校园远程网络实验室的设计与实现

曾东波

摘 要：随着科学技术的发展，网络实验室已经成为高职院校开展教学活动的重要手段。文章从目前我国高职院校对网络实验室的需求出发，设计出基于Web的远程网络实验室。

关键词：高职院校;远程网络实验室;Web技术;教学活动

中图分类号：TP391           文献标识码：A                文章编号：2095-1302（2015）09-0-02

0  引  言

实验室教学是教学活动重要的组成部分，实验室教学给学生提供了实践机会，培养了学生的动手能力，激发了学生的创造性思维，并在实验中加强了学生对知识的理解，是实现教学目标的重要途径。传统的实验教学主要在学校的实验室进行，易受到时间和空间限制，设备利用率不高，这些问题给实验教学的发展带来了严重阻碍，同时，与外界交流的局限性，也在一定程度上削弱了学生对知识的理解能力。

1  远程网络实验室概述

传统网络实验室已经不能满足目前的实验教学要求，随着计算机技术的不断发展，远程网络实验室凭借其突破时间、空间限制，在高职院校实验教学中得到广泛使用。远程网络实验室依靠的是实际设备，用户对其进行远程操作，通过数据传输，实际设备接收到操作命令后，即可运行，全部数据的获取都是在真实状况下完成的。

远程网络实验室的优点主要体现在以下几个方面：（1）与传统网络实验室相比，远程网络实验室打破了时间和空间限制。远程控制实验的条件下，无论何时何地，用户都可以通过网络开展实验活动，因此，对于学生来说，能够合理的对自己的学习计划作出安排，提高了学习效率和学习质量。（2）远程网络实验室使学生获得的感受更加真实。远程网络实验室借助的是真实设备，因此，能够使用户获得真实感受，尤其是视频会议和网上摄像机进行多媒体的信息反馈技术，这种感觉将会更加真实。（3）实验室资源得到了充分利用。远程网络实验室控制的设备对象，往往比较昂贵，对于高职院校来说，一旦有大量学生需要开展实验活动时，大量购买设备是不现实的。而远程网路实验室实现了学生的自行安排学习计划，即使是在其它学校和实验室，也可以实现设备共享。该技术的实现，不仅节省了学校购买设备的资金，且便于对设备的管理和维护。

2  基于Web的远程网络实验室系统设计与实现

2.1  设计要求

2.1.1  实验预定

通过预定，一方面管理人员的负担得以减轻;另一方面，一旦出现多个班级需要实验，可以进行合理安排，保证每一个班级都能平等进行实验，避免了重复使用实验室的问题。

2.1.2  实验指导

实验是以设备为基础进行的，同时，设备也是实验教学的重要内容。为了避免学生的不当使用给设备造成破坏以及保证实验的顺利进行，实验之前，教师应当向学生介绍设备的远程访问方法、注意事项、拓扑结构等。

2.1.3  实验交流

学生在进行实验的时候经常遇到这样或那样的问题，这时就需要他人帮助解决，同时，自己掌握的经验方法也希望与他人进行分享，这时就需要搭建一个交流平台，使学生与学生、学生与教师之间实现无障碍交流。

2.1.4  拓扑结构搭建

需要搭建一个能满足大部分操作的拓扑结构，能够使学生在进行实验操作进行学习时，实现个性化设计。

2.1.5  系统指导

系统指导的目的就是能使学生更好地掌握系统的使用。

2.1.6  设备控制

保证用户能够对设备进行实际控制。

2.1.7  远程用户认证

针对远程用户设置，确保其能够可靠的开展实验操作。

2.2  系统功能和结构

在实验教学中，最为常用的就是基于Web的网络实验室系统。该系统主要由实验、科研服务、前台用户系统、后台实验室管理系统和用户认证子系统组成。

后台管理子系统的功能有：管理员登陆;查看用户日志;用户使用信息、对用户预定情况进行审批，预定认证管理;计费管理，按照用户使用时间的不同进行管理，比如可实现以半小时为单位进行计费;用户管理，可将大批用户通过手工添加的方式使其加入进来，即使是在人数较多的情况下，也能够使用，并且还可以对用户类别进行划分，比如学生、教师、其他人员等;密码管理，如果用户忘记了自己的密码，系统就可对其密码进行复位，并将消息发送到用户之前登记的邮箱当中。

认证子系统：当远程用户登录系统时，为了保护用户的信息安全，会在登录环节开启加密认证，这样非法人员将无法登录用户系统，远程网络实验室也得到了高效利用。

前台用户子系统：用户注册，通过预定实验室完成实验，用户还可以对自己的资料进行修改，如：登录名、邮箱、密码等。

3  系统设计和实现

3.1  访问服务器设置

系统通过校园网和太网线相连，对服务器进行访问，为远程网络试验设备提供了外部配置服务，通过异步串口线联到整套设备的控制台端口，反向控制的实现由telnet完成。

3.2  认证服务器配置

认证系统的主要功能就是在用户登录时，对其身份进行识别，用户成功登陆系统后，获取实验，系统开始进行计费。认证系统主要由网络接入服务器、用户数据库、认证服务器和计费服务器等组成的。本系统是在RADIUS协议的基础上实现的，朗讯公司的RADIUS属于客户/服务器安全协议，目前，已经成为正式协议标准，由于其自身的优势，已经逐渐得到网络设备制造商的广泛认可，能够实现授权、验证和计费，是远程网络实验室建立的最佳选择。该协议下，可以对用户认证、服务选择、口令加密、呼叫计费等实现集中管理。如果在服务器上运行该协议的客户端，其客户端就可以对用户信息进行打包，然后发送到服务器上，此时服务器就会根据不同指令进行处理。

3.3  后台数据库设计

远程的网络实验室，涉及到的基本数据项、数据结构，主要包括以下几项：

（1）用户表：属于基本数据项，包含用户名，密码，联系方式，通信地址，邮箱，在读情况，用户积分，帐户余额等。

（2）交费表：基本包含用户名，交费时间及金额。

（3）预定表：用户名，预定时间和情况，设备编号。

（4）实验安排表：设备编号，安排时间及时长。

（5）用户日志：用户名，登录和退出时间。

一般可以通过MySQL建立相应的数据表和数据库，然后建立ODBC数据源，数据源的目的就是获取数据，从而做出安排。

4  结  语

近年来，计算机技术得到了快速发展，以计算机为基础的教学软件、教学系统在高职院校得到了广泛使用。远程网络实验室不仅打破了传统实验教学时间和空间的限制，设备管理人员的工作效率也得以提高，远程网络实验室得到了高职院校的青睐，相信在不久的将来，随着技术的不断完善，一定会更好地服务于高职院校实验教学。

参考文献

[1]何怀文.陈子醉.肖涛.高校远程开放网络实验室的研究与实践[J].试验科学与技术，2013，11（6）：214-217.

[2]赵会洋.远程虚拟网络实验室的关键技术研究[J]. 电脑知识与技术，2013（3）：487-490.