劉文艷，潘 清，杜 菁，王 珂，翟陽陽，沙 飛，田 新

首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京 100069

·理論探索與實踐·

醫(yī)學(xué)院校計算機(jī)教學(xué)實驗室信息化建設(shè)的實踐與探討

劉文艷，潘 清，杜 菁，王 珂，翟陽陽，沙 飛，田 新

首都醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京 100069

信息化建設(shè)是教學(xué)實驗室建設(shè)的主要內(nèi)容之一，對實驗教學(xué)方法與實驗室管理手段改革起著推動作用。文章結(jié)合首都醫(yī)科大學(xué)計算機(jī)實驗室實際情況，總結(jié)了近年來在信息化建設(shè)實踐中所取得的初步成果，并對未來信息化建設(shè)進(jìn)行了深入探討；提出了搭建實驗室信息化管理平臺的設(shè)想，針對關(guān)鍵問題進(jìn)行了討論，提出相應(yīng)的解決方案。

信息化建設(shè)；實驗教學(xué)；實驗室管理

首都醫(yī)科大學(xué)計算機(jī)教學(xué)實驗室（以下簡稱實驗室）是面向全校的公共實驗室，其主要任務(wù)是為全校各學(xué)院計算機(jī)實驗教學(xué)提供技術(shù)平臺和服務(wù)保障［1］，上機(jī)學(xué)生包括研究生、本科生和夜大生，平均每年開設(shè)課程30余門，上機(jī)人機(jī)學(xué)時數(shù)20余萬。此外，還要為計劃外教學(xué)實驗提供技術(shù)服務(wù)。實驗室不僅是完成教學(xué)任務(wù)的場所，還是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的場所，對學(xué)生能力的提高十分重要。

隨著信息時代的到來，高校實驗室信息化建設(shè)也被提到了議事日程。教育部早在2005年就提出要建立網(wǎng)絡(luò)化的實驗教學(xué)和實驗室管理信息平臺，實現(xiàn)網(wǎng)上輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理模式［2-4］。據(jù)此，首都醫(yī)科大學(xué)增加了實驗室軟硬件設(shè)施的資金投入，加快了實驗室信息化建設(shè)的步伐［5-6］。只有充分利用信息化理念和手段，才能更好地營造培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的良好環(huán)境，有效地提高實驗室管理和設(shè)備使用效率［7-8］。

1 實驗室信息化建設(shè)的初步實踐

近年來，根據(jù)學(xué)校的發(fā)展需要和整體規(guī)劃，實驗室經(jīng)過搬遷和改造，解決了原有機(jī)房使用面積緊張和管理不便的問題。同時，完成了設(shè)備的添加和更新工作，實驗室新增計算機(jī)40%，淘汰了舊計算機(jī)，升級了硬盤保護(hù)卡，重新搭建了實驗教學(xué)平臺，添加了多媒體音頻功放系統(tǒng)，升級了多媒體電子教室軟件；添加了交換機(jī)、服務(wù)器和實驗室監(jiān)控系統(tǒng)。與此同時，實驗室的信息化建設(shè)也在穩(wěn)步向前推進(jìn)，使實驗教學(xué)不斷向數(shù)字化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化和智能化方向發(fā)展［9］。

1.1 局域網(wǎng)實現(xiàn)信息傳遞

實驗室搬遷后，實驗用計算機(jī)數(shù)量增加到500多臺，為了便于管理，每臺計算機(jī)都需要設(shè)置固定IP地址，而學(xué)校的IP地址資源非常有限，因此實驗室采用了私有IP地址配置方式，并配置B類子網(wǎng)掩碼255.255.252.0，將實驗用計算機(jī)組成一個對等局域網(wǎng)，方便訪問校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，為實驗室信息化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。同時，完成了交換機(jī)添加和升級工作，使網(wǎng)速得到大幅提升，實現(xiàn)了千兆網(wǎng)速到桌面，不僅給實驗教學(xué)帶來了方便，也加快了硬盤保護(hù)卡對計算機(jī)系統(tǒng)維護(hù)的速度。

1.2 應(yīng)用電子教室提高教學(xué)效果

電子教室軟件是一種運行在局域網(wǎng)內(nèi)的多媒體教學(xué)平臺，它是一種新型的計算機(jī)教學(xué)模式［10-11］。將此軟件引入實驗教學(xué)，教師可以利用屏幕廣播功能，將課件以窗口的形式在學(xué)生機(jī)上演示，學(xué)生可以邊學(xué)邊練，還可以向教師提問；另外，其學(xué)生演示功能可讓學(xué)生將自己做的內(nèi)容展示給全班學(xué)生；文件分發(fā)和作業(yè)提交功能方便教師下發(fā)課程素材和收取隨堂作業(yè)；電子簽到功能替代傳統(tǒng)的點名方式，可快速完成當(dāng)堂考勤記錄，既豐富了課程內(nèi)容，又提高了教學(xué)效果。

