实验室自动化设计范文

实验室自动化设计篇1

在计算机教学中只注重理论讲授是不够的，必须加强实践活动，紧密结合生产实践，才能切实使学生增强计算机意识，掌握计算机的基本操作，逐步提高计算机应用水平。所以公共计算机类实验室作为学校信息技术教学的主要场所，已成为信息化教育、信息化管理的重要依托，在承担着辅助教学和培养提高学生信息素养中发挥重要作用。

【关键词】高职；实践；创新；信息

高职院校的办学目标，要求提高学生运用知识解决、分析问题的能力，加强实践教学，充分体现突出高职院校特色，从而发挥高职院校的优势。所以目前在高职院，教学的重点倾向实践教学，提倡培养学生实践动力能力和创新意识，特别是对应相关职业的解决实际工作问题的能力。最关键的是实验教学主要培养学生面对具体问题独立分析、解决的能力。

实验教学占高职院校教学计划的较大比重，实践性教学环节是按照学生必须掌握的基本技能、专业技能设计组织的。还应注意的是，随着经济社会和科技发展对高职大学生知识结构、能力水平的要求，培养模式及口径不应一成不变。从培养计划、教学组织与管理到专业建设、课堂教学、考试改革，都要根据社会对高职院校的质量要求进行调整和完善。努力实现教学与生产及与学生就业的有机结合。

我们充分利用现有资源，除完成教学安排的教学任务以外，还要创造条件，建立实验室开放的运行机制，为学生进行科技创新活动提供环境；为社会提供技术咨询、技术支持、设备利用等服务。为社会提供服务，争取社会的物质支持，在加快实验室设备的更新和改造，不断提高进行自我建设的能力上也提高了学生学习兴趣、学习积极性，加强利用所学知识解决实际问题的能力。

在培养学生理论联系实际的学风、严峻的科学态度的同时，也注重创造性思维和独立工作能力的培养。为有能力的学生早出成果提供条件，加速学科后备力量的发展。在提高实验室仪器和设备的利用率的同时，也充分发挥实验室条件应有的作用，提供各层次学生的动手实验能力，激发学生的学习和研究的热情，拓宽他们的知识面。

我们以行动研究法为主，观察法、调查法、文献资料法、经验总结法为辅，提高实验室的利用率。

1、进行校园调查，取得初步资料，确定基本方案。

2、进行更大范围的调查，取得可以作为分析参考的资料。

3、对取得的资料进行深入分析。

4、在对资料进行分析的基础上，进行经验分析和启示总结。

5、提出教学实验室改革的基本方案。

6、针对可能出现的问题提出对策。

7、具体实施。

实施的具体方案如下:

1、对学生加强开放程度，利用实验室资源提供对外服务。

2、利用课余时间在计算机基础课教学实验室开办讲座，为学生提供上机练习和辅导。

3、利用计算机基础课教学实验室多媒体在适当时间为学生提供休闲娱乐节目，和对外的计算机技术服务。

4、加强验室自身的建设，争取社会的物质支持，加快实验室设备的更新和改造，与社会服务接轨，发现自身不足，加以改进和提高，达到提高实验室综合水平的目的。。

下面笔者对研究内容进行系统的阐述 。

首先是专业人才培养对计算机基础课教学实验室建设的要求。根据高职院校计算机教学的目的和要求，有关计算机的各门课程，应始终围绕计算机应用这条主线，在打好基础的前提下，拓宽学生的知识面，让学生及时了解计算机在各行各业的最新应用状况和发展水平，使之融会贯通，灵活运用。其中，培养学生面向实际分析和解决与计算机有关的问题的能力是十分重要的，如综合处理能力、系统分析设计能力以及实施方案的灵活性、操作的技能技巧，等等。为此，可结合计算机专业的特点，采用与工作实际密切相关的内容进行教学。

实验室相比教室而言氛围宽松很多，如果对实验过程不加以重视可能实验课会变成自由活动课。因此，必须制订出一套行之有效的方法来防止这类情况的发生。比如，实验课时间不得做与实验无关的事；教师应随时随机抽查各实验小组的进行情况；对学生的掌握情况进行阶段检查――每隔一段时间随机抽取部分同学检查之前进行过的某个实验，让学生扎扎实实掌握每一个实验。通过对学生实验的监督检查，有利于教师及时发现学生实验存在的问题，促使学生改进。

所以计算机基础教学实验室质量必须以严格、规范的实践教学管理制度作为保障。一是要规范各能力模块的教学文件，制定各模块实训项目、学时、地点、使用的主要仪器设备名称、数量、实验方式及效果等实施性计划；二是要分模块按课程编写实验指导书，做到每项实验任务明确、过程完整、考核具体；三是要加强实验室的建设和管理，满足学生生产一线实践、锻炼需要；四是要采取日常督导、综合督导、专项督导、跟踪调查等多种形式，对实践教学全过程实行督导、检查和监控，确保计算机基础课教学的到实处，产生实效。

其次是社会服务对计算机基础课教学实验室建设的要求。实验教学在计算机网络专业的教学中占有非常重要的地位，实验教学进行得好不仅可以巩固相关课程课堂的教学内容，更可以培养学生的专业技能，让学生走上工作岗位后能学有所用。

实验教学要以培养专业学生的最终能力为目标，针对各项能力来设计实验，这样能让学生清楚知道不是为了做实验而做实验，而是为了自己将来走上工作岗位应具备的能力而做实验。每项能力均有相关的实验与之应对，发挥学生的想象力和创造力.让他们真正学以致用，而且开发的成果在发挥实验室的资源优势同时也提升了实验室的影响力。

另外，在条件许可时，还可实现实验室的真正完全开放。如横向与同类院校的实验室进行实验交流，在交流中优化本院的实验教学。允许社会公众自行提出实验课题进行有偿实验，以提高计算机实验室的社会功能。

充分利用计算机技术.提高实验室管理自动化新型的计算机实验室的管理势必要求在实验室的自身建设上能有高的工作效率.实验室自身的建设与改革直接影响到了计算机基础课的教学管理。

而且，计算机基础课教学实验室对自身建设与发展也有要求。建好、用好、管好各类计算机设备、各类微机实验(实训)室是学校教育、教学、管理等工作中非常重要的一部分。微机实验室建设与管理的状况，展现了一所学校硬件设备、实验环境、实验教学、实验管理的综合水平。在信息化建设与信息化管理的过程中，如何用有限的投资，建成功能齐全、运行安全、可靠、高效的信息化平台，是我们共同追求的目标。

计算机基础课教学实验室自身建设与发展的要求主要有一下几个方面：

1、实验室环境、基础设施建设。

包括独立的动力供电系统，机房电源布线，室内照明，空调设计，空气循环系统，消防设施，安全通道等。实验室是学生密集出入的处所，必须要有遇突发事件快速疏散的应急方案。应采用双出口疏。

2、微机配置，微机硬件系统。

选择硬件系统首先要考虑所建实验室的主要功能范围，应用特色方向，根据需求选择最佳配置，微机配置符合当时主流配置，不选淘汰型，不选豪华型，所选配置性价比要高。

3、软件系统配置与保护。

学校实验室应有多功能用途的公用实验室和单一用途的专用实验室。公用实验室承担各学科70%以上实验教学任务，实验教学中需要多种操作系统及各种教学软件，必须合理规划才能充分挖掘设备的潜能，方可满足教学的需求。

4、网络设置及综合布线。

现在各校都建立了校园网，各系机房都是校园网的一个组成部分，在网络发展过程中我们积累了许多经验、教训。从单机机房进入到网络机房后，网络应用逐步普及。老师为方便教学，将课件、教学内容放置在自己的FTP服务器上，上机时学生从FTP服务器下载，下机时将实验结果、作业等上传到FTP服务器。由于网络安全措施有缺陷，在网络病毒肆虐时，网络经常堵塞，有时还瘫痪，严重影响实验教学。我们对网络设置进行了改造，INTERNET、CERNET路由、VLAN划分由校网管中心负责，在系级实验中心设置带路由的三层交换机，实现系教学网与校园网路由分离。计算中心内的各实验室经系教学网路由，与外网连接经校网管中心路由。每一机房为独立网段，教学中互不影响，网络病毒的传播范围被有效限制，实验教学畅通无阻。所以高职院校在信息化建设过程中，特别是在微机实验室的建设和日常管理等方面，经历了许多成功与教训，目的就是为了使学校信息化建设更合理、规范，管理更科学、高效，让有限的设备资源更好地为教育教学服务。

最后计算机基础课教学实验室建设在高职教育结构中也占有重要的地位。高职教育旨在培养高素质的型人才，培养学生的综合职业能力，这也在目前的高职教育中基本上成为共识。而实验教学的特点决定了达到高职教育的有效途径就是加强实验性教学，突出实验教学在整个教学体系中的地位和作用。这样，实验教学是否科学合理也就成为研究教学的重要基础。而实验室的建设与改革也正是实验教学的重要基础，这个特性就决定了计算机基础课实验室的建设在高职教育体系中的重要作用和地位。

经过几个月的实践和探索，将高职院校计算机基础实验室建设提出的建议总结如下：

1、实验教学体系改革化。

充分利用多媒体技术、网络技术和计算机仿真技术，构造先进的实验教学体系，形成课堂学习，网上预习，计算机模拟操作和现场实际操作的多方位综合教学体系，拓展实验教学的空间。同时建设具有我校特色的计算机验大奖赛活动、学生课余科技创新兴趣小组等构成的创新实验体系。

2、学生管理自动化。

探求实验室管理无人值守的模式，可采取上机卡进行管理 。按实验时间安排进行学生上机认证，记录学生到达和离开实验室的时间，统计学生使用实验室的情况。在控制端实时观察实验情况.远程监控实验用机(实时短信、远程唤醒、远程关机)，记录学生的实验结果和成绩。

