基于虚拟网络技术构建示范中心管理系统

马伟文， 朱能武， 银玉容， 张建功

(华南理工大学 环境与能源学院，广东 广州 510006)



基于虚拟网络技术构建示范中心管理系统

马伟文， 朱能武， 银玉容， 张建功

(华南理工大学 环境与能源学院，广东 广州 510006)

在论述高校实验教学示范中心建设意义及任务的基础上，分析其管理体制及运行机制。然后根据虚拟网络技术的特点，提出利用此技术构建中心管理系统，并重点论述了普通仪器与实验室借用及贵重仪器使用预约的设计。系统运行后，提高了中心的管理效率，积极支持了各类实践活动的开展，提升了用户的满意度，对中心开放性、共享性、创新性、辐射性、示范性的实现提供了基础。

虚拟网络技术； 实验教学示范中心； 管理系统

0 引 言

教育部“质量工程”和“教育发展纲要”都把培养大学生的“创新精神和实践能力”作为主要任务。相对于理论教学，实践教学更具有直观性、实践性、综合性和创新性，是培养学生实践能力和创新精神的重要途径，有理论教学不可替代的作用[1-4]。在此背景下，各校的实验教学中心承担越来越多的任务[5-6]，在承担基本教学任务基础上，还要承担学生各类课外实践活动，包括挑战杯、各级大学生实验创新计划、大学生创新创业大赛、南网杯、学校学生研究计划、百步梯、新之地企业实践创新项目、溢达企业环保宣教项目等，几乎承担了70%～80%的实践教学任务。然而，在实验室人员少而且编制几乎不可能增加的情况下，如何按期保质完成众多任务，维持实验教学中心的正常运行，是实验教学中心急需解决的问题[7-8]。

1 虚拟网络技术的特点

利用网络技术，构建中心网站，可以有效改善管理方法，大幅度提高管理效率[9]。然而，把中心网站挂靠在学校或其他外部网站上，其网络速度与稳定性得不到保证，学生也难于快速打开各类实验教学及虚拟仿真视频资源，仪器的预约与使用记录等也难于实现。通过传统的方法，购置服务器及相关网络设备，因费用太高及独立网站的申请麻烦而难于开展。虚拟网络技术在不改动网络物理链接的情况下，可以任意将工作站在工作组之间或子网之间移动，工作站组成逻辑工作组或虚拟子网，提高信息系统的运作性能，均衡网络数据流量，合理利用硬件及信息资源。虚拟网络技术具有高效简化能力，其设备要求低(一台普通的电脑即可作为服务器使用)，减少了传统网络专用线路的铺设，网内数据传输速度快，安全性与稳定性高，而且还具有良好的扩容性能，是构建企业、高校等单位内部网络的最佳选择[10-13]。

2 中心管理系统的设计及功能

2.1 系统的基本设计与功能

教育部实验教学示范中心网上体系建设主要内容包括:首页，中心概况，实验教学，实验队伍，体制管理，设备环境，中心特色，教学成果，评价规划，教学录像，选课系统[10]。依据这一基本内容，中心设计的网上系统包括：首页(中心风貌、通知公告、相关链接、培训信息、成果上传、普通仪器借用、实验室借用、贵重仪器使用预约)，中心介绍(中心概况、中心主任、师资队伍、简介视频)，管理体制(学校规章制度、中心管理体制、中心规章制度)，设备环境(主要教学仪器设备、精密贵重仪器、实验室布局、环境与安全)，实验教学(教学理论与体系、教学方法与手段、教学课程与内容、教学经典案例、实验教材与讲义、模拟仿真实验、通用实验操作视频)，教研成果(教研项目、教材编著、教研论文、学生成果)，特色辐射(中心特色、成果辐射、会议交流)，联系我们(联系方式、线上留言)。

通过管理系统网页的设计，可以完整地展示实验教学中心的所有工作内容与成果，实现了无纸化办公，在线即时管理，提高了管理效率。系统在账户上设置四级：第一级为“超管”，可以注册管理人员、教师、学生三类账户，并可以查看及修改网页的所有内容与数据；第二级为“管理人员”，即为实验室的老师，此类账户可以注册教师、学生二类账户，可以添加自己所管理的常规仪器及贵重仪器给予学生借用与使用，并审核所有申请，也可以查看所有数据，但不能删除；第三级为“教师”，可以核实名下学生的申请，并查看名下所有学生借用常规仪器与使用贵重仪器的记录及费用；第四级为“学生”，只能上传成果(文章、专利、各类奖等)，借用常规仪器与实验室，预约使用贵重仪器。学生在注册账户时，必须得到一名教师的同意并挂在其名下。系统网页大部分的内容与其他实验中心的没有太大的差别，但在“普通仪器借用、实验室借用、贵重仪器使用预约”3个板块进行了针对性的设计。

2.2 普通仪器与实验室借用板块设计与功能

普通仪器是指体积较小、重量不大、可搬动的仪器设备，如噪声仪、电导率、浊度仪、pH计、甲醛测定仪等。学生进行各类课程实践及课外创新活动时，需要借用此类仪器。

学生进入“普通仪器借用”板块后，可以查看仪器借用制度、价格和对应的管理人员，然后选择需借仪器及数量并提交申请，等导师核实和管理人员审核完成后，便可打印申请表，交对应管理人员，借出仪器。仪器使用完后，交回给对应管理人员，由管理人员在系统上输入归还时间，系统自动生成借用记录与费用。

