医学院校计算机教学实验室信息化建设的实践与探讨

刘文艳，潘 清，杜 菁，王 珂，翟阳阳，沙 飞，田 新

首都医科大学生物医学工程学院，北京 100069

·理论探索与实践·

医学院校计算机教学实验室信息化建设的实践与探讨

刘文艳，潘 清，杜 菁，王 珂，翟阳阳，沙 飞，田 新

首都医科大学生物医学工程学院，北京 100069

信息化建设是教学实验室建设的主要内容之一，对实验教学方法与实验室管理手段改革起着推动作用。文章结合首都医科大学计算机实验室实际情况，总结了近年来在信息化建设实践中所取得的初步成果，并对未来信息化建设进行了深入探讨；提出了搭建实验室信息化管理平台的设想，针对关键问题进行了讨论，提出相应的解决方案。

信息化建设；实验教学；实验室管理

首都医科大学计算机教学实验室（以下简称实验室）是面向全校的公共实验室，其主要任务是为全校各学院计算机实验教学提供技术平台和服务保障［1］，上机学生包括研究生、本科生和夜大生，平均每年开设课程30余门，上机人机学时数20余万。此外，还要为计划外教学实验提供技术服务。实验室不仅是完成教学任务的场所，还是培养学生实践能力和创新能力的场所，对学生能力的提高十分重要。

随着信息时代的到来，高校实验室信息化建设也被提到了议事日程。教育部早在2005年就提出要建立网络化的实验教学和实验室管理信息平台，实现网上辅助教学和网络化、智能化管理模式［2-4］。据此，首都医科大学增加了实验室软硬件设施的资金投入，加快了实验室信息化建设的步伐［5-6］。只有充分利用信息化理念和手段，才能更好地营造培养学生实践和创新能力的良好环境，有效地提高实验室管理和设备使用效率［7-8］。

1 实验室信息化建设的初步实践

近年来，根据学校的发展需要和整体规划，实验室经过搬迁和改造，解决了原有机房使用面积紧张和管理不便的问题。同时，完成了设备的添加和更新工作，实验室新增计算机40%，淘汰了旧计算机，升级了硬盘保护卡，重新搭建了实验教学平台，添加了多媒体音频功放系统，升级了多媒体电子教室软件；添加了交换机、服务器和实验室监控系统。与此同时，实验室的信息化建设也在稳步向前推进，使实验教学不断向数字化、多媒体化、网络化、虚拟化和智能化方向发展［9］。

1.1 局域网实现信息传递

实验室搬迁后，实验用计算机数量增加到500多台，为了便于管理，每台计算机都需要设置固定IP地址，而学校的IP地址资源非常有限，因此实验室采用了私有IP地址配置方式，并配置B类子网掩码255.255.252.0，将实验用计算机组成一个对等局域网，方便访问校园网和互联网，为实验室信息化建设奠定了基础。同时，完成了交换机添加和升级工作，使网速得到大幅提升，实现了千兆网速到桌面，不仅给实验教学带来了方便，也加快了硬盘保护卡对计算机系统维护的速度。

1.2 应用电子教室提高教学效果

电子教室软件是一种运行在局域网内的多媒体教学平台，它是一种新型的计算机教学模式［10-11］。将此软件引入实验教学，教师可以利用屏幕广播功能，将课件以窗口的形式在学生机上演示，学生可以边学边练，还可以向教师提问；另外，其学生演示功能可让学生将自己做的内容展示给全班学生；文件分发和作业提交功能方便教师下发课程素材和收取随堂作业；电子签到功能替代传统的点名方式，可快速完成当堂考勤记录，既丰富了课程内容，又提高了教学效果。

为了满足大班上课的要求，实验室对交换机网络拓扑结构进行了改进，通过对交换机端口连线的转换操作，以保证在电子教室软件端启用多频道功能时，快速进入双机房联合使用状态。

1.3 利用BB平台拓展学习内容

Blackboard（简称BB）平台是一个被高校广泛采用的网络教学平台，它弥补了传统课堂教学的不足，能跨越时间和空间的限制，给学生提供更全面的知识［12-13］。为了促进教学改革，学校也在积极推广并使用BB平台，此平台具备课程的教学大纲、教学课件、在线学习和师生互动等功能。实验室技术人员参与在线学习内容的制作，以图文画册的形式编写了计算机基础课程拓展课件，用视频的方式录制了计算机硬件组装过程教学课件，将这些学习内容放在BB平台上，便于学生学习和操作。

