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摘要：介绍了一种基于网络的实验教学及信息化管理平台的设计与实现。该平台改变了传统高校实验室管理手段，通过网络技术、计算机技术、数据库技术的应用，将实验教学活动的组织、开展与实验教学资源的配置、管理有机地联系起来，对于提高实验教学的组织能力，促进实验教学资源共享与配置具有借鉴意义。
关键词：实验室；信息化管理平台；实验教学资源
作者简介：姜华（1976-），男，满族，辽宁凤城人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，工程师；宋莹莹（1980-），女，黑龙江鸡西人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，工程师。（黑龙江 哈尔滨 150022）
基金项目：本文系黑龙江科技大学教学研究项目“电信学院实验室教学、管理综合平台的建设”的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0093-02
高校人才培养方案中明确指出，应突出培养本科生的创新精神和实践能力，按照培养高素质创新创业人才的要求构建各专业的实践教学体系，丰富实践教学内容，强化实践环节，将学生参与科研实践活动贯穿于专业教学的整个过程。加强在校本科生实践动手能力，有利于优化人才培养的层次结构，有利于本科教育人才培养模式的创新和多样化，有利于促进我国经济和社会的发展。
实践虽然重要，但作为实践环节重要组成部分的各高校实验室的教学管理现状却不容乐观，传统的实验教学模式与落后的实验室资源管理手段使得实验教学的组织和管理效率不高，实验资源无法得到有效共享与利用，出现了学生无法在实验之前充分了解实验室各项规章制度；学生实验时间的确认必须通过与实验教师反复联系确认后，由教师根据课程表手工填写，不方便且不可靠；实验设备状态无法准确及时公布，影响实验室开放；实验室各种材料的整理工作需要抽调部分教师手工完成等情况。
建设实验室教学管理平台可最大限度避免人力及各种设备资源的浪费，提高实验教学管理水平。通过实验室教学管理平台，学生与教师可以及时进行沟通，合理规划课程进度，有效利用实验室设备、资源；实验室的各种材料及时在平台上更新，既方便了学生对实验室各种规章制度的了解，也方便了学校对实验室运行状况及各种数据、材料的统计，实现了无纸化办公，既节省了大量人力物力又实现了绿色环保。黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验中心教师组经长期的工作总结，在2013年开发了高质量的实验教学及信息管理平台。
一、实验教学管理系统平台介绍
由于系统平台建设前，黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验教学管理主要采用传统的手工、纸张记录方式。各种实验规章、制度、实验设备参考材料或张贴上墙或以纸张的形式装订成册；学生的联系方式、课表的建立、设备的维修记录都是通过专用的记录本手工完成，这些实验相关基础材料容易遗失，且查找信息时十分不便。
因此，黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验教学管理系统平台建设的重点是实现网上选课、教学信息发布和仪器设备状态发布，并且实现实验中心各种规章制度等材料的公示，实验课程内容介绍、辅助使用教学内容下载等。其中，网上选课是将实验课程安排由原来的内容和时间相对固定的方式改变为灵活的网上预约方式，学生可以根据自己的时间安排情况，在网上预约时间来做实验。[1]在方便了学生的同时，也减轻了实验教师的管理工作量。
在详细分析了实验室工作的实际工作过程后，将平台结构分为七大模块，如图1所示。
1.实验室规章制度模块
实验室的规章制度涉及对实验室、实验教师、学生及实验设备安全使用等方面的规定、要求信息。将各种规章制度在平台公布，使学生在进入实验室进行实验之前，提前明确实验教师及学生自身的责任与义务、注意实验安全、防范意外发生，可以更好地保障实验的顺利进行。该模块分为四部分：实验室指导教师要求规定、专职实验技术人员岗位职责、学生实验室规则、设备使用损坏赔偿及事故处理制度。
2.实验教学任务模块