3、资源管理自动化。

对服务器、校园网、打印机等资源进行统一管理，设置不同的权限。在服务器端采用共享、卸等方式提供常用的工具软件、课件、设备使用说明书等软件资源。开放校园网，提供学生交流和学习的平台 。学生可以在校园网上查阅图书馆藏书目录和文献检索.查询教学信息，进行网上选课等；提供Intemet网的连接；按需要提供网络打印机。

4、设备管理自动化。

实验室设备分类登记(固定资产、实验耗材、备件)。使用情况记录；搭建多操作系统平台，尽可能为学生提供多平台学习环境。利用GHOST技术在服务器端保留实验用机的镜像文件，减少装机的工作量。采用硬件保护卡实现网络对拷，提高实验室人员软件维护的效率，实时记录设备的状况。做到硬件维护的及时性，采用软(硬)件防火墙。使用正版杀毒软件，及时更新 。提高系统的安全性。

5、办公管理自动化。

实验室的基本信息，包括实验室人员基本信息，实验室规章制度，实验设备使用介绍。实验教学的管理包括实验课程介绍，实验教学大纲，实验指导书，网上开放实验预约。可以设置公告栏，公告实验安排通知和实验成绩公布。

6、人员管理的自动化。

实验窒人事制度的改革想要实现新型的计算机实验室管理模式。作为主体实验室队伍是决定性实验室的环节。但长期来实验室人员都处在一种不稳定的状况。切实做好实验室人事制度的改革是首要解决的问题。对此提出以下的建议：

①注重培养实验室人员一专多能的业务素养。计算机技术日新月异，许多学科都有交叉。处于实验教学第一线的实验人晶，其业务能力将直接影响实验教学和科研开发的进行.。由于旧的体制造成实验室人员普遍学历不高.。首先应加快引入高水平教师投人实验教学工作。

其次按照实验教学和科研要求.定期轮流安排实验室人员进行培训和进修，参与其他院校的技术交流。学习接受先进实验室管理模式和方法。而实验人员也应该加强自身的学习.获取新知识、积累经验、内外兼修.不断提升自己的业务水平。

②设立有效的奖惩机制，造就稳定优质实验教师队伍理论教学和实验教学本是相辅相承的。调动实验室人员的积极性和主动性.制定相应的政策。合理评定他们的工作业绩和职称是最行之有效的办拄。当然在认可实验室工作的重要性同时，制定必须的规章制度，严格照章办事，赏罚分明是保障优质实验室队伍的必要手段。《计算机实验宣管理人员岗位职责》、《计算机实验室安全管理条例》、《计算机实验室设备管理制度》、《计算机实验室教师工作职责》等制度的严格实施，可以使实验室工作而不乱.真正保证实验室工作的顺利进行。

7、实验室工作的开放化。

坚持“以人为本”，建立实验室信息化管理运行平台,实现实验教学,基本工作信息和仪器设备的计算机网络化管理,健全实验室开放运行的政策,人事,经费保障机制,改革与创新实验考核方法,大力推进学生在课余时间根据自己的兴趣和爱好,自主进行实验。

实验室自动化设计篇2

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.14.093

0 引言

高校实验教学中心是高校实验课程的教学实训基地，承担着大量的综合性实验教学与校内模拟实习的任务。随着信息化的不断深化、创新创业教育的落地、各类项目活动的开展，实验教学中心的功能也从单一化逐渐向多元化转变，使用频率从计划内课程到计划外课程转变。

信息化在全国高等教育教学不断深入，各个高校更加注重信息化在实验教学中的应用。对于实验教学中心来说，首要问题就是如何更好的开放实验室，利用实验室设备安全、高效的进行实验活动。因此都会配备门禁管理系统，门禁系统在安全性、方便性、易管理性等方面有着绝对的优势。

1 实验教学中心门禁系统建设及现存问题

大多数的实验教学中心均已安装了门禁系统，但软件系统基本都是按照公司企业的管理模式开发的，功能集中在打卡考勤、开关门方面，门禁系统功能略显薄弱，不能与实验教学很好的联动，在以创新创业项目急剧增多的情况下，难以满足个性化使用，进而影响实验室的使用效果，因此对于提高实验管理效率有着一定的局限性。

1.1 门禁系统功能局限单一

目前高校实验教学中心大多安装的门禁系统功能单一，主要是依据后端权限的设定，前端利用指纹、密码或卡片识别后，进行门禁的开关，实现权限准入的功能。

门禁系统不能与实验设备进行联动，比如照明、计算机、投影等设备，师生进入实验室后，还需开启电源，打开计算机，进入所需系统。

门禁系统不能与学校课程考勤同步，现有的系统只是进行?单的人员考勤，而高校学生考勤更加复杂多变。

1.2 门禁系统对实验教学中心各类活动的支撑不足

近年，随着实验教学改革的不断深入，实验教学中心的功能也从单一化逐渐向多元化转变，有计划内课程（教务统一安排的课程）、临时调课课程、课外上机、对外培训课程，再加上学生的创新创业活动，不同的课程对实验室的要求不尽相同，因此对于现有门禁来说，复杂的活动时间设置，多变的人员权限设定已经成为不可能的任务。

实验室的活动种类前所未有的丰富和多变，简单的门禁系统已不能满足日益增长的活动需求。

1.3 管理系统过多导致效率低下

实验教学中心一般有实验室预约系统、门禁系统、教务系统、操作系统管理平台，针对的业务各不相同。多种管理系统功能融合交叉、数据分散，使得资源浪费、流程繁琐、人力成本较高，不能合力有效实现实验中心运行管理。

实验教学中心需要一种更好的运行管理策略和使用模式，实现物联网与教学体系的无缝结合，互为补充利用，提高实验室管理水平，提高整体智能化运行管理水平，进而实现实践教学运行管理模式的变革。

2 基于门禁的智能管理系统关键步骤

2.1 梳理业务流程

首先梳理实验教学中心实验室使用流程和管理方法，明确各类实验室开放流程和审批权限。

实验室可大体分为会议研讨实验室、机房实验室、大型设备实验室、化学（危险）实验室，每种实验室开放管理方法、流程依据各自特点都不同，需要分别对待。

会议研讨实验室一般只有投影设备，安全系数最高，此类实验室申请流程可以最简单，只要安排不冲突即可。

机房实验室是有一定计算机数量的实验室，安全系数高，使用率和损坏率也是最高的一类实验室，因为现在所有课程均进行了不同程度信息化建设，因此此类实验室安排的课程最丰富，在设备完好率正常的情况下尽可能多安排课程。

大型设备或专业实验室属于特色实验室，安全系数中，比如汽车模拟类、建筑类，以工科院校居多，在审批时应考虑申请人的专业和使用，设定优先级。

化学（危险）实验室属于危险实验室，安全系数低，因专人专管，有专门的实验规章制度，不在讨论范围之内。

2.2 智能管理系统的整体设计

在多样化的实验活动背景下，智能管理系统的设计思路是以门禁为核心，将门禁、投影、计算机电源、照明等硬件实现自动化控制，并且将实验课程和物联网之间进行联动，实现实验室硬件（门禁、投影、计算机电源、照明）依据实验课程的使用时间智能开启和关闭。

管理系统大致分为物联网控制模块、实验课程模块、门禁模块。

2.3 物联网控制模块

物联网控制模块是经过信号识别，控制电气设备的控制系统。实验室中电气设备一般有门禁、中控设备、投影、计算机等硬件设备。

首先进行电气设备分路，即依据设备启动电流大小分配控制器。比如中控设备、投影可分为一路，每8台计算机可分为一路，门禁、照明和其他可分为一路，这样有40台计算机的实验室总共分为7路。

其次进行实验室分组，即将一个实验室里面的所有电气设备信号状态依据“开”、“关”纳入实验室中。将上述7路电气设备的“开”的信号纳入实验室“开”中，将7路电气设备的“关”的信号纳入实验室“关”中，这样当给实验室“开”的信号后，所有电气设备依次进行加电动作，给实验室“关”的信号后，所有电气设备依次进行关电动作，实现统一管理，也是整个系统的底层模块。

2.4 实验课程模块

实验教学中心活动种类繁多，包括教务的计划内课程、课外上机、培训任务、学生项目活动等。将所有活动纳入实验课程中，统一调度和分配实验室资源。

首先建立数据库，注意此数据库中的时间要与物联网控制模块的时间格式匹配，物联网控制模块依据此时间控制电气设备。

其次将上述课程分为2类，计划内课程和计划外课程。计划内课程即教务统一安排的课程，此类课程信息均在高校内部的教务系统中，一般不需要实时同步信息，每天同步一次即可。

计划外课程包括了课外上机、学生活动等需要申请、审批的课程。将实验室预约系统整合进入此管理系统中，实现数据库的统一。

最后形成可查询的实验教学中心课表，进行统一调度和分配实验室。

2.5 门禁模块

门禁模块包括权限自动分配，实验课程、物联网设备的智能联动。

首先建立门禁数据库，包含了指?y、密码、卡等基本信息；其次在实验课程数据库中查询课程，给申请人和使用人权限；最后在刷卡、密码或指纹进入实验室时，设备自动开启，或者所有设备依据课程时间自动开启和关闭。

3 结语

此管理系统依托物联网和门禁技术，针对实验教学中心运行管理特点进行整合开发，通过管理资源的整合，实现物联网与教学体系的无缝结合，互为补充利用，提升实验教学中心的运行管理水平和使用效率。通过软硬件的统一智能管理，合力体现实验中心管理运行状态。

实验室自动化设计篇3

关键词：建筑电气与智能化；应用型人才；实践教学体系

随着我国城市化进程的不断加快，城市信息化在深度和广度两个方面同时发展，建筑智能化是大势所趋。智能建筑是指利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活的特点的建筑物。智能建筑的发展对专业从业人员的知识结构提出了更高的要求，要求他们既要懂建筑结构的基础知识，又要掌握电气、自动化、通讯和计算机等学科的专业基础知识和基本技能。由教育部和建设部共同审核并批准的智能建筑新专业―建筑电气与智能化应运而生。为适应现代建筑业发展对建筑电气与智能化专业人才的需求，我校电气工程学院于2006年在电气工程及其自动化专业设置了建筑电气与楼宇自动化方向。2008年12月，经教育部批准，在建筑电气与楼宇自动化专业方向的基础上，设置了建筑电气与智能化专业。