由于BB平台对不同的浏览器会出现一些不兼容问题，为此实验室专门安装了Firefox、Chrome两个浏览器和quicktime、flash、jre等插件，以保证BB平台的正常使用。

1.4 采用虚拟机技术助力自主学习

虚拟仿真实验教学也是信息化建设的一项重要内容［4］，实验室根据计算机专业的实验课程特点，借助硬盘保护卡特有的功能在实验用计算机中创建专门分区，利用虚拟机技术（采用VMware Workstation软件）搭建了虚实融合的计算机实验教学平台。在该平台中，安装了多个不同版本的Windows操作系统，并通过仿真设置使虚拟机内各操作系统之间、虚拟机与宿主机之间实现网络通信。

通过使用该平台，使原来受限于硬盘保护卡而不能完成的实验操作，现在能够顺利进行；使原来需要多台计算机才能实现的网络通信类操作，在一台计算机上就能完成；学生还能够根据自己的学习需要，安装不同的操作系统和不同的应用软件，或自主设计实验内容；一次实验课没有做完的实验，可以通过迁移虚拟机文件的方式，将实验过程保存起来，待下一次实验课再继续完成。虚拟机技术在实验教学中的应用，为实验教学提供了便利，提高了实验室设备的使用效率，也给学生自主学习创造了良好的环境［14］。

1.5 搭建FTP服务器方便文件存储

在实验教学过程中，师生经常需要进行文件存储和访问。出于安全考虑，实验室计算机上的硬盘保护卡，制约了临时文件在硬盘中的存储；U盘存储容易感染病毒、损坏或丢失；e-mail邮箱上传文件大小又受到限制。针对这种情况，实验室通过使用FTP服务器软件Serv-U，在实验室高性能服务器上搭建了FTP服务器，解决了实验教学中师生文件存储和访问的难题。

1.6 借助机考软件推广无纸化考试

实验室局域网安全、稳定、传输速度快，在这种网络环境下进行无纸化考试已经成为可能。TCExam在线考试系统是基于B／S架构模式的开源软件，通过安装Linux操作系统和MySQL数据库来支持其运行。实验室技术人员事先制定了试题导入的规范化格式，并编写部分试题进行测试，测试成功后，进行了大规模试题导入。由于该考试系统涵盖出题、考试、管理和阅卷等功能，简化了考试流程，非常适合一般性的随堂或阶段性测验［15］。目前，考试系统已在夜大生考试中使用，取得了很好的效果。

另一机考系统CCTR-E是基于C／S架构模式，其功能强、管理更严谨，适用于各种考试。通过安装Windows Server 2008操作系统和SQL Server 2008数据库来支持其运行，目前正处在调试和摸索运行阶段，即将为更多的课程创造无纸化考试环境。

总之，实验室信息化建设渗透到教学的每一个环节，它不仅仅局限在资金投入和设备购置这些基础设施建设上，而是需要从管理理念、教学方法、技术实施等多方面入手，不断去进行改变和提高［16］。

2 实验室信息化建设的深入探索

实验室信息化建设不能一蹴而就，需要系统地进行规划，并有条不紊地去实施［17］。前期的实验室信息化建设，在辅助实验教学方面取得了一定成效，弥补了传统教学方式和手段的不足，给教学带来了许多便利，但这仅仅是实验室信息化建设的一小部分，还有很多与实验室自身相关的工作需要解决。

由于实验室扩大、机器设备增加和实验学时数增长，使得实验室各项日常管理工作倍增。面对实验课排课管理、学时统计、设备申报与管理、实验室开放管理等错综繁杂的工作，如何提高工作效率，是下一步亟待解决的问题。

只有突破传统管理模式的束缚，创建适合本实验室工作需要的信息化管理模式，才能有效地改变目前实验室管理工作的现状。

搭建一个实验室信息化管理的平台，即计算机实验室实验教学管理服务平台（以下简称管理平台），将实验室各项日常管理工作进行功能模块化，借助计算机网络技术、数据库技术等现代化技术手段，实现实验室各项工作的信息化管理。