学生通过“实验室布局”可以看到各实验室的功能并借用相应实验室，如学生想测水样的一些指标，可以借用“环境监测实验室”，借用流程与普通仪器借用一样。学生在借用实验室时，注明使用内容、所用仪器及药剂、使用时间等。

2.3 贵重仪器使用预约板块设计与功能

针对贵重仪器的管理，有很多学者积极探讨了仪器共享平台、管理机制和网络管理系统的建设[14]。管理贵重仪器有几点困难：①因安全需要，仪器电脑不直接联网(若电脑中毒，重装系统是非常麻烦的事情，它可能需要再次调试仪器)，造成难于通过普通网络技术管理仪器。若不利用网络，则不能实现账户管理及在线监控。②因安全需要，不能使用U盘之类的拷贝数据，只能用光盘刻录或手写记录数据。

目前，通过监控电源的方式来管理贵重仪器的技术也有应用。此方法利用带有无线信号发射与接收的装置来控制仪器电源，实现账户管理与在线监控。但此法的不足有，①分析数据仍然无法实现在线传送；②账户登陆后，即认为使用仪器，若有些学生只为找回旧数据，没有使用仪器也被记录，产生费用；③可以通过更换电源线的方式，逃避监控。此外，此种技术，硬件费用太高，安装也麻烦。

为了解决上述问题，系统采用飞鱼路由器的网上行为管理，可以限制电脑只能通过IP访问中心网站，并进行数据交换，但不能与外网进行数据交换，有效地保证了本虚拟网络的安全。仪器电脑利用无线网卡与飞鱼路由器连接，一个路由器可以解决2～3个大实验室的仪器电脑联网问题，不需要再接网线，大大降低了硬件与安装费用。仪器电脑可以与中心网站(中心网络所在的服务器可以与外网连接，并用安全软件和硬件进行保护)进行数据交换，也就可以把分析数据上传到主机，即实现云存储[15]。然后学生在外网通过登陆中心网站下载分析数据，实现了无纸化记录。

此外，为了实现查找旧数据，不使用仪器不产生费用的目的，系统在每台仪器电脑上安装一个软件运行监控程序，每隔5 s监测仪器软件有无运行，并发送信号给系统。

学生通过预约(预约流程与普通仪器借用一样)，然后用账户登陆(若不登陆，电脑屏幕被锁，无法进入桌面)，系统记录使用者相关信息，再后打开软件，系统记录使用开始时间。用完仪器，关闭软件时，系统记录使用结束时间，并计算费用(见图1)。最后学生关闭电脑与仪器。

图1 系统仪器管理软件计费界面

3 建设成效

中心通过虚拟网络技术构建实验教学示范中心管理系统(集成了实验室信息管理系统、仪器设备管理系统等)，建立了一个各类信息有机连接的管理平台，实现了各种教学资源和信息的整合和高度共享。

系统运行1年来，经过不断完善修改已初步显现出平台的良好作用和效果。师生通过系统进行实验室与仪器的预约使用，开展各项实践活动，对系统的服务质量均反映良好，网站访问速度快，各类管理流程科学，系统故障低。

中心实验室管理人员，通过平台实现了基本无纸化办公，随时采集中心各项工作数据，提升了管理效率，提高了中心实验室及各类仪器的使用率。

4 结 语

通过虚拟网络技术构建实验教学示范中心管理系统，造价低，构建简单，安全性高，系统稳定性好，数据传输速度快，是中小型实验中心管理系统的最佳选择。此外，因虚拟网络技术具有良好的扩容性能，可以在系统设置短信或微信通知功能，让使用者及相关人员及时了解使用情况。

构建此系统后，实现了明细化管理，不同管理人员管理的仪器设备与实验室一目了然，各类数据统计方便，为实现了实验教学示范中心的开放性、共享性、创新性、辐射性、示范性提供了良好的基础。

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Management System of Demonstration Center Based on Virtual Technology

MAWei-wen,ZHUNeng-wu,YINYu-rong，ZHANGJian-gong

(College of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)

This paper expounds the significance and mission of experimental teaching demonstration center, and analyzes the difficulty of operation management mechanism. According to the characteristics of virtual network technology, we designed the central management system, and discussed the design of the common instruments and laboratory borrowing and the bespeak of the precious instruments emphatically. After the system runs, it improves the management efficiency of the center, actively supports all kinds of practice activities, enhances the user's satisfaction, and provides the foundation for the implement of the center’s openness, sharing, innovation, radiation and demonstration.

virtual network technology; experimental teaching demonstration center; management system

2015-03-08

马伟文(1982-)，男，广东梅州人，硕士，实验师，研究方向为环境类专业实验教学、实验技术与实验室管理。

Tel.：020-39380599，13632310190；E-mail：wwma@scut.edu.cn

TP 391；G 642.0

A

1006-7167(2016)01-0132-03