建筑电气与智能化是涉及多学科、多种技术系统综合集成的专业，结合我校以培养应用型人才为主的教学型高等学校的办学定位，学生毕业后主要从事现代民用建筑和智能建筑的电气自动化系统和智能化系统的工程设计、施工与管理及产品开发等工作。毕业生可在建筑行业中的设计院、建筑电气安装公司、自动化设备安装公司、监理公司和装潢公司等单位从事建筑电气与智能化系统的设计、安装、调试、运行、监理和管理等方面的技术工作，也可在大型酒店、体育中心、写字楼、智能大厦、房地产公司等单位从事建筑电气与智能化管理等技术工作，还可在设备生产单位和管理单位从事技术开发和管理工作。建筑电气与智能化专业是实践性很强的专业，学生的实际应用能力需要通过专业知识的传授和必要的实践环节进行培养。笔者主要探讨如何建立科学合理的建筑电气与智能化专业人才实践教学体系，如何提高实践教学质量，提高学生的实践能力，培养学生的创新精神，达到建筑电气与智能化专业人才素质结构、知识结构和能力结构的培养要求。

1 科学设计实践教学体系，把提高学生的实践能力贯穿于整个实践教学体系中

我院根据培养本科高级工程技术应用型人才的要求，重视学生实践能力的培养，科学设计实践教学体系，把提高学生的实践能力贯穿于整个实践教学体系中。建筑电气与智能化专业实践环节教学体系包括课程实验、专业方向综合实验、课程设计、专业方向综合课程设计、金工实习、电工电子实习、生产实习、毕业实习、毕业设计等。本专业每学年都结合有关课程有针对性地安排实践教学。其中，第一学年安排了军事技能训练和计算机强化训练，第二学年安排了金工实习、英语强化训练、电工实习1、电子实习，第三学年安排了电工实习2、电子课程设计、电控及PLC课程设计、建筑电气CAD应用训练、建筑供配电工程课程设计和电力电子课程设计等，第四学年安排了单片机课程设计、生产实习、专业方向综合课程设计、毕业实习与毕业设计等。通过实践教育，培养学生的实验技能、工程设计和施工能力以及科学研究的初步能力等。实践教学时间在42周左右，累计学分占总学分的22.95%。

2 实验课程设置科学合理，综合性设计性实验比例高

公共基础模块课程实验有物理实验32学时，大学计算机基础及C语言程序设计和文献检索上机共56学时。专业基础模块课程实验有电路系统实验、电机与拖动实验、电子技术实验、自动控制原理实验、电力电子技术实验、单片机原理与接口技术实验共96学时，工程制图上机8学时。专业模块建筑设备自动化系统实验8学时和专业方向综合实验16学时。另外，专业选修课电气控制与PLC检测技术等课程也安排了相应的实验。实验课程设置科学合理，满足了学生深刻理解相应课程理论知识和培养动手能力的要求。对实验教材和实验指导书进行科学合理的修订，最大限度地减少验证性实验，充实和加强设计性、综合性和自主开发性实验。实验开出率100%，课程实验含综合性、设计性实验比例>90.90%。

3 推进校内实验室建设，建成建筑电气系统集成分中心

为保证教学计划实施，学院进行了广泛调查和研究，科学制订和认真执行实验室规划，加大基础实验室和专业实验室的硬件建设力度。2008年，建设建筑电气设备综合自动化系统实验室；2009年，建设住宅智能化系统实验室。从2011年起，在原有专业实验室的基础上，以省级电气与新能源综合实验教学中心为抓手，在项目的资金控制、前期调研、计划论证、采购招标、合同论证、安装调试验收等环节上层层把关，稳步推进实验室建设规划的实施，按时、高质、高效地完成建设任务。现在，省级电气与新能源综合实验教学中心已建成并投入使用，中心拥有21个基础和专业实验室。

电气与新能源综合实验教学中心建筑电气系统集成分中心，现有价值210多万元的仪器设备，可用于在校学生的建筑电气、楼宇智能化技术、楼宇自动化技术、安全防范与监控系统和建筑电气工程设计与施工等课程实验、课程设计、毕业设计，服务于校内教师的科研工作及校外企业的员工培训等。

目前，建筑电气系统集成分中心建有5个专业实验室，配备完善，设备先进，利用率高。专业建筑设备综合自动化系统实验室可开出给排水系统、变频恒压供水系统、中央空调系统、中央空调系统和照明与供配电系统实验；建筑智能化系统实验室和建筑智能化综合布线系统实验室可开出对讲门禁系统、巡更与闭路监控系统、智能家居系统、三表抄送系统、综合布线系统实验；安防与消防系统实验室可开出火灾报警系统、消防喷淋系统、防火卷帘门系统、室内对讲系统、安防监控系统、防排烟系统、群控电梯系统实验；建筑影音与会议系统实验室可开出声道音频系统、视频系统、扩声、会议系统实验。

建筑电气系统集成分中心实现了智能集成工作站集成软件技术方案：建筑设备综合自动化系统实验室、建筑智能化系统实验室、安防与消防系统实验室3个实验室的24口百兆可管理以太网交换机，分别与智能集成工作站的三层交换机连接；智能集成工作站通过智能建筑集成管理系统（IIBS），采集实验室教师机设备管理信息，将各实验室子系统的信息资源汇集到一个系统集成平台上，集成软件监测建筑设备综合自动化系统实验室5个设备所有数据信息；教师版集成软件与学生版集成软件的通讯协议代码开放，方便学生自行开发集成；智能集成工作站学生机两两一组，通过以太网交换机完成计算机网络实验。学生机与智能集成工作站通过三层交换机组成局域网；智能集成工作站显示的设备运行状态参数通过投影仪显示到屏幕上，将建筑设备综合自动化系统实验室设备数据传输到工业自动化网络服务器上，成为工业自动化系统的子系统。建筑电气系统集成分中心结构设置合理，功能清晰，实验内容具有先进性、科学性和新颖性。

4 推进校内外实习实践教学基地建设，实习内容全面广泛

根据建筑电气与智能化专业的教学计划，为了加深学生对专业知识的理解，提高专业技能，我们有针对性地安排学生在校内或校外进行实习。设置的实习环节有金工实习、电工电子实习、生产实习和毕业实习等。对于每一次实习实践教学，都制定详细的实纲、实习指导书、实习计划安排等，并制定较为可行的学生实习考核办法。实习结束后，学生要完成实习报告。教师认真总结，为各类实习教学文件的修订提供依据，便于以后实习计划的安排与组织实施。

通过金工实习，学生加深了对机械加工中常用加工方法的了解，锻炼了实际动手能力。通过电工电子实习，学生加深了对电工电子电路的设计制作和安装调试的感性认识，初步掌握了电工电子产品生产工艺的基本知识和基本技能。通过生产实习和毕业实习，学生学习和了解了智能化建筑行业工作流程以及建设和管理过程，了解和掌握了建筑电气工程和建筑智能化工程中系统设备的组成、运行工艺流程、工作原理以及操作规范等内容，了解了建筑智能化系统的集成方法与软件功能等。除校内物理及电工电子实验教学示范中心、图书馆、行政楼、电气与新能源综合实验教学中心以外，我校进一步加强与企事业单位之间的联系和沟通，与国内10多家企事业单位实习基地签订了长期合作协议。校内外实习基地完善稳定，实习场所设备齐全，实习内容全面广泛，涉及电梯、空调、建筑供配电系统、消防安防系统、室内外照明工程、舞台影音系统、给排水工程等，满足了本专业实习教学要求。建立健全实习环节的管理和考核机制，激发实习带队人员的积极性。此外，我们积极开展校企合作，选派部分年轻教师到企业一线，帮助企业解决实际技术问题，并建立长期的产学研互助关系。

5 课程设计内容丰富，综合运用并巩固提高课程理论知识

在理论课程结束后，我们安排了两周课程设计，综合运用并巩固提高在课程及其他先修课程中学习的理论和实践知识，同时培养和提高学生自我获取知识的能力。通过课程设计，学生初步树立起正确的设计思想，掌握基本方法和技能，培养分析和解决问题及独立设计的能力，训练设计构思和创新能力。

本专业设置的课程设计有电子课程设计、电控及PLC课程设计、单片机课程设计、电力电子课程设计、建筑供配电工程课程设计、建筑电气CAD和专业方向综合课程设计等。课程设计指导书中明确设计任务和要求，设计内容既重视课程基础内容，又具有一定的系统性、新颖性。指导书给出相应的参考书和相关的国际著名的高校、研究机构、电气公司的官方网站，供学生参考使用。学生相互探讨，独立完成课程设计。教师则发挥指导作用，指导学生阅读参考文献，审阅设计方案，检查设计进度，及时指导和帮助其解决出现的问题，逐步培养学生的独立工作能力、设计技能，建立正确的设计思想，重视学生提出的具有创新精神的见解，重视设计的过程考核。

6 加强过程管理和监控，提高毕业设计质量

毕业设计是教学最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。做毕业设计时，学生针对某一课题，综合应用所学的理论知识和技能，独立作出解决工程技术问题的设计。

为加强对学生毕业设计教学工作的管理和监控，我校制定了《毕业设计教学工作手册》和《毕业设计教学工作评估指标体系》，对毕业设计教学工作的工作计划、教学大纲、选题、任务书、开题论证、资料翻译、教学情况记载、教学质量监控、教学进度情况、成果的规范格式、学生完成任务数量、成绩评定、毕业设计工作三级总结、毕业设计校外评审等进行了规定，严格评审和考核，保证学生毕业设计质量。