為了滿足大班上課的要求，實驗室對交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，通過對交換機(jī)端口連線的轉(zhuǎn)換操作，以保證在電子教室軟件端啟用多頻道功能時，快速進(jìn)入雙機(jī)房聯(lián)合使用狀態(tài)。

1.3 利用BB平臺拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容

Blackboard（簡稱BB）平臺是一個被高校廣泛采用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，它彌補了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，能跨越時間和空間的限制，給學(xué)生提供更全面的知識［12-13］。為了促進(jìn)教學(xué)改革，學(xué)校也在積極推廣并使用BB平臺，此平臺具備課程的教學(xué)大綱、教學(xué)課件、在線學(xué)習(xí)和師生互動等功能。實驗室技術(shù)人員參與在線學(xué)習(xí)內(nèi)容的制作，以圖文畫冊的形式編寫了計算機(jī)基礎(chǔ)課程拓展課件，用視頻的方式錄制了計算機(jī)硬件組裝過程教學(xué)課件，將這些學(xué)習(xí)內(nèi)容放在BB平臺上，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和操作。

由于BB平臺對不同的瀏覽器會出現(xiàn)一些不兼容問題，為此實驗室專門安裝了Firefox、Chrome兩個瀏覽器和quicktime、flash、jre等插件，以保證BB平臺的正常使用。

1.4 采用虛擬機(jī)技術(shù)助力自主學(xué)習(xí)

虛擬仿真實驗教學(xué)也是信息化建設(shè)的一項重要內(nèi)容［4］，實驗室根據(jù)計算機(jī)專業(yè)的實驗課程特點，借助硬盤保護(hù)卡特有的功能在實驗用計算機(jī)中創(chuàng)建專門分區(qū)，利用虛擬機(jī)技術(shù)（采用VMware Workstation軟件）搭建了虛實融合的計算機(jī)實驗教學(xué)平臺。在該平臺中，安裝了多個不同版本的Windows操作系統(tǒng)，并通過仿真設(shè)置使虛擬機(jī)內(nèi)各操作系統(tǒng)之間、虛擬機(jī)與宿主機(jī)之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

通過使用該平臺，使原來受限于硬盤保護(hù)卡而不能完成的實驗操作，現(xiàn)在能夠順利進(jìn)行；使原來需要多臺計算機(jī)才能實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)通信類操作，在一臺計算機(jī)上就能完成；學(xué)生還能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需要，安裝不同的操作系統(tǒng)和不同的應(yīng)用軟件，或自主設(shè)計實驗內(nèi)容；一次實驗課沒有做完的實驗，可以通過遷移虛擬機(jī)文件的方式，將實驗過程保存起來，待下一次實驗課再繼續(xù)完成。虛擬機(jī)技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用，為實驗教學(xué)提供了便利，提高了實驗室設(shè)備的使用效率，也給學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的環(huán)境［14］。

1.5 搭建FTP服務(wù)器方便文件存儲

在實驗教學(xué)過程中，師生經(jīng)常需要進(jìn)行文件存儲和訪問。出于安全考慮，實驗室計算機(jī)上的硬盤保護(hù)卡，制約了臨時文件在硬盤中的存儲；U盤存儲容易感染病毒、損壞或丟失；e-mail郵箱上傳文件大小又受到限制。針對這種情況，實驗室通過使用FTP服務(wù)器軟件Serv-U，在實驗室高性能服務(wù)器上搭建了FTP服務(wù)器，解決了實驗教學(xué)中師生文件存儲和訪問的難題。

1.6 借助機(jī)考軟件推廣無紙化考試

實驗室局域網(wǎng)安全、穩(wěn)定、傳輸速度快，在這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行無紙化考試已經(jīng)成為可能。TCExam在線考試系統(tǒng)是基于B／S架構(gòu)模式的開源軟件，通過安裝Linux操作系統(tǒng)和MySQL數(shù)據(jù)庫來支持其運行。實驗室技術(shù)人員事先制定了試題導(dǎo)入的規(guī)范化格式，并編寫部分試題進(jìn)行測試，測試成功后，進(jìn)行了大規(guī)模試題導(dǎo)入。由于該考試系統(tǒng)涵蓋出題、考試、管理和閱卷等功能，簡化了考試流程，非常適合一般性的隨堂或階段性測驗［15］。目前，考試系統(tǒng)已在夜大生考試中使用，取得了很好的效果。

另一機(jī)考系統(tǒng)CCTR-E是基于C／S架構(gòu)模式，其功能強、管理更嚴(yán)謹(jǐn)，適用于各種考試。通過安裝Windows Server 2008操作系統(tǒng)和SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫來支持其運行，目前正處在調(diào)試和摸索運行階段，即將為更多的課程創(chuàng)造無紙化考試環(huán)境。

