高校多媒体网络实验室的设计与建设

李志成

（运城学院工科实验实训中心，山西 运城 044000）

0 引言

随着互联网技术的进步，大数据、物联网、云计算等技术快速发展，为我国各行业发展带来了新的发展机遇，成为科技发展的重要驱动力。随着互联网技术的发展，信息化技术的应用也逐步覆盖高校各专业。培养创新型、实践型人才，逐渐成为高校人才培养的重要目标。此外，近两年，疫情也不断冲击着高校的线下教学，使高校不得不探索开展网络教学。因此，多媒体网络实验室作为高校师生教学、科研的重要场所，其建设、发展也成为当前高校研究的重要问题。对此，本文围绕高校多媒体网络实验室的设计与建设，具体分析高校师生对多媒体网络实验室的功能需求，并以此为依据，提出高校多媒体网络实验室的建设思路，为高校多媒体网络实验室建设提供参考依据。

1 多媒体网络实验室系统概述

多媒体网络实验室是以开放式实验教学以及高效管理为主体和依托，集门禁考勤、实验设备管理、网络控制系统、数字视频监控系统以及网络课程预约与教学管理系统为一体，兼具网络实验、研究试验、多媒体演示、课程教学及智能管理等功能的专业实验室[1]。整个系统分为管理系统与实验教学系统两大部分。管理系统主要对进出实验室的人员、实验仪器及数据进行维护与管理，实验教学系统则为研究者提供教学平台、软件研究开发平台等操作平台。此外，多媒体网络实验室终端系统可连接移动网络，通过无线网络与服务器进行文件传输，便于师生进行研究。

2 多媒体网络实验室功能需求分析

2.1 网络实验功能

高校一些专业的本科生和研究生在学习过程中需要进行一些实验，离不开多媒体网络实验室的帮助。例如，计算机网络、计算机软件、计算机应用技术等课程是高校计算机专业的核心课程，理论知识点较多、实践操作具有一定难度，加之近年来物联网、大数据、云计算等新兴网络技术的出现，促使计算机网络教学不断与时俱进，由此提高了课程教学的难度[2]。为帮助学生深入理解并掌握计算机网络原理及操作，高校需开设辅助性实验课程，构建多媒体网络实验室，为学生提供真实的网络学习环境。

2.2 研究实验功能

近年来，随着网络技术的发展，除了基础的计算机实验研究外，一些高校还肩负着高端的计算机科研任务，如智能处理技术研究、信息技术处理研究，需要更专业的实验设备。因此，高校除了一些基础课程需要依托多媒体网络实验室外，计算机专业、软件开发等研究更离不开先进的实验设备。因此，高校构建多媒体网络实验室时，需要配备先进的网络设备，不仅满足基础实验研究，更要满足高校的高层次研究实验，为一些有深度、有难度的研究与实验如视频并发处理测试、网络存储实验、网络软件测试等提供物质基础支持[3]。

2.3 多媒体演示功能

高校多媒体网络实验室不仅需要承担高校计算机实验任务，还需要承担计算机专业与非计算机专业的与计算机相关的课程教学任务。因此，实验室内需要安装教学所需的投影仪、交换机、远程访问单元网络设备等相关的多媒体设备，软件方面则可以安装远程操控网络操作讲解系统，方便教师在实验室授课，进而帮助学生理解。

3 多媒体网络实验室的总体建设思路

随着互联网技术的发展，云计算、物联网、大数据等技术也积极与传统行业相融合，促进传统行业不断探索创新改革。鉴于此，以互联网技术为基础，围绕网络实验室的建设与管理，所构建的多媒体网络实验室如图1 所示，总体包括实验室管理、远程交互以及数据共享三大功能平台，相互配合，共同满足实验室使用人员的需求。