毕业设计紧紧围绕建筑设备自动化系统、建筑供配电工程、安全防范与监控系统、建筑电气工程设计、建筑物信息设施系统、电气照明技术、建筑电气控制与PLC、微型计算机应用等方面选题。绝大多数毕业设计课题是工程应用型课题，部分课题是结合指导教师纵向、横向科研项目或学生就业意向企业的研发课题，紧密结合生产实际和科研实际，重视对学生创新精神和创新能力的培养。毕业设计以一人一题（包括子课题）为原则，几个学生共同做一个较大的课题时，每个学生有明确的独立完成部分。

指导教师原则上要求具有中级以上职称并有一定的科学研究、工程设计经历和能力，我校首届建筑电气与智能化专业82名学生的毕业设计由28名教师指导，指导教师都具有中级以上职称，其中教授、副教授17人，都有一定的教学科研经验和能力，专业水平较高。

严谨的计划、严格的规范和严密的管理，保证了毕业设计工作按章有序地进行，取得了较好的成绩。在首届毕业生的毕业设计中，获校级优秀毕业设计3项，校级优秀毕业设计团队1个。我校从毕业生的毕业设计档案中抽出校内评阅成绩表后，送校外同行专家评审，校外专家评审的成绩与校内评审成绩高度吻合。

7 制定和实施较为完善的实验室开放管理制度，学生学科竞赛成绩优异

实验中心制定和实施了较为完善的实验室开放管理制度，课内开放实验由指导教师负责实验室的使用和管理，学生通过预约就可以使用实验室的设备进行课外实验，并有指导教师在场指导。

目前，实验中心开放实验室支持大学生创新项目和各种学科竞赛的训练。学生在专业教师的指导下进行训练，参加的竞赛有智能建筑工程实践技能大赛和电子设计竞赛等。近几年来，我校建筑电气与智能化专业学生在全国、省级大赛上取得了优异成绩。获第一届、第五届“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛特等奖，第四届江苏省大学生机器人竞赛一等奖，第三届“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛二等奖，第四届“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛三等奖，“和利时杯”电气可编程控制应用大赛江苏预赛二等奖等。形式多样的创新活动，提高了学生知识、能力等综合素质的全面发展。

8 结束语

我校建筑电气与智能化专业科学设计实践教学体系，将提高学生的实践能力贯穿于整个实践教学体系之中，实习教学环节设置科学合理，计划性强，过程管理严格，学生的校内外实习实践教学严格按照教学计划认真布置，组织周密，安排恰当，执行情况良好。学生通过课程设计、校内外实习等实践环节，巩固了理论知识，提高了建筑设计施工图识读、建筑电气设备选型和安装使用、建筑智能化信息处理、建筑电气与智能化系统初步设计等能力，培养了创新精神，达到了既定的教学和实践目的。

参考文献

[1] 高等学校建筑电气与智能化学科专业指导小组.高等学校建筑电气与智能化本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] 邵世凡.用创新思想建设建筑电气与智能化专业实验室[J].浙江科技学院学报，2012，24（1）：77-80.

[3] 伍银波，施金鸿，周卫.建筑电气与智能化专业实践平台的构建[J].中国现代教育装备，2012（1）：33-34.

实验室自动化设计篇4

关键词：计算机技术；高校；实验室管理

计算机技术在管理工作中的应用，已经成为新时期各项管理工作开展的基础性条件，成为有效解决传统管理问题的技术支撑。尤其是技术信息化技术应用，构建完善的管理平台，对管理工作水平提升起着不可替代的作用。将计算机技术应用于高校实验室管理的各个层面，对于完善现有管理体系，提升管理水平具有重要的现实意义。

1计算机技术与实验室管理概述

1.1计算机应用技术概述

计算机技术是以计算机硬件和对应软件为应用基础，实现各种分析计算或管理工作的技术类型。计算机应用技术产生数十年来，不仅高效地解决社会生产生活中的各种问题，更是与信息技术、网络技术相结合，推动人类社会第三次科技革命朝向纵深化方向发展，也使得人类社会生活方式和思维方式发生根本性变革。新时代背景下，计算机应用技术已经广泛覆盖社会运行的各个方面，成为日常生活和生产管理不可或缺的基础条件。

1.2实验室信息化管理概述

实验室是高等教育体系运行的基础性硬件条件，开展不同形式的实验，是各门学科教学活动的重要组成部分，尤其是在当前学生核心素养培养体系不断深化背景下，实验室教学更是满足学生实践能力培养的重要支撑条件[1]。基于计算机技术构建新型实验室信息化管理体系，推动实验室管理朝向智能化、网络化方向发展，将实验成绩考核纳入学生综合评价体系，已经成为教学改革的基本要求。

1.3计算机技术在实验室管理中应用的重要性

在当前高校实验室管理体系中，多数实验室还是采用传统模式，设备管理、实验品管理等效率较为低下，整体管理工作与教学管理衔接不足，以此对实验室使用效率造成较为明显的影响。利用计算机技术构建完善的信息化管理体系，不仅能够有效革新传统管理体系存在不足，提升整体管理工作水平，还能够推动实验室管理朝向现代教育体系方向发展，为高等教育发展奠定良好基础[2]。基于不同数据采集和传输方式，通过对应的管理软件，全面采集学生实验操作过程中的数据信息，并通过数据分析，明确实验室管理薄弱环节，采用对应措施推动实验室整体管理模式优化，是新时期实验室管理工作开展的重要内容。

2基于计算机技术的实验室管理软件设计

2.1管理系统框架设计

实验室管理软件的框架设计，主要是确定管理系统设计的程序、系统运行类型和数据库建设类型。就设计程序而言，实验室管理运行主要内容较为复杂，但是流程较为简单，因此可以选择NETFramework4.5或者VisualStudio作为开发工具。前者技术较为成熟，应用较为广泛，并且配套技术文档较为完善，能够与windows平台深度结合，提升系统运行效率。后者功能较为完善，具有良好的集成开发环境。在具体选择中，可以根据技术人员优势，选择较为合适的平台。在系统运行类型选择时，根据当前高校实验室管理特征，可以选择客户机/服务器模式，为具体管理工作开展提供新型信息化管理工具。采用客户机的纯浏览器，可以在不按照任何客户端的情形下，就直接完成对应的管理操作，更加节约管理时间和系统运行空间。数据库多是选择SQLServer2012企业版，其具有应用方便、分布合理、伸缩性强等特征，能够较好地与其他服务器相连接。在设计过程中，可以根据管理工作需求，选择对应的实用模块，有效提升系统运行性能。

2.2管理系统的关键技术

在高校实验室管理系统设计中，需要注意三个方面的关键技术应用：B/S下的模块层级设计；自定义表单模块和数据持久层设计。B/S下的模块层级，通常包括表示层，也就是客户端与终端的接口服务功能；业务逻辑层，也就是内外部功能的代码转换；数据访问层，也就是人机交互功能。自定义表单模块是基于数据库MIS功能服务基础上，通过字段自定义、字段类型自定义和排序自定义，快速设计一些非关联表单，满足不同场景管理需要。数据持久层主要是满足数据保存安全需要，也就是要能够实现数据内容的储存和备份，减少数据丢失或外部入侵带来的风险。

3计算机技术在高校实验室管理中的具体应用

3.1开放管理方面的应用

高校实验室是教师和学生进行各类实验的重要场所，因此在实验室管理系统中，必须要结合计算机技术应用，依照实验室规章制度办法，完善对应的开放管理功能。硬件设备方面，主要是包括门禁、智能语音系统和智能视频系统等。软件管理功能则包括使用预约、项目开放、成绩管理及信息查询等，以此为全校师生和特定群体使用实验室做好科学管理。这些功能的实现，都离不开计算机软件技术的支撑，需要在设计过程中，综合考虑学校师生实验要求，采用优化方式进行设计。

3.2仪器设备的管理应用

在当前高校教育现代化、技术化水平不断提升背景下，高精度和高技术含量的仪器设备数量占比不断增加。这些仪器设备不仅采购成本高，并且运行和维护成本也比较高，因此对管理工作提出更高要求。通过计算机系统对仪器设备进行管理，能够根据实际使用情况设定维护周期，确保工作人员能够及时进行维护工作。同时，通过系统管理，还能够准确分析设备的运行状况，对使用频率进行优化，引导师生在预约环节选择对应的设备，以此有效避免设备长期闲置，利用率不高，资源浪费等方面问题，提升实验室整体管理水平。

3.3实验室建设项目管理应用

在当前高校管理体系改革不断深入背景下，实验室项目建设以及设备采购管理工作也更加规范，但是由此带来流程更加复杂，审批困难，建设周期拉长等现实问题，给实验室管理工作开展带来较大困难。依托校园网络构建实验室项目管理平台，能够将申请、审核、任务书、进度管理、申购信息管理及验收管理等纳入统一管理平台，通过项目运行信息的实时传输，缩减传统管理环节，优化审批模式，更好地提升审批效率，为提升实验室建设水平奠定良好基础。

3.4教学管理方面的应用

实验室教学管理是整体管理工作的难点问题，也是在实验室管理体系中导入计算机技术的根本诉求。在传统管理模式中，实验室管理不仅需要耗费大量的人力资源，并且具体管理工作还会受到人为因素干扰，影响某些教学工作的正常开展。基于计算机技术的信息化管理平台，能够对现有实验室资源进行整合分析，能够结合学校整体课程组织，进行实验课程项目的智能化设计，并构建对应的管理模块[3]。这些模块类型包括教学资源管理模块、课时安排模块、成绩统计模块、设备使用管理模块、项目实施进度人数统计模块、实验提醒模块等，通过这些模块的优化，就能够为实验项目教学管理提供坚实保障，确保实验课程与理论课程教学进度保持一致。