将本学期的实验教学任务以图块的形式全面展示出来，并自动将各任务下发到相应实验教师帐号的教学任务页面中，与手工分配操作相比可以避免出现遗漏，保障实验教学任务的合理分配。实验教学任务模块分为教学大纲、教学计划、教学项目卡管理三部分。通过这三部分，方便了学生对各项实验内容的要求、实验课程进程要求、实验项目数量等信息的获取。学生在实验之前参照实验要求，确定自己是否已掌握足够的理论知识，便于通过实验室开放模块合理安排自己的实验课程，根据自己的实际情况灵活安排自身的实验课程进度。
3.教学质量管理模块
教学质量管理涉及对学生实验成绩的评定，实验教师根据学生的实验预习情况、实验过程中的表现及学生在实验课后对实验中遇到的问题的思考、解答等方面，公开、公正地对学生进行分项评定给分。教学质量管理模块分为实验预习、课后思考题、实验过程评定、实验易错提示四部分。通过这四部分，学生可以提前对实验内容进行预习，实验过后对实验思考题进行回答等，实验教师可提前对实验过程中易发生的错误操作进行警示。
4.教学资源管理模块
教学资源管理模块将与实验内容相关的知识点的多媒体课件、实验所用设备的使用方法、实验可以采用的仿真软件等提供给学生。教学资源管理模块主要分为教学课件、实验指导两部分。通过这两部分内容，为学生理论知识的巩固、实验过程的预习等提供了生动的辅助教学功能。
5.实验室开放模块
实验室开放可以充分提高实验室资源的使用效率，学生自主对实验内容、时间进行选择，激发了学生做实验的兴趣，提高了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，并缓解了由于学校招生规模扩大对实验室造成的资源需求压力。实验室开放是一种崭新的教学模式，为此将与实验室开放相关的各项内容统一规划在此模块中，模块分为实验室开放项目、实验室开放安全管理、仪器设备开放管理三部分。通过此模块，学生可以提前预约开放性实验内容、时间、地点，并可以指定指导教师，教师审核通过后，通过该模块进行确认，则预约成功。 6.仪器设备管理模块
实验室的仪器设备绝大部分是通过政府采购、中央财政拨款购置的，许多实验室都由于设备信息不公开，存在仪器设备无计划购置、重复购置的问题。此外，由于实验室的管理体制不够健全、管理方法不够先进、仪器设备的购置和使用缺乏长期规划、仪器设备闲置、开放共享程度低、仪器设备管理人员流动等问题造成实验设备容易丢失、损坏等现象。
通过建设实验教学管理平台，将实验设备全部在网上公示，从采购环节开始到报废环节结束，每一环节都要准确标注设备状态及负责人员，可以确保国有资产不流失，实现谁损坏谁赔偿。将仪器设备的实时状况及时在网上显示出来，促进了仪器设备的合理使用、合理流动、资源共享，加强了仪器设备的管理，杜绝了设备闲置浪费、公物私化。该模块分为仪器设备管理制度、仪器设备查询、低值易耗品查询、设备报废、设备维修五部分。
7.用户中心模块
用户中心模块分为实验预约、实验课表、实验论坛三部分。通过此模块，学生对实验课程进行预约，实验教师对实验预约进行确认，同时利用论坛，学生可以将自己遇到的问题、困难与实验教师进行交流。
二、用户权限分级
系统平台的安全、稳定运行与系统平台用户的权限管理密切相关。系统管理员拥有系统平台的最高权限，负责系统平台的运行维护、平台框架的修改、各级别用户基本信息的录入、权限分配、实验课程信息设置等工作。[2]本系统平台不设置自行注册，由系统管理员通过学生、教师的一卡通信息统一对本院所有学生、教师进行注册，根据权限，系统平台用户分为四个级别：
1.浏览级
浏览级用户可以浏览平台上所有与实验室规章制度、实验设备状态、实验内容的相关内容及已经完成预约的实验课表等内容。
2.学生级
学生级用户通过登录界面可以进行实验预约申请及论坛登录。
3.教师级
教师级用户可以对学生实验预约申请进行审核，审核通过则预约成功，并可以增加实验课程，修改实验课程表。
4.管理级
管理级用户除具有教师管理权限外，还可以对平台的框架进行增加、删除、修改等操作。
三、系统平台的开发及数据库选择
黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验室教学管理系统平台，使用Microsoft Visual Studio作为开发平台，采用B/S模式，分为三层结构：前端客户机浏览器、Web服务器、后台数据库服务器。客户通过浏览器客户端发送HTTP协议向Web服务器发出请求，Web服务器接到客户所发请求后把请求交给后台数据库服务器，后台数据库服务器对请求进行验证，验证通过后将处理结果以HTML格式返回给客户机浏览器。采用B/S三层体系结构，客户端无需安装任何程序，既减轻了客户端电脑的负荷，给数据访问和应用程序执行带来极大便利，也大大降低了系统维护与升级的成本及工作量。[3]