總之，實驗室信息化建設(shè)滲透到教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)，它不僅僅局限在資金投入和設(shè)備購置這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，而是需要從管理理念、教學(xué)方法、技術(shù)實施等多方面入手，不斷去進(jìn)行改變和提高［16］。

2 實驗室信息化建設(shè)的深入探索

實驗室信息化建設(shè)不能一蹴而就，需要系統(tǒng)地進(jìn)行規(guī)劃，并有條不紊地去實施［17］。前期的實驗室信息化建設(shè)，在輔助實驗教學(xué)方面取得了一定成效，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)方式和手段的不足，給教學(xué)帶來了許多便利，但這僅僅是實驗室信息化建設(shè)的一小部分，還有很多與實驗室自身相關(guān)的工作需要解決。

由于實驗室擴(kuò)大、機(jī)器設(shè)備增加和實驗學(xué)時數(shù)增長，使得實驗室各項日常管理工作倍增。面對實驗課排課管理、學(xué)時統(tǒng)計、設(shè)備申報與管理、實驗室開放管理等錯綜繁雜的工作，如何提高工作效率，是下一步亟待解決的問題。

只有突破傳統(tǒng)管理模式的束縛，創(chuàng)建適合本實驗室工作需要的信息化管理模式，才能有效地改變目前實驗室管理工作的現(xiàn)狀。

搭建一個實驗室信息化管理的平臺，即計算機(jī)實驗室實驗教學(xué)管理服務(wù)平臺（以下簡稱管理平臺），將實驗室各項日常管理工作進(jìn)行功能模塊化，借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)手段，實現(xiàn)實驗室各項工作的信息化管理。

2.1 管理平臺主體框架的構(gòu)思

經(jīng)過對實驗室各項日常管理工作的認(rèn)真分析，最終將工作內(nèi)容歸納為：“基礎(chǔ)信息”“教學(xué)信息”“安全管理”“設(shè)備管理”“實驗教學(xué)管理”“其他日常管理”和“個人中心”共7個模塊。每個模塊又細(xì)化為若干子模塊，功能模塊如圖1所示。登錄管理平臺的人員身份主要分為學(xué)生、教師和實驗室技術(shù)人員。前二者主要訪問的模塊與實驗教學(xué)相關(guān)，而后者身兼實驗指導(dǎo)和實驗室管理雙重任務(wù)，因此，所有模塊均可訪問。

圖1 管理平臺功能模塊圖

2.2 各模塊功能的初步設(shè)計

①“基礎(chǔ)信息”模塊，面向所有人。此模塊發(fā)布實驗室的各項規(guī)章制度，介紹實驗室基本情況和實驗室人員組成情況，講解實驗室的整體布局、各機(jī)房實驗設(shè)備和環(huán)境設(shè)施的配備及教學(xué)設(shè)備和軟件的使用說明。

②“教學(xué)信息”模塊，面向所有人。此模塊介紹實驗室開設(shè)的主要課程，動態(tài)顯示每學(xué)期各個機(jī)房實驗課程安排和計劃外教學(xué)任務(wù)（如第二課堂、教師培訓(xùn)，等）安排。

③“安全管理”模塊，面向所有人。此模塊公布消防安全管理須知，顯示實驗室內(nèi)滅火器材擺放位置示意圖和應(yīng)急疏散路線示意圖，講解滅火器使用方法和消防安全知識。

④“設(shè)備管理”模塊，面向?qū)嶒炇壹夹g(shù)人員。此模塊包括設(shè)備的申報、批復(fù)和執(zhí)行進(jìn)度的查詢；設(shè)備入庫、維修、報廢的登記和統(tǒng)計等功能。

⑤“實驗教學(xué)管理”模塊，面向?qū)嶒炇壹夹g(shù)人員。通過此模塊完成每學(xué)期實驗課的排課工作，并根據(jù)不同需要，隨時對課表內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，每學(xué)期通過管理平臺自動生成實驗室實驗項目開出情況統(tǒng)計表。

⑥“其他日常管理”模塊，面向?qū)嶒炇壹夹g(shù)人員。此模塊由五個子模塊組成，其中包括：開放實驗室管理、實驗室內(nèi)部管理、技術(shù)資料管理、勤工助學(xué)管理和失物招領(lǐng)管理。通過此模塊將日常管理工作中一些分散性的事務(wù)集中在一起統(tǒng)一進(jìn)行管理，可解決紙質(zhì)記錄不易查詢、統(tǒng)計和保存帶來的困擾。