3.5低值易耗品管理的应用

低值易耗品管理在当前高校实验管理中，主要是存在管理不够规范，管理力度薄弱，采购不及时或使用浪费等方面问题，给教学工作开展带来负面影响。通过计算机平台的全面管理，能够更加准确地分析低值易耗品使用特征，制定更加合理的采购计划、库存计划，保障实验教学的基本要求。将低值易耗品纳入软件管理平台，实现采购申请、库存管理、出入库、统计与查询和预警值的信息化管理，能够提升整体管理工作的动态性，为低值易耗品正规化管理奠定良好基础。

3.6实验室智能化管理应用

高校实验室智能化管理是将计算机技术与人工智能技术相结合，实现实验室各个系统的智能化管理。例如在门禁管理系统中，可以设置出入口考勤门禁设备，通过指纹或视频验证方式，实现对师生考勤的精准管理。在电源管理方面，可以设定开门开电、人走关灯，或实验设备24时状态管理等。利用视频监控设备，可以通过回放方式，查看实验室运行状况和学生实验过程，方便师生分析实验过程中的问题，更好地提升实验水平。

4计算机技术在高校实验室管理中的应用要点

计算机技术在高校实验室管理中，已经成为基础性的技术类型，成为实验室管理体系的基本组成部分。因此在实际应用中，管理人员必须要强化对实验室管理计算机技术应用的重视程度，加强新型技术投入水平，尤其是在新时期背景下所出现的人工智能技术、大数据技术等，更好地完善计算机管理平台，在有效提升管理工作水平基础上，为师生实验教学奠定更加坚实的基础[4-5]。同时，对于技术人员而言，还要适应技术应用要求，不断加强自身专业技能学习，更加熟练地把握计算机平台运行要求，严格依照学校实验室管理工作要求，对计算机软件平台进行优化，尽量做好设备管理，做好数据采集和分析，把握师生实验室使用特征，对模块设置进行优化，以此才能够不断提升自身管理工作水平，推动整体管理工作有序开展。

5结语

新时期背景下，计算机技术在高校实验室管理工作中的重要性不断提升，学校管理部门在加大硬件设施投入的同时，结合智能化技术应用，对软件系统进行优化，推动整体管理体系朝向智能化方向发展。以此才能够在确保实验室管理工作不断规范的同时，有效节约实验室运行成本，提升实验室资源利用效率，为教学工作开展提供强有力的辅助作用。

参考文献

[1]潘德龙.计算机应用技术在高校实验室管理中的应用[J].数字通信世界,2021(5):192-195.

[2]梁伟杰.云桌面技术在高校计算机实验室中的应用研究[J].信息技术与信息化,2020(11):194-196.

[3]刘杰.高校实验室计算机网络故障诊断技术研究[J].无线互联科技,2020,17(8):25-26.

[4]刘玲.计算机技术在高校实验室管理中的应用分析[J].计算机产品与流通,2019(2):4.

[5]郑光锐.大数据环境下计算机技术的发展趋势探析[J].电子元器件与信息技术,2020,4(11):65-66+80.

实验室自动化设计篇5

1．1环境艺术设计专业发展的需要

环境艺术设计，是一个跨学科的综合性专业，涉及美术、雕塑、装饰、建筑、园林、人体工程学、材料学、心理学等多个领域，要求专业理论广，专业技能多样，“创造性”是其最根本的特点，设计目标指向“为人民服务”，这些方面也是人才培养的切入点，针对这些特征在教学中要强调传统教学与社会性实践的并重，强调其专业实用性和社会服务性相结合，这就要求与时俱进的专业实验室建设保驾护航，它是环境艺术设计专业发展的必要条件。

1．2环境艺术设计人才培养的需要

培养“设计师”，是各高校对于环境艺术设计专业人才的培养目标，设计师的最根本品质是要富有创造性，学生的创造性思维和创造性意识的来源常常是艺术与设计实践，实验室在高校教育中就是这样一个优秀的阵地，它不仅将学与用相贯通，更重要的是能够为环境艺术课程学习各个相关专业的交接与融合搭建一个互通的平台，根据对国内外多所高校的环境艺术设计专业教学模式考察，实验室已经不再是教学的选择性条件，而是必需项，实验室建设已经成为人才培养的有力保障。

1．3产、学、研共同发展的需要

实验室是环境艺术设计专业学生的学习基地，也是教师的科研基地，在这个基地上实现了教师将课程理论知识系统化、序列化的传授过程，指导学生在实验室通过相关的过程将学习理论成品化，学生通过相关的学习与亲身实践接收知识体系并形成为相应作品;教师在进行教研和科研工作时，很大程度上有赖于实验室的完善配套;党的十关于教育问题着意提出“培养学生社会责任感、创新精神、实践能力”、“加快发展现代职业教育”这就要求将教学与生产结合起来，实验室就是校园生产的初期平台，就目前来看各个用人单位也非常重视环境艺术设计专业学生的实践能力。因此实验室建设是环境艺术设计专业产、学、研齐头并进的客观需要。

2实验室建设与教学相结合

2．1转变观念

环境艺术设计专业具有时代性、新颖性、预见性，在教学过程中注重知识的更新，相应的实验室基础性设施、设备、和实验手段都需要随着教学知识的变迁而更新，在有些院校许多实验室在建成以后就定了型，数十年如一日，严重阻碍了环境艺术设计专业教学的与时俱进发展，在这种情况下教师和相关实验室人员应当转变观念，化被动为主动，积极与相关部门沟通联系并引起重视，使实验室的建设如同计算机的程序更新一样形成一种自觉机制，强而有力的新型实验室也是提高教学质量的有力保障。比如学生在图形实验室，可以熟练掌握CAD，3D，SKETCHUP，PHOTO等多种计算机图形处理手段，在模型实验室除了能够掌握模型制作的技术技法、机器设备的使用等还能够将自己的设计成品化等等，只有先进的实验室才能打造学生先进的知识与技术，使学生在实习、择业过程中占据优势，并且通过相应的实验教学，也使得学生成为一专多能型人才，学生毕业后不仅能成为环境艺术设计师，还可能成为模型设计制作师，专业的制图师等。

2．2以培养创新型人才为主

“实验室是培养创新人才的摇篮，是现代大学的心脏”，从整个高校教育来看，无论国内国外强调创新性人才的培养是共同的目标，而创新型人才的培养成果也是衡量高校教学质量水平的重要条件，而一流的学科建设需要一流的实验室作为支撑，才能培养出一流的创新人才。环境艺术设计专业由于其专业的特殊性质，更是要求对学生创新能力的培养，在环境艺术设计界有这样一种说法:没有创新意识和创造力的设计师，就不能称之为设计师，只是单纯的制图员。因为学生的每一次设计都是一个全新的创作和创造过程，在创作过程中除了依靠系统的理论知识和相应的技术手法以外，在实验室的实践分析过程是其重要的创新来源，因此加强实验室的建设要把学生作为主体因素来考虑，让学生的实践活动加入到实验室的建设中来，引导学生主动改造实验室设备和开发实验项目，结合学习活动积极提出实验室建设的相关意见和建议，从而实现创新型人才的培养目标。

2．3加强管理

毕业设计是环境艺术专业学生的重要课程，它不仅是学生是否能够取得毕业证、学位证的关键，也是学生大学阶段专业总结性设计的全面体现，但是目前环境艺术设计专业的毕业设计存在一些问题，如选题与实践脱节、缺乏创新、毕业设计过程中实验室不允许使用等，针对这些问题各院校应结合自身实际情况，首先根据实验室现存承担能力来为学生进行合适的毕业设计题目选取，在整个毕业设计过程中加强实验室的人员配备和制度管理，让学生实现设计与实验相结合，并鼓励学生组成研究团队，团结协作，大胆创新，在实践过程中发现问题。这不仅是培养学生创新能力和实践能力的有效方法，更是提高毕业设计质量，促进实验室建设与完善的有效途径。

2．4加强实验室管理队伍建设

要全面提高环境艺术设计专业的教学质量，必须构建一支人员结构相对稳定，业务熟练且有责任心的管理队伍，才能使教学得以保障:①重视人才吸纳，强调按需到岗，实验室的相关人员不仅要懂技术，还要懂得与环境艺术设计相关的专业知识，这样才能在实验课程中给予学生专业性的指导;②完善培训制度，定期对相关人员进行培训交流活动，向先进院校学习，注重实验室队伍掌握技术手段的时效性，了解新技术新设备的发展动向和趋势等，提高实验室队伍的整体素质，保证学生实验课程知识、技术、设备的常新性;③完善管理制度，实行激励机制，必须制定一系列相应的规章制度，严格按照要求对实验室进行科学管理，安全制度是重中之重，在此过程中还应该注重鼓励实验室队伍的自主创新能力，鼓励相关人员积极发表与实际工作相关的教学、科研论文，努力提高实验技术和管理水平，对设备进行合理化改进，为环境艺术专业的教学活动奠定良好的物质和技术基础。

2．5以点带面，开展实验室建设与教学

环境艺术设计专业学生的整体课程看作是一个面，那么不同的实验课程就是其中若干个教学点，这些点散布在整个本科阶段这个面中的各个部分，而多个实验课程就形成了许多条线，这些线互相交织构成了一个强大的网络存在于整个教学面中，并与其他课程形成无法分割的关系，如果我们针对教学中的某一实验课程点发生了改变，那么整个课程网络就会发生相应的改变，因此我们要重视实验课程这一“点”的作用，加强实验室相关建设，让这个点做的更加完美，从而形成良好的教学面。

2．6引入“CDIO模式”

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》中指出:“把改革创新作为教育发展的强大动力”，“改革教学内容、方法、手段”，“优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能，学会动手动脑”。“CDIO”是现代国际工程教育改革的最新成果，它十分符合我们国家的这一教育改革与发展目标的要求，它指的是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)四个层次，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。环境艺术设计的专业特色和课程特点恰恰非常需要这种模式的引入，建立实验室的开放式管理，将学生的构思切实引入到设计实践中来，以实验室为枢纽将所需课程有机整合，达到国家提出的“优化知识结构”，“学会动手动脑”的目标要求，落实科学发展观，实现同学们之间的有机协作，增强团队精神。