在网络软件的编写过程中，将JS、VS、Ajax、C#进行结合，由于这些技术功能强大，在方便使用的同时，也带来了一些安全问题。
1.系统权限设定确定的系统安全机制
由系统根据用户级别，确定用户所管理的工作内容，进入相应的管理页面，各用户级别之间信息保密，这是本系统权限管理的关键部分。并且用户的每次登陆及数据的更改都做日志管理，这样出现数据问题时，能很好地追踪数据的来源。
2.网络技术漏洞防范
B/S技术带来了网络技术的革命，但也带来了诸多隐患，如SQL、XML的代码注入问题，XSS的跨站攻击问题，蠕虫病毒感染，跨域发送代码请求，防火墙问题等。随着问题的出现，解决问题的方法也不断涌现。针对这些问题的分析与解决方法，本系统平台在数据更改入库前加了一层代码防攻击保护层，最大限度地保证了入库数据的安全，保证了平台信息的正确性。
为防御黑客利用电脑的快速反应能力对用户账号进行连续攻击，使用随机验证码+限制登录错误次数来保障用户账号安全。同一时间段连续三次输入错误密码进行登录时，系统自动进行用户锁定处理，需要联系管理员或者二小时后自动解封。
每学期实验室的实验班级和人数均固定，且系统用户数量相对固定，这就决定了系统平台数据量不大，用户并发量不大。考虑到学校的实际运行环境，为简化系统安装，降低平台维护难度与系统成本，本系统平台采用access作为系统的数据库，而未采用sql server、Oracle等中大型关系数据库。经试运行，完全能满足黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验室的日常教学管理工作。
四、结束语
黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验室教学管理系统平台已通过试运行。试运行期间系统平台显现出突出特点：界面友好、权限分明、适应性好，克服了手工操作的诸多不便，节约了人力物力，实现了无纸化、网络化管理，方便了师生，提高了管理效率，为实验室的教学、管理提供了高效、可靠的保障。
参考文献：
[1]王佳伟.浅谈开放性实验室的平台建设及应用[J].实验室研究与探索，2010，（3）.
[2]柴旺兴.实验室网络管理系统在教学中的应用[J].中国电力教育，2009，（2）.
[3]蔡双双.基于ASP.NET的开放性实验室综合信息管理系统[J].软件导刊，2013，（1）.
（责任编辑：孙晴）
关键词：实验室；信息化管理平台；实验教学资源
作者简介：姜华（1976-），男，满族，辽宁凤城人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，工程师；宋莹莹（1980-），女，黑龙江鸡西人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，工程师。（黑龙江 哈尔滨 150022）
基金项目：本文系黑龙江科技大学教学研究项目“电信学院实验室教学、管理综合平台的建设”的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0093-02
高校人才培养方案中明确指出，应突出培养本科生的创新精神和实践能力，按照培养高素质创新创业人才的要求构建各专业的实践教学体系，丰富实践教学内容，强化实践环节，将学生参与科研实践活动贯穿于专业教学的整个过程。加强在校本科生实践动手能力，有利于优化人才培养的层次结构，有利于本科教育人才培养模式的创新和多样化，有利于促进我国经济和社会的发展。
实践虽然重要，但作为实践环节重要组成部分的各高校实验室的教学管理现状却不容乐观，传统的实验教学模式与落后的实验室资源管理手段使得实验教学的组织和管理效率不高，实验资源无法得到有效共享与利用，出现了学生无法在实验之前充分了解实验室各项规章制度；学生实验时间的确认必须通过与实验教师反复联系确认后，由教师根据课程表手工填写，不方便且不可靠；实验设备状态无法准确及时公布，影响实验室开放；实验室各种材料的整理工作需要抽调部分教师手工完成等情况。
建设实验室教学管理平台可最大限度避免人力及各种设备资源的浪费，提高实验教学管理水平。通过实验室教学管理平台，学生与教师可以及时进行沟通，合理规划课程进度，有效利用实验室设备、资源；实验室的各种材料及时在平台上更新，既方便了学生对实验室各种规章制度的了解，也方便了学校对实验室运行状况及各种数据、材料的统计，实现了无纸化办公，既节省了大量人力物力又实现了绿色环保。黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验中心教师组经长期的工作总结，在2013年开发了高质量的实验教学及信息管理平台。