2.1 管理平台主体框架的构思

经过对实验室各项日常管理工作的认真分析，最终将工作内容归纳为：“基础信息”“教学信息”“安全管理”“设备管理”“实验教学管理”“其他日常管理”和“个人中心”共7个模块。每个模块又细化为若干子模块，功能模块如图1所示。登录管理平台的人员身份主要分为学生、教师和实验室技术人员。前二者主要访问的模块与实验教学相关，而后者身兼实验指导和实验室管理双重任务，因此，所有模块均可访问。

图1 管理平台功能模块图

2.2 各模块功能的初步设计

①“基础信息”模块，面向所有人。此模块发布实验室的各项规章制度，介绍实验室基本情况和实验室人员组成情况，讲解实验室的整体布局、各机房实验设备和环境设施的配备及教学设备和软件的使用说明。

②“教学信息”模块，面向所有人。此模块介绍实验室开设的主要课程，动态显示每学期各个机房实验课程安排和计划外教学任务（如第二课堂、教师培训，等）安排。

③“安全管理”模块，面向所有人。此模块公布消防安全管理须知，显示实验室内灭火器材摆放位置示意图和应急疏散路线示意图，讲解灭火器使用方法和消防安全知识。

④“设备管理”模块，面向实验室技术人员。此模块包括设备的申报、批复和执行进度的查询；设备入库、维修、报废的登记和统计等功能。

⑤“实验教学管理”模块，面向实验室技术人员。通过此模块完成每学期实验课的排课工作，并根据不同需要，随时对课表内容进行调整，每学期通过管理平台自动生成实验室实验项目开出情况统计表。

⑥“其他日常管理”模块，面向实验室技术人员。此模块由五个子模块组成，其中包括：开放实验室管理、实验室内部管理、技术资料管理、勤工助学管理和失物招领管理。通过此模块将日常管理工作中一些分散性的事务集中在一起统一进行管理，可解决纸质记录不易查询、统计和保存带来的困扰。

⑦“个人中心”模块，此模块根据登录人员的身份，进入相关界面。如学生登录后，可查询自己本学期实验课程的安排、可预约实验机位，等；教师和技术人员登录，可查看自己该学期的实验授课安排，等。

2.3 需要着重解决的问题

2.3.1 师生应尽快了解实验室 每学期都会有新来实验室上机的学生，他们需要熟悉机房位置；对新来授课教师需要了解教辅设备和软件的使用方法；另外让师生了解实验室规章制度、方便教师预约空闲机房等，这些都可以通过管理平台的“机房信息”“教学信息”和“安全管理”三个模块来实现，使师生做到心中有数，可减少实验室技术人员的重复性工作。

2.3.2 管理信息数据的一致性 实验室工作有时需要分工完成，特别是在设备申报、登记和维护过程中，由于是不同教师负责，导致记录的设备数据不同步，给后期的数据统计、分析和预测带来困难。利用管理平台可以对数据进行统一管理，既省时，又能保证数据的可靠性和一致性。

2.3.3 合理并快速排课 实验排课主要来自于三个上级教学主管部门：教务处、研究生院和成人教育学院。由于这三个部门排课时相互不沟通，各自的上课时间又不完全一致，最终实验室汇总的课表不可避免地会出现一些问题。如机房冲突、上课时间部分叠加、上课人数与机房机器数不相匹配，等。这时，需要实验室技术人员同三个部门反复核实与协调。因此，根据实验排课的复杂性和特殊性，必须研究并确定一种适合实验室的排课算法，从而实现高效智能排课，减轻实验室技术人员的工作量，也能为后续教师备课、加课或学生自主上机学习提供保障［18］。

虽然实验室信息化管理平台的搭建还在起步阶段，但能够预测该平台建成后，将会使实验室日常管理工作更加规范、便捷。通过信息互通和资源共享，对提高实验室管理质量和实验设备的利用率起到很好的促进作用［19］。同时，实验室信息化管理平台的搭建也不是一成不变的，它需要不断的充实和完善。在管理平台上，如何加入校园一卡通，让它在设备管理方面发挥更大作用；如何启用更多的信息传输方式，如短信、微信，等，把信息快速推送到师生手边；如何与学校上级各职能网站建立信息交互接口，减少数据导入导出等操作，这些问题有待于不断思考和解决。

随着计算机技术在医学领域中的应用越来越广泛，学校计算机实验室作为培养医学创新人才熟练掌握计算机应用技能的重要场所之一，近几年，经过不断的努力和探索，计算机实验室信息化建设正朝着规范化和现代化的方向迈进，在增强教学效果和提高管理效率等方面发挥着重要作用，为培养医学类创新人才提供良好条件［20］。