3环境艺术设计人才培养办学实践

3．1多个实验室的联袂打造共享体系

建筑学院环境艺术设计系设有模型、建筑物理、摄影、构造、计算机图形和美术实验室，形成了涵盖教学多个方面的综合性实验室体系，学校和学院十分重视实验室发展，每年均有专项拨款用于实验室建设，并由专业实验队伍进行管理。依托这些实验教师可以进行科研研究，获得科研成果，促进了实验教学;学生在学习过程中也实现了一条龙式的实践活动，首先可以在美术实验室进行思路的开拓与构思，然后进入图形实验室完成相应的计算机绘制，并在绘制过程中与模型实验室的模型制作相结合共同完成设计理念的实现，之后进入建筑物理实验室和结构实验室来测定设计的科学性与可行性，最后对于定型的完整设计进入摄影实验室对建筑模型，构思设定草图等进行专业性的拍照，之后再回到计算机图形实验室对所有成果进行系统的整合、排版、艺术加工，最终生成一系列成品图纸。

3．2打破院系分隔，协作教学

环境艺术设计专业的课程设置中有一些课程是跨越了院系的学科界限的，如材料学，工程力学，测量学，环境工程学等均是由土木学院、工程力学系、水利与环境学院等兄弟院系来开设，其相应的实验课程也分别在这些院系的相关实验室中进行，实现了互通有无的团结协作精神，为学生的学习建立了完善的实验室解构，形成了良好的教、学、做一体化系统，极大地有利于力提高整体教学质量。

3．3实验室与企业的强强联手

建筑学院环境艺术设计系与郑州大学综合设计院、河南省徐辉建筑事务所、绿地置业等多个设计单位和企业保持良好的合作与人才输送关系，在合作过程中实验室发挥了巨大的作用，许多在校合作项目的技术问题都在实验室中得到解决，这些单位也为实验室的建设积极提出建议，捐赠与项目相关的设备等，实现了实验室与企业的联合建设。

3．4依托科技创意产业园区

2012年学校开始将科技创业园计划纳入学校发展蓝图，从2014开始全面建设，根据学校精神，各院系将各自学院的专业发展与相应实验室纳入科技创业园区的开发进程，建筑学院环境艺术设计专业实验室将依托学校科技创意产业园区的发展，实现新的发展与创新，在教学、科研和人才输出中发挥更大作用。

4结语

综上所述，实验室是高校环境艺术设计专业教育教学、科研工作的重要阵地，实验室的管理与建设水平将会直接影响到人才培养的模式与培养的质量，也是培养创新型人才的关键所在，结合建筑学院环境艺术设计系的实验室建设工作显示，只有调动一切资源，努力探索创新型实验室的发展之路，并实现多方互动配合才能充分发挥出实验室在教学科研中的重要作用。

实验室自动化设计篇6

关键词：创新实验室；嵌入式系统；开放运行管理

作者简介：张腾飞（1980-），男，河南商丘人，南京邮电大学自动化学院，副教授；郭前岗（1960-），男，陕西西安人，南京邮电大学自动化学院，教授。（江苏 南京 210023）

基金项目：本文系南京邮电大学实验室建设与设备管理研究课题重点项目（项目编号：2011XSG03）的研究成果。

中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0164-03

近年来，随着嵌入式系统的广泛普及，其复杂度也迅速增长，嵌入式领域中对能够适应社会需要的创新型设计人才的需求日益旺盛。尽管高校大量扩招，但整个社会依然缺乏该领域的应用型开发人才，然而毕业即失业的大学生比比皆是，这种就业难与用人难的自相悖论无疑为我国的高等教育敲响了警钟，也为嵌入式创新实验室的建设及开放运行管理模式的探索提供了驱动力。嵌入式系统是一项应用性很强的工程技术，企业所需要的嵌入式工程人员，不仅仅要有扎实的理论基础，更要有丰富的动手实践经验。学生要想从事嵌入式技术工作，只有经历过很多的实验、实训项目，才能够更好地理解和掌握嵌入式技术，才会在当今就业难度极大的环境下走出困境，脱颖而出。

一、嵌入式创新实验室的建设背景

“根据嵌入式系统”的课程特点以及南京邮电大学（以下简称“我校”）电气信息类专业的实际应用能力和创新能力培养目标，在前期的嵌入式系统实验室建设及实践教学改革研究中，已经构建了从基础验证性到综合性、设计性实验，并与课程设计、大学生科技创新计划、科技创新竞赛、毕业设计等实训环节相结合的循序渐进的嵌入式实践教学体系，增强了学生参加各种科技创新实践活动的积极性，取得了较好的效果。尽管参与各种科技创新实践活动的学生人数逐年增加，但涉及的学生相对较为集中，一组学生可能同时参与多种竞赛活动，而大部分学生在学习了相关理论知识完成课内基础实验之后，没有再从工程实训的角度得到系统的、更为实用的开发技术和技能训练，因此，有必要通过创新实验室的建设，让学生从基础训练、综合实验、科学训练、研究设计性实验、开放实验项目、科技创新竞赛等多样化、多层次的开放性科技创新实践活动中形成良好的竞争氛围，系统地掌握嵌入式系统的实际开发技术。

另外，结合学生的科技创新实践项目，将有助于提高嵌入式系统创新实验室的内涵建设，促进学科发展，完善学生的个性化教育，提高学生的创新能力。

结合我校电气信息类专业的课程建设以及相关特色专业建设目标，依托自动化省级实验教学示范中心、智能电网信息工程省级综合训练中心、校企共建联合实验室，通过专项资助创立了嵌入式系统创新实验室，探索嵌入式系统创新实验室的建设，构建多样化、多层次、全面开放的实践教学体系，并进行了多样化的实践教学与模块化实验教学平台的建设探索。

二、嵌入式创新实验室的平台建设

按照个性化教育与开拓创新型人才培养的要求，我们将嵌入式课堂理论教学、课内基础实验、课外综合性实验与嵌入式系统相关课程设计、本科毕业设计及课外科技创新实践活动等环节相结合，在嵌入式创新实验室的建设中，构建了多样化的嵌入式系统实验开发平台，包括80C51、MSP430、ARM、DSP等系统开发平台200余套。为便于学生的科技创新，配备了多套不同规格的仪器仪表设备，并建立了创新实验室的元器件库，创新实验室的实验开发平台如图1所示。

另外，在学校自制实验仪器设备专项经费的资助下，完成了嵌入式Cortex M3开放实验模块化开发平台的研制，其模块化结构如图2所示。该开发平台的研制理念是：同时注重嵌入式技术的学习和实践创新能力的提高两个方面，让学生在这个开放的平台上尽可能多接触更多、更新的技术，激发学生的自主学习意识，充分利用课余时间完成实践与创新。

该平台具有以下特点：采用较新的Cortex-M3处理器芯片，秉承传统单片机廉价、稳定、控制资源较多、运算资源较少等特性，内部结构相对简单，学生不用学习复杂的操作系统和各种配置就可以实现简单的操作，在此基础上可以移植μC/OS等操作系统，适用于操作系统知识的学习和使用；核心板可以作为单独的开发板使用，可以配合教程分发给学生课后烧写调试练习或研发新项目；核心板完整的扩展资源、小巧的体积、大容量的存储器配备，非常适合二次研发；模块化的底板外扩资源丰富，设置外扩资源屏蔽开关，可兼容扩展；模块化的设计便于今后更新处理器，节约大量成本。

三、创新实验室的运作和管理

为充分发挥实验室的资源优势，为更多学生提供自主发展和实践锻炼的空间，嵌入式创新实验室制定了“立体化、模块化、综合性、开放性”的创新实践教学及管理、运行机制。

1.一体化、模块化的嵌入式实践教学体系

学生在学习了嵌入式系统相关理论知识之后，如何能从实践的角度更好地掌握实用的开发方法和技能，是我们在规划、完善嵌入式实践教学体系中重点关注的问题。从课程体系结构的角度，综合考虑嵌入式系统与先修课程如计算机组成原理、模拟数字电子技术、操作系统、控制原理等相关课程的联系，通过创新实验室的知识讲座、科协活动、学科竞赛等各种途径让低年级学生了解整个学科课程之间的联系，为后续学习嵌入式系统及应用课程打下坚实的基础。从嵌入式处理器的角度，综合考虑单片机与ARM、DSP、FPGA等嵌入式微处理器之间的相互联系，并将这种联系贯穿在嵌入式系统的设计应用开发这条主线中。如，为便于学生理解和掌握，我们对单片机的定时/计数器、中断系统、串行口等模块深入讲解其基本原理及接口的扩展技术；而ARM、DSP等芯片的资源丰富，则重点强调其体系结构以及实用的设计开发技术，并结合实例开发项目进行讲解。

结合电气信息类专业的培养目标，从学生的个性化教育出发，将创新实验室的实验内容由验证型、提高型向综合型、设计开发型和创新型逐层递进，实验内容的设计由单纯的教学型向产学研相结合的方向转变；采用工程案例化教学，突出科技创新在人才培养中的作用。以适应社会需求创新型人才为目标、以培养学生的技术应用能力、实践创新能力为主线，构建了一体化、模块化的嵌入式系统实践教学体系。

2.多样化、多层次的科技实践创新活动

在嵌入式系统创新实验室的建设过程中，遵循实验内容多层次、实验设置多模块、实验手段多样化。构建课程基础实验、课程设计、开放实验项目、大学生科技创新STITP项目、创新竞赛、毕业设计、工程实训等相结合的创新实践教学体系，如图3所示。

在创新实践教学体系中，既有简单的演示性和验证性实验，使理论教学形象化，加深学生对理论的理解，又有难度较大的设计性、综合性和创新性实验，锻炼学生的创新实践能力。学生可根据学习情况自主选择与实际能力相符的实验项目。