一、实验教学管理系统平台介绍
由于系统平台建设前，黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验教学管理主要采用传统的手工、纸张记录方式。各种实验规章、制度、实验设备参考材料或张贴上墙或以纸张的形式装订成册；学生的联系方式、课表的建立、设备的维修记录都是通过专用的记录本手工完成，这些实验相关基础材料容易遗失，且查找信息时十分不便。
因此，黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验教学管理系统平台建设的重点是实现网上选课、教学信息发布和仪器设备状态发布，并且实现实验中心各种规章制度等材料的公示，实验课程内容介绍、辅助使用教学内容下载等。其中，网上选课是将实验课程安排由原来的内容和时间相对固定的方式改变为灵活的网上预约方式，学生可以根据自己的时间安排情况，在网上预约时间来做实验。[1]在方便了学生的同时，也减轻了实验教师的管理工作量。
在详细分析了实验室工作的实际工作过程后，将平台结构分为七大模块，如图1所示。
1.实验室规章制度模块
实验室的规章制度涉及对实验室、实验教师、学生及实验设备安全使用等方面的规定、要求信息。将各种规章制度在平台公布，使学生在进入实验室进行实验之前，提前明确实验教师及学生自身的责任与义务、注意实验安全、防范意外发生，可以更好地保障实验的顺利进行。该模块分为四部分：实验室指导教师要求规定、专职实验技术人员岗位职责、学生实验室规则、设备使用损坏赔偿及事故处理制度。
2.实验教学任务模块
将本学期的实验教学任务以图块的形式全面展示出来，并自动将各任务下发到相应实验教师帐号的教学任务页面中，与手工分配操作相比可以避免出现遗漏，保障实验教学任务的合理分配。实验教学任务模块分为教学大纲、教学计划、教学项目卡管理三部分。通过这三部分，方便了学生对各项实验内容的要求、实验课程进程要求、实验项目数量等信息的获取。学生在实验之前参照实验要求，确定自己是否已掌握足够的理论知识，便于通过实验室开放模块合理安排自己的实验课程，根据自己的实际情况灵活安排自身的实验课程进度。
3.教学质量管理模块
教学质量管理涉及对学生实验成绩的评定，实验教师根据学生的实验预习情况、实验过程中的表现及学生在实验课后对实验中遇到的问题的思考、解答等方面，公开、公正地对学生进行分项评定给分。教学质量管理模块分为实验预习、课后思考题、实验过程评定、实验易错提示四部分。通过这四部分，学生可以提前对实验内容进行预习，实验过后对实验思考题进行回答等，实验教师可提前对实验过程中易发生的错误操作进行警示。
4.教学资源管理模块
教学资源管理模块将与实验内容相关的知识点的多媒体课件、实验所用设备的使用方法、实验可以采用的仿真软件等提供给学生。教学资源管理模块主要分为教学课件、实验指导两部分。通过这两部分内容，为学生理论知识的巩固、实验过程的预习等提供了生动的辅助教学功能。
5.实验室开放模块
实验室开放可以充分提高实验室资源的使用效率，学生自主对实验内容、时间进行选择，激发了学生做实验的兴趣，提高了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，并缓解了由于学校招生规模扩大对实验室造成的资源需求压力。实验室开放是一种崭新的教学模式，为此将与实验室开放相关的各项内容统一规划在此模块中，模块分为实验室开放项目、实验室开放安全管理、仪器设备开放管理三部分。通过此模块，学生可以提前预约开放性实验内容、时间、地点，并可以指定指导教师，教师审核通过后，通过该模块进行确认，则预约成功。 6.仪器设备管理模块
实验室的仪器设备绝大部分是通过政府采购、中央财政拨款购置的，许多实验室都由于设备信息不公开，存在仪器设备无计划购置、重复购置的问题。此外，由于实验室的管理体制不够健全、管理方法不够先进、仪器设备的购置和使用缺乏长期规划、仪器设备闲置、开放共享程度低、仪器设备管理人员流动等问题造成实验设备容易丢失、损坏等现象。