［1］范雪松，路遥，丁万东.高校计算机实验室的特色化建设［J］.实验技术与管理，2016，33（1）：21-22，31

［2］李玉东，艾永乐，王晓卫，等.国家级实验教学示范中心网络信息化建设的探索［J］.实验室研究与探索，2014，33（7）：144-147

［3］倪晟，金炳尧，王瑾瑶.实验教学信息化体系建设的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2013，32（6）：117-120

［4］田曙坚，王岩，徐金荣.实验教学中心信息化建设的认识与探索［J］.实验室研究与探索，2010，29（9）：92-94

［5］路遥，范雪松，丁万东.高校实验室深入发展信息化建设的探索与实践［C］.北京：北京高教学会实验室工作研究会.2014年度学术年会论文集，2014：48-51

［6］陈祖新，孙跃，于晓伟.浅谈高校实验室信息化管理［J］.赤峰学院学报：自然科学版，2012，28（4）：219-221

［7］周艳荣，张玉莲，刘松平.高校实验室信息化建设的思考与实践［J］.中国电力教育，2011（32）：30-31

［8］陈颖，高东锋.基于高校的智能实验室建设与实施方案研究［J］.现代教育技术，2015，25（8）：88-92

［9］梁忠，周术诚.计算机实验室信息化建设方法研究［J］.福建农业大学学报：哲学社会科学版，2007，10（6）：106-108

［10］毛胜利.电子教室软件在实验教学中的应用与发展［J］.软件导报，2014，3（9）：198-199

［11］李育任.多媒体电子教室在计算机教学中的应用［J］.信息与电脑，2015（4）：97-98

［12］赵冬梅，尹伊，魏聪.网络教学与传统教学融合探究［J］.中国教育技术装备，2012，24（8）：21-23

［13］陈佩仪，邱华云，宋阳，等.Blackboard教学平台在中医护理学基础课程中的应用研究［J］.中医教育ECM，2013，32（2）：68-70

［14］潘清，李宁，刘文艳，等.基于虚实融合的计算机实验教学平台的搭建方法研究［J］.实验技术与管理，2015，32（5）：109-112

［15］记得忘记.开源在线考试系统TCExam［EB／OL］.http：／／blog.sina.com.cn／s／blog＿5e98ca2b010116rt.html，2012-04-27

［16］范雪松，路遥，丁万东.加快教育信息化建设与网络教育技术建设步伐［J］.实验技术与管理，2014，31（4）：174-176

［17］姜哲，包秋燕.基于B／S结构的实验室综合管理信息化平台建设［J］.实验室科学，2011，14（6）：270-272

［18］叶阳，顾国民，张旭东，等.实验室排课管理系统信息化建设［J］.教育教学论坛，2015，48（12）：11-12

［19］盛苏英，堵俊，吴晓.高校实验室信息化管理的研究与实践［J］.实验室研究与探索，2012，31（12）：184-187

［20］张楠.医学基础实验教学中心信息化的建设与成果评价［J］.实验技术与管理，2013，30（6）：84-87

Practice and exp loration of IT-based construction of com puter teaching laboratory atmedical colleges

Liu Wenyan，Pan Qing，Du Jing，Wang Ke，Zhai Yangyang，Sha Fei，Tian Xin
School of Biomedical Engineering，Capital Medical University，Beijing 100069，China

IT-based construction，one of themain contents of teaching laboratory construction，plays an important role in reform of experiment teaching methods and laboratory managementmethods.Based on the actual situation of computer labs in our university，this paper summarizes preliminary achievements in IT-based construction practice in recent years，and makes an in-depth exploration of future IT-based construction，proposes the idea of setting up the laboratory IT-basedmanagement platform.The key problems are discussed and corresponding solutions are presented.

IT-based construction；experiment teaching；laboratorymanagement

G434

：A

：1004-5287（2017）04-0357-04

：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201704001

首都医科大学校基金（2016JS03）

2017-03-16

刘文艳（1977-），女，北京人，主管技师，硕士，主要研究方向：计算机应用。

潘清（1962-），女，北京人，副主任技师，本科，主要研究方向：计算机应用。电话：13611040605；E-mail：jsjpq＠ccmu.edu.cn