3.开放途径、模式与运行机制

嵌入式创新实验室全开放运行。除了课堂实践教学由教师集中管理，其余的课外实践主要采取以教师为监督指导、由学生自主管理的运行模式。嵌入式系统创新实验室的开放性表现在实验室资源面向全校学生全方位开放，即实验内容、实验场所、实验时间的开放。

创新实验室鼓励学生申报嵌入式系统相关开放实验项目。在学院相关教师申报实验室开放项目的基础上，由创新实验室对开放实验项目进行审核，并报学校实验室建设与设备管理处，由学校组织专家对开放实验项目进行审定，经学校审定批准的开放实验项目由嵌入式系统创新实验室组织对学生开放。

实验室开放课题要求学生以课题小组为单位在一个学期时间内协作完成一个完整的实际嵌入式课题开发，近两年学生申报完成的典型课题有：“基于指纹识别的智能门锁系统”、“基于闭环控制的仿人足球机器人全向行走”、“基于Cortex M3的Modbus RTU通信协议实现”、“太阳能蓄电池充放电控制电路设计与实现”、“嵌入式Cortex M3最小系统板设计与实现”、“基于GSM网络的老年人身体姿态检测系统设计”等。

实验室开放课题注重学生的已有知识体系和认知特点，充分考虑不同年级学生的能力层次和个体差异，由浅入深、由易到难、循序渐进，并突出实践创新活动的导向性、趣味性、开放性及综合性，为学生的实践创新提供广阔的思考空间，促进学生的个性化发展。

学生通过独立查阅资料、设计方案、硬件设计、软件编程及调试，系统地掌握了嵌入式系统的软、硬件协同设计方法。该实验教学模式在传统实验方法的基础上，极大激发了学生自主探究的兴趣，促使学生创造性思维与解决问题，有效提高了学生自主实验与创新能力。

4.校企合作

通过校企合作等多种途径，强化学生实践和创新能力的培养。目前与美国风河公司、德州仪器、北京精仪达盛、北京博创等多家公司建立了长期合作关系，为学生提供了良好的主题创新、实践平台，为教师提供了主题研究方向，为企业主题产品研发提供了技术服务。

结合企业的科研项目，让学生参与完成一些子功能模块的设计、开发与调试过程，已完成的典型课题有：“变电设备状态在线监测及故障诊断系统”、“基于DSP的USB2.0通讯模块的设计”、“变电站视频监控系统控制软件设计”、“基于嵌入式的病虫调查统计器”等。通过一些与学生实践创新及实际工作能力相关、受益面大的系统设计课题，使学生受到了功能相对完整的嵌入式系统实际工程项目的开发与调试过程训练。

5.管理队伍建设

结合研究生助教和本科生助管制度，形成了实验室专职教师、专业教师、研究生、勤工助学本科生相结合的嵌入式系统创新实验室实验指导与开放运行管理队伍。

强化对在岗实验技术人员的培养，通过制定针对性政策及保障措施，鼓励实验技术人员的再培训；制定了相关政策及奖励措施鼓励，督促实验教师以及专业教师投入嵌入式创新实验室的内涵建设实践探索，申报相关研究课题；制定了对实验教师的多样化考核机制，使其更好地融入嵌入式实践教学的实验指导。

通过制定较为完备的系列政策，加快推进了嵌入式系统创新实验室师资队伍的建设，提升了嵌入式系统创新实践教学的质量。

四、建设成效

在嵌入式创新实验室开放实验平台的基础上，以提升学生的嵌入式实践创新能力为核心，从整体出发，构建了循序渐进的多层次嵌入式系统实践教学内容体系，目前有验证性实验近30个，设计性、综合性实验近20个，服务于自动化学院4个本科专业及其他学院的相关专业。

以实际工程需求为导向，构建了从开放性实验项目到STITP创新项目、各级各类创新竞赛、毕业设计等实训环节相结合的多层次创新实践体系。近三年创新实验室共获得校级和省级大学生STITP创新项目96项，包括2012年立项33项，其中部级4项，省级5项；2011年立项38项，省级4项，校级重点13项；2010年立项25项，省级4项，校级重点9项。通过增加不同种类设备模块，拓展实验领域和实验项目，近三年创新实验室共完成了66项开放实验项目。在毕业设计中，多人次获得优秀毕业论文奖，学生参与多项嵌入式系统项目设计与开发，申请专利十余项，公开发表学术论文多篇。

近几年学生的出国深造、考研率明显提高，多名学生被清华大学、上海交通大学等知名高校录取。根据统计数据，多名毕业生陆续进入国电南瑞、南自等大型企业，为社会输送了大量优秀人才。

依托嵌入式系统创新实验室的建设平台，课题组完成了“基于问题设计型引导式教育，构建嵌入式系统实践创新人才培养体系”的教学改革成果，被评为南京邮电大学教学成果一等奖，并被学校推荐申请2013年度江苏省高等教育教学成果一等奖。

五、结束语

结合我校电气信息类专业嵌入式系统及应用课程的教学目标，从学生的个性化教育出发，探索了嵌入式系统创新实验室的建设，构建了一体化、模块化的嵌入式系统实践教学体系，讨论了实验室的开放途径、模式与运行机制，探索了开放运行管理、实验管理师资队伍建设等。经过不断实践，取得了较为明显的效果。

参考文献：

[1]周晓兰，陈寅山，张彦定.本科生创新实验室的建设与管理[J].福建师范大学学报（自然科学版），2011，27（3）：56-58.

[2]郭成操，李刚俊，杜涛.创新实验室建设模式 培养创新型专门人才[J].实验室研究与探索，2010，29（6）：195-197.

[3]张腾飞，顾亦然，王瑾.电气类专业嵌入式实践教学内容与方法的改革探索[J].中国电力教育，2009，（14）：156-158.

[4]符运良，羊大立.电子设计创新开放实验室建设探索[J].中国电力教育，2012，（34）：112-113.

实验室自动化设计篇7

[论文摘要]随着计算机技术的迅猛发展，加强信息化建设已成为实验室管理的一项重要工作内容，并就此提出一些建议。

实验室信息化管理是在传统实验室管理的基础上，利用计算机网络，采用科学的管理思想，将现实实验室中的各种资源进行处理，并通过计算机进行开放型管理，其重要意义是使得实验室在时间和空间上得以延伸。

一、实验室信息化管理的宗旨

实验室信息化管理的宗旨是在开放的实验环境下，为实验教与学提供最优化的实验教学资源，为实验教师提供简便有效的实验室管理和实验教学方法，使学生与实验发生最方便简捷的沟通，为学生提供虚拟与现实相结合的优化的实验环境与资源，使学生在真正的实验环境中利用最少的时间，掌握基本的实验操作技能，并在此基础上能进行一些力所能及的创造性、开放性的实验研究。

二、实验室信息化管理内容

主要有三个方面内容:实验教学管理模块，包括实验学习资源管理，实验报告管理，课表管理等;学生学习模块，包括仿真实验、项目案例库等;实验室管理模块，包括基本信息、在线排课、课表查询、实验室开放管理、实验室使用情况统计等。

(一)实验教学管理模块

实验教学是教学过程中非常重要的一环，而实验报告的提交、批阅、反馈，则成了一项费时费力的工作，尤其对于许多程序设计类的课程，大量的代码量、流程设计图等已使得纸质版报告不能适应。实验报告电子化，将报告填写、提交、批阅、反馈、统计等工作搬到了网络上，将大大提高教学工作效率。

在实验教学管理模块中，教师可提前实验课、实验学习资源、布置实验项目。学生在实验前需要预习实验，下载实验资源，并在线编写预习报告;在实验结束后，提交电子实验报告。教师可灵活掌握时间对学生实验报告进行批阅，直接给出成绩和评语，而不必担心未批完实验报告而影响学生做下一次实验的预习。这样，学生能够及时了解自己的实验反馈结果，节约了教师、学生的时间，加快了交流反馈过程，避免了因提交滞后带来的麻烦，缩短了指导教师的批阅和下发周期。

(二)学生学习模块

网络仿真实验有着随时随地开展的优势，并有效避免了硬件设备的大量投资，节省在教学中投入的资金。对于“网络安全”、“计算机组成原理”、“数据库SQL语言”等计算机类课程都比较适合制作成B/S结构下的实验。同时目前计算机相关专业学生的个人计算机大量普及，也有利于开展仿真实验教学。

仿真实验系统具有以下特点:集成了Flash的插件技术，应用Flash内置的ActionScript脚本语言，控制元件，使Flash表现出强大的交互功能;学生登陆系统后，即远程连接实验服务器开展实验，系统会将实验现象和结果实时、动态地反馈给学生。

(三)实验室管理模块

为了更好地实现资源共享，提高设备的利用率和经济效益，目前大部分高校都已经实施了实验室开放。推动实验室开放的前提就是实验室信息的公开化，当教师、学生了解了该实验室的设备、软件、开设实验项目等内容后，就能够根据自己的需要，选择进入某个实验室。另外，额定的实验学时往往会使学生感觉时间不够、或缺少深入研究的机会，而实验设备和时间资源又是有限的，为提高利用率，同时满足学生对实验实践的渴望，有必要推进自主型开放。这样就需要对院内各部门、教师和学生公布实验室基本信息。

在实验室管理模块实现了基本信息、在线排课、课表查询、开放实验室管理、实验室使用情况统计、参数设置等功能。在实验室信息化平台首页上，即公布了各个实验室的负责教师名字及联系方式;在教师和学生登录进平台后，能够方便地查询各实验室的课表信息;在线排课能自动判断预约、排课等相互之间的关系，并做出提示;开放实验室管理提供了预约、预约审核功能，并方便师生查询所需实验室的状况，自主决定时间、地点，联系实验室负责教师后即可进入实验室开展实验、研究活动。

三、实验室信息化管理的优越性

1.改变了传统实验室繁杂的管理方法，引进了现代化的管理手段，使实验室达到了信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率，降低运行成本起到了至关重要的作用。