通过建设实验教学管理平台，将实验设备全部在网上公示，从采购环节开始到报废环节结束，每一环节都要准确标注设备状态及负责人员，可以确保国有资产不流失，实现谁损坏谁赔偿。将仪器设备的实时状况及时在网上显示出来，促进了仪器设备的合理使用、合理流动、资源共享，加强了仪器设备的管理，杜绝了设备闲置浪费、公物私化。该模块分为仪器设备管理制度、仪器设备查询、低值易耗品查询、设备报废、设备维修五部分。
7.用户中心模块
用户中心模块分为实验预约、实验课表、实验论坛三部分。通过此模块，学生对实验课程进行预约，实验教师对实验预约进行确认，同时利用论坛，学生可以将自己遇到的问题、困难与实验教师进行交流。
二、用户权限分级
系统平台的安全、稳定运行与系统平台用户的权限管理密切相关。系统管理员拥有系统平台的最高权限，负责系统平台的运行维护、平台框架的修改、各级别用户基本信息的录入、权限分配、实验课程信息设置等工作。[2]本系统平台不设置自行注册，由系统管理员通过学生、教师的一卡通信息统一对本院所有学生、教师进行注册，根据权限，系统平台用户分为四个级别：
1.浏览级
浏览级用户可以浏览平台上所有与实验室规章制度、实验设备状态、实验内容的相关内容及已经完成预约的实验课表等内容。
2.学生级
学生级用户通过登录界面可以进行实验预约申请及论坛登录。
3.教师级
教师级用户可以对学生实验预约申请进行审核，审核通过则预约成功，并可以增加实验课程，修改实验课程表。
4.管理级
管理级用户除具有教师管理权限外，还可以对平台的框架进行增加、删除、修改等操作。
三、系统平台的开发及数据库选择
黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验室教学管理系统平台，使用Microsoft Visual Studio作为开发平台，采用B/S模式，分为三层结构：前端客户机浏览器、Web服务器、后台数据库服务器。客户通过浏览器客户端发送HTTP协议向Web服务器发出请求，Web服务器接到客户所发请求后把请求交给后台数据库服务器，后台数据库服务器对请求进行验证，验证通过后将处理结果以HTML格式返回给客户机浏览器。采用B/S三层体系结构，客户端无需安装任何程序，既减轻了客户端电脑的负荷，给数据访问和应用程序执行带来极大便利，也大大降低了系统维护与升级的成本及工作量。[3]
在网络软件的编写过程中，将JS、VS、Ajax、C#进行结合，由于这些技术功能强大，在方便使用的同时，也带来了一些安全问题。
1.系统权限设定确定的系统安全机制
由系统根据用户级别，确定用户所管理的工作内容，进入相应的管理页面，各用户级别之间信息保密，这是本系统权限管理的关键部分。并且用户的每次登陆及数据的更改都做日志管理，这样出现数据问题时，能很好地追踪数据的来源。
2.网络技术漏洞防范
B/S技术带来了网络技术的革命，但也带来了诸多隐患，如SQL、XML的代码注入问题，XSS的跨站攻击问题，蠕虫病毒感染，跨域发送代码请求，防火墙问题等。随着问题的出现，解决问题的方法也不断涌现。针对这些问题的分析与解决方法，本系统平台在数据更改入库前加了一层代码防攻击保护层，最大限度地保证了入库数据的安全，保证了平台信息的正确性。
为防御黑客利用电脑的快速反应能力对用户账号进行连续攻击，使用随机验证码+限制登录错误次数来保障用户账号安全。同一时间段连续三次输入错误密码进行登录时，系统自动进行用户锁定处理，需要联系管理员或者二小时后自动解封。
每学期实验室的实验班级和人数均固定，且系统用户数量相对固定，这就决定了系统平台数据量不大，用户并发量不大。考虑到学校的实际运行环境，为简化系统安装，降低平台维护难度与系统成本，本系统平台采用access作为系统的数据库，而未采用sql server、Oracle等中大型关系数据库。经试运行，完全能满足黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验室的日常教学管理工作。
四、结束语
黑龙江科技大学电气与信息工程学院实验室教学管理系统平台已通过试运行。试运行期间系统平台显现出突出特点：界面友好、权限分明、适应性好，克服了手工操作的诸多不便，节约了人力物力，实现了无纸化、网络化管理，方便了师生，提高了管理效率，为实验室的教学、管理提供了高效、可靠的保障。
参考文献：
[1]王佳伟.浅谈开放性实验室的平台建设及应用[J].实验室研究与探索，2010，（3）.
[2]柴旺兴.实验室网络管理系统在教学中的应用[J].中国电力教育，2009，（2）.
[3]蔡双双.基于ASP.NET的开放性实验室综合信息管理系统[J].软件导刊，2013，（1）.
（责任编辑：孙晴）