图1 多媒体网络实验室整体框图

3.1 实验室管理平台设计

实验室管理平台的构建是多媒体网络实验室建设的基础。实验室网络管理平台的建设既要包括对设备安全的管理，也要包括对使用人员的管理。实验室整体建设架构从上到下包括三层，第一层为系统平台，主要依托云计算产品搭建实验室实训平台，针对当前的一些云产品，结合实验室建设进行二次开发，便于师生使用[4]。第二层主要是资源系统，在系统平台基础上建设虚拟桌面、服务器虚拟化等，将其应用于每间实验室的计算机中。实验室管理者根据实验要求、教学及管理需求为计算机安装相应的软件系统，满足高校师生的实验、教学需求[5]。第三层是连接系统与用户的直接连接口。多媒体实验室提供远程桌面连接、Web、VNC 等多种连接形式，方便用户使用不同设备进行访问，也方便实验室管理员利用远程及移动客户端对实验室进行日常的管理与维护。

3.2 实验室远程交互平台设计

为打破时间与空间的局限性，使高校师生能够随时访问与交流，实验室可以设计远程交互平台。如图2 所示，远程多媒体网络实验平台架构包括4部分，分别是学生端、嵌入式设备、服务器以及教师端。进行设计时，需要分别设计学生端平台、教室端平台以及数据库平台。

图2 远程多媒体网络实验平台架构

学生端软件主要进行实验操作，其平台设计可以使用VS2005 以及Adobe Flash Builder4.6 工具，前者负责开发后台操作平台，通过C++程序语言，实现注册、登录、退出以及与教师端进行数据交换等功能；后者则采用Action Script 程序语言，对界面进行美化、显示后台数据、搜索数据库信息等[6]。

教师端平台设计与学生端平台设计大体相仿，同样包括VS2005 以及Adobe Flash Builder4.6 工具。如图3 所示，教师端软件设计包括7 大模块。教师登陆平台服务器后，可以到实验管理模块查看由学生端发送过来的相关实验信息，并可以对其实验数据进行编辑管理，通过视频监控模块，可以随时查看学生端的登录状态，同时，教师可以通过班级管理模块查看学生个人信息，并在课程结束后到成绩显示模块对学生进行打分。

图3 教师端软件模块

此外，远程交互平台的构建离不开数据库的设计。远程网络实验平台数据库可以采用关联数据库管理系统MySQL，将不同的数据储存于不同的表内[7]。多媒体网络实验室远程交互平台中，基于客户端与服务器连接使用理念，将FLEX 工具与MySQL 数据库连接，以此对数据库进行访问操作，并下载asSQL-Beta2.8.swc 作为连接驱动，通过用户名以及登录密码获取授权后，对平台数据库进行访问、编辑[8]。

3.3 实验数据共享平台设计

一方面，高校中的一些实验操作复杂，实验研究难度较大，一个人难以独立完成实验，往往需要通过团队分工合作共同完成。分工合作完成实验的过程中，实验组的各成员需要对彼此的实验数据进行共享。另一方面，随着信息化教育的发展，教学资源的共享为教师教学提供了更多便利。基于此，多媒体网络实验室的建设应加快探索设计数据共享平台，为高校师生的教科研活动提供一个全面、广泛并可以随时编辑、更新、共享的数据中心。数据共享平台包括实验测试、综合信息、专业数据库、重要链接及教学资源等多个方面[9]。数据共享平台的构建可以利用Hadoop 以及HBase 云计算平台，在此基础上加入数据管理系统，对分布式的结构化数据和非结构化数据实行统一管理[10]。使用者使用账户密码登录后，可以在实验测试部分查找自己正在参与的实验数据，同时也需要将自己所进行的实验测试结果上传至数据共享平台，完整记录实验步骤、实验结果等，方便同组人员共同查阅并进行讨论。

4 结语

随着互联网技术的发展，多媒体网络实验室建设既面临挑战，也迎来机遇。未来，高校需重视多媒体网络实验室的建设，加强实验室建设与管理，为高校教学科研工作奠定基础，提高高校教学质量。