2.统一管理实验室资源，包括设备、时间、人力，提高了效率和效益。

3.建成实验项目库后，为师生教与学提供了便利，实现了实验资源的共享。

四、总结

实验室自动化设计篇8

关键词：信息化；管理系统；数据中心；远程实验

中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）01-0056-03

一、引言

高校实验室是进行实验教学和科学研究的重要基地，是学校面对学生实施综合素质教育、培养实验技能、开展知识创新和科技创新的必要场所， 是高校培养高素质应用型人才的重要资源和保障。[1]随着高校实验室建设速度的提升和投入力度的加大，实验室的管理进一步规范化、多样化，同时管理工作也变得更加繁重和复杂：

（1）设备信息维护工作量巨大[2]

传统方式下，实验室设备信息是依靠手工建立台账、卡片，然后形成大量卡片的方式来进行管理的，台账等存档要占用大量空间，而且仪器档案的查询往往耗费大量时间。如果设备状态发生变化，在借出、归还、丢失、损坏、闲置时，都需要登记相应卡片，造成管理手续复杂，工作量巨大。

（2）实验室信息孤立

实验设备的信息、学生实验信息以及课程信息等不能有机地结合，各种收集和管理都是独立分散地进行，致使各个实验室之间、教师和实验室之间缺乏联系，造成了实验信息管理效率低、实验设备利用率低、预约实验比较烦琐等问题。因而，传统的书面和人工管理方式对于承担大量实验教学任务的实验室而言，确实存在难度大、工作量大以及工作效率低等问题。

（3）实验室运行数据统计困难

传统的手工管理方式在实验室的数据统计方面存在很大的缺陷，进而制约实验室的总结评估工作。因为在有关信息查询或统计分析时十分不便，无法及时得到精确的统计数据，导致实验任务安排欠科学，实验室各类数据得不到充分发掘，只能依靠不精确的数据进行估算和评价，过于依赖管理者的个人能力和素质。

（4）实验室开放运行受到制约

由于高校对高级应用型人才培养的需求，学生竞赛、学生科研、实验选修课等实践性较强的教学活动受到重视，这些教学活动大都需要实验室提供仪器、场地以及时间支持，实验室开放化管理变得异常重要。然而，利用传统的实验室管理方式进行开放运行管理将给实验人员带来额外的工作量；同时，过于烦琐的申请流程会影响学生主动进入实验室开展实践操作的积极性。

近几年，随着计算机技术和网络技术的快速发展，高校实验室已开始运用现代化的信息技术来加强自身的开放式管理。实验室的信息化管理主要是指利用实验室信息管理系统，通过计算机互联网络技术、数据存储技术、快速数据处理技术来对实验室进行全方位管理。通过信息化管理，实验室可以达到自动化运行、信息化管理，对实验室提高工作效率、降低运行成本起到至关重要的作用。[3]信息化在高校实验室发展中能够实现数据的实时性，易于实现资源共享，提高仪器、设备的利用率，大大减少了实验室的管理工作。

二、信息化系统整体设计

本文将以浙江树人大学信息科技学院省级实验示范中心――“信息与电子工程实验示范中心”为例，对该实验示范中心的信息化建设进行研究并提出实施方案，系统整体设计的结构如图1所示。

“信息与电子工程实验示范中心”（以后简称：示范中心或中心）的信息化建设由5个部分组成：

（1）示范中心网络改造是信息化建设的基础，为所有数据传输提供基础平台；

（2）实验室信息化管理系统是信息化建设的核心，通过与学校教学管理系统、校园一卡通中心对接，完成中心所有数据的采集、统计工作，并为教师决策、学生自助提供帮助；

（3）数据中心建设包括中心网站建设和中心数据库建设两部分，前者为中心提供展示窗口，为教师、学生获取数据提供接口，后者负责整个中心所有数据的存储；

（4）门禁监控系统负责采集学生进出示范中心实验室数据，并通过刷卡实现实验室开放运行；

（5）远程实验教学系统是示范中心的特色，通过网络技术和无线传感器技术实现实验箱的远程操作，使学生在寝室通过互联网便能完成实验项目，实现部分实验室开放、共享的管理方式。

三、信息化系统实施方案

1.示范中心网络平台改造

示范中心现有实验室大部分都建有局域网，但不同时期建设的局域网缺乏统一规划，出现了实验室之间数据孤立、IP网段分配凌乱等问题，无法形成一个通畅的数据传输平台，为此本课题将网络改造作为示范中心信息化建设的基础和重点。综合考虑示范中心应用需求和楼宇结构特点后，提出采用三层（核心层、汇聚层、接入层）交换型网络的拓扑结构，如图2所示。

每一间实验室和教师办公室放置一台接入层交换机，为教师机、学生机提供接入服务，同时为门禁系统提供联网接口；每一楼层的所有接入层交换机通过6类非屏蔽双绞线（6类UTP，提供1000Mb/s传输速率）连接到该楼层的汇聚层交换机上，汇聚交换机负责本楼层实验室之间的数据流通，同时将跨楼层的数据流量以及将本楼层采集的所有数据上传到核心交换机，同时为本楼层视频监控提供接口；核心层交换机放置在三楼中心机房，通过光纤与校园网中心机房相连，负责本中心与校园网的互通；通过6类UTP与三层楼的汇聚交换机连接，负责跨楼层数据流量的转发；通过6类UTP与数据中心相连，负责进出数据中心流量的传输。

2.实验室信息管理系统规划

为实现实验室的高效、科学管理，更好地为教学、科研服务，本课题根据学校实验室的实际情况，结合其他院校的管理方法，设计了实验室信息化管理结构图，如图3所示。实验室信息化管理系统主要由实验室管理员模块、教师模块和学生模块三个部分组成。

（1）实验室管理员模块是本系统设计的重点，由系统管理、资产管理、实验教学管理三个子模块组成，主要辅助实验室管理人员完成登录权限管理、资产维护与报废管理、实验教学排课、处理教师与学生预约申请等工作；

（2）教师模块主要辅助教师完成上传实验教学资源、预约实验场地与时间以及对实践过程中学生的成绩进行管理；

（3）学生模块主要是采集学生进出实验室的信息、帮助学生申请开放实验室资源以及对教师上传资源提供搜索服务。

3.数据中心建设方案

数据中心建设包括中心网站建设和中心数据库建设两部分。

示范中心网站不仅要作为本中心的宣传展示平台，同时考虑到实验室信息化管理系统采用的C/S架构，可以通过网页的方式登录与管理，因此中心网站也要为信息化管理系统提供接口，给管理员、教师、学生进行管理操作，简化管理方式。网站以用户体验为中心，采用多线索的信息组织方式，整合信息、实验室建设、实验教学、示范中心特色、管理体制、规章制度、教研成果、在线调查、内容检索、实验设备管理等功能模块于一体，为实验教学、科研和管理等各项工作提供数字化资源共享环境。

数据库建设由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括服务器和UPS（不间断电源），预计放置在三楼中心机房，通过千兆端口连接在核心交换机上，用于收集来自于整个示范中心的刷卡信息、实验教学数据，同时保存教师、学生上传的项目资料和实验作业等。软件部分包括数据库管理软件和服务器操作系统，用于维护数据库正常运行以及对数据库备份等操作。

4.门禁监控系统方案

门禁监控系统负责采集学生进出实验室数据，为实验室提供安全保障，同时为实验室实现开放式运行提供支持，其方案设计如图4所示。

门禁监控系统由门禁系统、监控系统以及数据库组成。门禁系统从校园一卡通中心获取学生信息，并根据学生事先在信息化管理系统的预约情况，对进入实验室的人员进行筛选，只有预约申请被实验室管理人员审批通过的学生才能打开电子磁锁，同时读卡器记录学生的信息并上传至数据中心，为后期统计与评估提供支持。视频监控系统负责获取实验室声音和图像数据，便于实验室管理员对开放实验室进行远程监控，及时发现违规操作仪器、违反实验室规章制度的行为。

5.远程实验教学系统

远程实验教学平台是示范中心开放式运行管理的创新点，依据该平台学生能在任意时间、任何有网络的环境登录示范中心系统，预约实验并远程操控实验设备，远程采集实验结果。该教学平台主要由STC单片机实验箱、远程下载器、摄像头和服务器组成，如图5所示。

该平台主要功能是提供单片机实验的远程调试，学生在寝室和家里通过浏览器（如IE、Firefox）访问服务器网址，选择准备要做的实验。根据网页上的实验原理、硬件原理图和软件流程图编写C语言程序，上传该程序的hex文件。服务器通过网络接收到hex文件，在硬盘上自动存储，并通过网络传输给远程下载器。远程下载器接收到hex文件，自动把hex文件下载到STC单片机实验箱中，反馈下载状态和相关的串口数据。服务器接收到远程下载器成功下载的信号后，自动把相关的串口数据和摄像头采集的STC实验箱视频传输给学生。学生观察反馈数据和实验箱的视频结果，判断自己程序是否完成程序设计的功能。

四、总结

通过信息化建设，系统自动采集实验室运行数据，便于管理人员发掘数据规律，合理规划实验资源；教师将教学资源、实验内容上传到数据中心，为资源共享提供便利；实验室开放程度大幅提高。？筅

参考文献：

[1]金海萍，阮俊，冯建跃.高校实验室安全与环保教育方式和内容的思考[J].实验技术与管理，2011，28（3）：185-187.

[2]饶婕，刘朝晖，王蓓.高校开放实验室信息管理系统的研究与实现[J].华南大学学报（自然科学版），2008，22（1）：80-83.

[3]杨伟.高校实验室信息化管理的探索与思考[J].湖北函授大学学报，2007，20（2）：46.

[4]叶爱敏，张新立.师范生信息化教学技能实验室的规划与建设[J].实验室研究与探索，2012，31（5）：165-168.

[5]杨静.试论加强计算机实验室信息化建设的管理[J].中国管理信息化， 2012，15（16）：102-103.