⑦“個人中心”模塊，此模塊根據(jù)登錄人員的身份，進(jìn)入相關(guān)界面。如學(xué)生登錄后，可查詢自己本學(xué)期實驗課程的安排、可預(yù)約實驗機(jī)位，等；教師和技術(shù)人員登錄，可查看自己該學(xué)期的實驗授課安排，等。

2.3 需要著重解決的問題

2.3.1 師生應(yīng)盡快了解實驗室 每學(xué)期都會有新來實驗室上機(jī)的學(xué)生，他們需要熟悉機(jī)房位置；對新來授課教師需要了解教輔設(shè)備和軟件的使用方法；另外讓師生了解實驗室規(guī)章制度、方便教師預(yù)約空閑機(jī)房等，這些都可以通過管理平臺的“機(jī)房信息”“教學(xué)信息”和“安全管理”三個模塊來實現(xiàn)，使師生做到心中有數(shù)，可減少實驗室技術(shù)人員的重復(fù)性工作。

2.3.2 管理信息數(shù)據(jù)的一致性 實驗室工作有時需要分工完成，特別是在設(shè)備申報、登記和維護(hù)過程中，由于是不同教師負(fù)責(zé)，導(dǎo)致記錄的設(shè)備數(shù)據(jù)不同步，給后期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和預(yù)測帶來困難。利用管理平臺可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，既省時，又能保證數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。

2.3.3 合理并快速排課 實驗排課主要來自于三個上級教學(xué)主管部門：教務(wù)處、研究生院和成人教育學(xué)院。由于這三個部門排課時相互不溝通，各自的上課時間又不完全一致，最終實驗室匯總的課表不可避免地會出現(xiàn)一些問題。如機(jī)房沖突、上課時間部分疊加、上課人數(shù)與機(jī)房機(jī)器數(shù)不相匹配，等。這時，需要實驗室技術(shù)人員同三個部門反復(fù)核實與協(xié)調(diào)。因此，根據(jù)實驗排課的復(fù)雜性和特殊性，必須研究并確定一種適合實驗室的排課算法，從而實現(xiàn)高效智能排課，減輕實驗室技術(shù)人員的工作量，也能為后續(xù)教師備課、加課或?qū)W生自主上機(jī)學(xué)習(xí)提供保障［18］。

雖然實驗室信息化管理平臺的搭建還在起步階段，但能夠預(yù)測該平臺建成后，將會使實驗室日常管理工作更加規(guī)范、便捷。通過信息互通和資源共享，對提高實驗室管理質(zhì)量和實驗設(shè)備的利用率起到很好的促進(jìn)作用［19］。同時，實驗室信息化管理平臺的搭建也不是一成不變的，它需要不斷的充實和完善。在管理平臺上，如何加入校園一卡通，讓它在設(shè)備管理方面發(fā)揮更大作用；如何啟用更多的信息傳輸方式，如短信、微信，等，把信息快速推送到師生手邊；如何與學(xué)校上級各職能網(wǎng)站建立信息交互接口，減少數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等操作，這些問題有待于不斷思考和解決。

隨著計算機(jī)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，學(xué)校計算機(jī)實驗室作為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新人才熟練掌握計算機(jī)應(yīng)用技能的重要場所之一，近幾年，經(jīng)過不斷的努力和探索，計算機(jī)實驗室信息化建設(shè)正朝著規(guī)范化和現(xiàn)代化的方向邁進(jìn)，在增強教學(xué)效果和提高管理效率等方面發(fā)揮著重要作用，為培養(yǎng)醫(yī)學(xué)類創(chuàng)新人才提供良好條件［20］。

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［15］記得忘記.開源在線考試系統(tǒng)TCExam［EB／OL］.http：／／blog.sina.com.cn／s／blog＿5e98ca2b010116rt.html，2012-04-27

［16］范雪松，路遙，丁萬東.加快教育信息化建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)建設(shè)步伐［J］.實驗技術(shù)與管理，2014，31（4）：174-176

［17］姜哲，包秋燕.基于B／S結(jié)構(gòu)的實驗室綜合管理信息化平臺建設(shè)［J］.實驗室科學(xué)，2011，14（6）：270-272

［18］葉陽，顧國民，張旭東，等.實驗室排課管理系統(tǒng)信息化建設(shè)［J］.教育教學(xué)論壇，2015，48（12）：11-12

［19］盛蘇英，堵俊，吳曉.高校實驗室信息化管理的研究與實踐［J］.實驗室研究與探索，2012，31（12）：184-187

［20］張楠.醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)中心信息化的建設(shè)與成果評價［J］.實驗技術(shù)與管理，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

首都醫(yī)科大學(xué)校基金（2016JS03）

2017-03-16

劉文艷（1977-），女，北京人，主管技師，碩士，主要研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。

潘清（1962-），女，北京人，副主任技師，本科，主要研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。電話：13611040605；E-mail：jsjpq＠ccmu.edu.cn