段时间实验室建设和科研工作的研究重点。

[1]国务院办公厅.温家宝主持召开国务院常务会议决定加快推进电信网广播电视网互联网三网融合[EB/OL].中华人民共和国中央人民政府网站：http：//www.gov.cn/ldhd/2010-01/13/content_ 1509622.h

[2]高明松.借鉴日本高校实验室管理经验加强我国高校开放实验室管理[J].实验技术与管理，2006，11(23)：138～139.

[3]王子康.论新型的实验教学模式——开放性实验教学[J].重庆工商大学学报(自然科学版)，2003，20(3)：106-107.

[4]王晓兰，关洪斌.实验室开放运行模式与实践[J].实验室研究与探索，2009，28(7)：158-160.

[5]陈立君，杨丽艳.高校实验室开放保障和激励机制的研究与探索[J].实验室科学，2008(5)：135-136.

[6]欧阳星明，姚小龙，谢欣荣.网络虚拟实验室的设计与实现[J].计算机工程，2004；30(2)：185-186.

[7]李仁发，周祖德等.虚拟实验室网络体系结构研究[J].系统仿真学报，2002，14(3)：359-362.