高校实验室智能管理解决方案

第 1 页 惠风教育技术 高校实验室智能管理解决方案 2012第 2 页 01 高等教育现状 02 实验室智能管理 03 虚拟仿真实验教学中心 录页 第 2 页 第 3 页 渡页 第 3 页 01 高等教育现状 02 实验室智能 管理 03 虚拟仿真实验教学中心 第 4 页 第一章 高等教育现状 （十八）全面提高高等教育质量 。 “ 提高质量 是 高等教育发展的核心任务，是 建设高等教育 强国的基本要求。” （十九 ）提高人才培养质量 。 “ 强化实践教学环节 。 ” （六十）加强优质教育资源开发与应用。 “ 开发 网络学习课程。 建立 虚拟 实验室 。建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享 。 强化 信息技术应用 。 .生利用信息手段 主动学习、自主学习 ，增强运用信息技术分析解决问题能力 。 国家 对人才培养的 要求 国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010 0411F 5 页 第一章 高等教育现状 第六章 推动信息技术与高等教育深度融合，创新人才培养模式 高等教育 信息化是促进 高等教育改革创新和提高质量的有效途径 ，是教育信息化发展的创新前沿。进一步加强基础设施和信息资源建设，重点推进信息技术与高等教育的深度融合， 促进 教育内容、教学手段和方法 现代化， 创新人才培养、科研组织和社会服务模式，推动文化传承创新，促进高等教育质量全面提高。 加强 高校数字校园建设与应用。利用先进网络和信息技术，整合资源， 构建 先进、高效、实用 的高等教育信息基础 设施 。 培养 学生 自主学习、自主管理、自主服务 的意识与能力 。 国家 对人才培养的 要求 国家教育信息化十年发展规划（ 2011 第 6 页 第一章 高等教育现状 教学环境和实验设备条件有限 。 学生不能 自由进入实验室 。 学生 更不能自由使用 实验 设备 。 目前实验教学现状 第 7 页 第一章 高等教育现状 目前实验教学管理困惑 01 实验教学工作覆盖面广 ， 参与人员多 ，协调管理难 。 02 实验室的软硬件设备监管难度大 。 03 高校各实验中心的特点 、内容不尽相同 ， 独立网站建设费时费力 ， 难以整合 。 04 管理人员对实验过程难以全程监控 。 05 学生人数的大量增加 ，实验室严重不足 ， 实验师资贫乏 ，需要提高资源利用率 。 06 数据分析汇总难 ， 易出错 ， 教师统计申报数据的工作量巨大 。 07 实验教学灵活性大 ， 教学质量评测难度大 。 08 大量历史实验数据长期保存不易 ，参考查询异常困难 。 第 8 页 渡页 第 8 页 01 高等教育现状 02实验室智能管理 03虚拟仿真实验教学中心 第 9 页 第二章 实验室 智能管理 高校 实验室智能管理解决方案 高校 实验室智能管理解决方案由软件系统（ 加上配套硬件（实验室门禁子系统和实验室监控子系统）共同组建而成，实验教学智能管理系统包含实验中心管理、实验人员管理、实验教学管理、大型仪器设备共享管理、实验室建设项目申报管理、汇总统计生成上报数据及信息发布等基本功能，加上实验室门禁子系统、实验室监控子系统扩展功能，建立起校院两级的基于计算机网络的实验室建设与实验教学智能管理平台，实现实验教学与实验室建设运行网络化管理。 同学们可通过互联网进行实验预习，预习通过后学生可刷卡进入实验室实操，实现了实验室的智能化，无人化管理，大大提高实践教学质量。 第 10 页 第二章 实验室 智能管理 高校实验室智能管理解决方案 一身份认证登录）软 件 系 统 教 学 管 理大 型 仪 器 设 备 共 享 管 理实 验 室 建 设 项 目 申 报 管 理汇 总 统 计 生 成 上 报 数 据信 息 发 布配 套 硬 件实 验 室 监 控 子 系 统实 验 室 门禁 子 系 统毕 业 设 计 （ 论 文 ） 管 理 子 系 统创 新 训 练 项 目 管 理 子 系 统学 科 竞 赛 管 理 子 系 统门 禁 系 统台 禁 系 统D C S 虚 拟 实 验 预 习 系 统D C S 虚 拟 实 验 评 价 系 统第 11 页 第二章 实验室 智能管理 高校实验室智能管理解决方案 实验教学智能管理系统（软件） 实验 教学智能管理系统采用的是校院两级体系架构，学院及实验中心可基于校级平台独立运行和管理本实验中心的日常运行数据，系统不限制实验中心数量，支持未来全校所有国家级、省级、校级实验中心的在线使用，既方便校级管理部门数据集中管理监控，也方便二级学院的管理及日常实验教学的应用需求，而且一旦使用系统后，以后一年一度的需要上报教育部的数据自动生成，不需要另外填报。学校导出全校的，学院中心可以导出本院本中心的上报数据 。 系统对 用户实现权限分配，每个用户根据管理员分配的权限完成自己的本职工作；学生实验前只需登陆本系统就可以完成预习工作，实验完成后老师登陆本系统给学生维护成绩，门禁刷卡与派位管理实现开课记录的自动采集，自动生成实验的运行记录，学生提交实验报告备查。 第 12 页 第二章 实验室 智能管理 高校实验室智能管理解决方案 软件系统 管 理 者使 用 者教务处管理权限分配账号分配账号学院管理权限老师学生系统管理员初始管理学 院 管 理科 研 成 果 类 别校 内 公 告学 籍 异 动首 页 发 布实验教学管理实验中心管理实验室人员管理教学计划教学大纲制作课程开课记录汇总统计根 据教 学任 务排 定课 表基 本 情 况实 验 中 心建 设 项 目实验设备实验房间实验分室人 员 管 理成 果 类 别科 研 成 果公 共 平 台生成上报数据查询打印预 约 实 验申 请 实 验查 看 课 表审 核 预 约审 核 申 请 实 验生 成 课 表预习上课实验记录项目成绩总成绩加权比例第 13 页 第二章 实验室 智能管理 高校实验室智能管理解决方案 实验室门禁子系统（硬件） 实验室 门禁子系统为实验教学智能管理系统配套建设的子系统，系统可自动记录实验室人员和老师的考勤、自动生成实验运行记录，准确统计学生的实验课时，自动生成实验开课记录（未建设实验室门禁子系统前，开课记录需要老师上完课后在规定的时间内录入系统），减轻实验室人员和老师的工作量，准确客观的统计出实验室课时及大型仪器设备的使用时间 。 实验室 门禁子系统配套建设完成，老师或学生使用校园一卡通经过实验室区域的门禁刷卡后，实验室门禁子系统会自动判断实验教学智能管理系统中已经存在的四种情况的实验安排（实验课表安排、预约（开放）实验安排、自拟（申请）实验安排、其他实验安排），允许提前进入实验室时间或延后离开实验室时间由实验教学智能管理系统的系统管理员设置，只有实验教学智能管理系统中已有相应的实验安排、且实验时间已到允许进入实验室的范围内，门禁才会开门同时记录进入实验室开始上课的时间，实验完成后离开实验室时刷卡，系统经过与实验教学智能管理系统中已有相应的实验安排判断后记录下有效的下课时间，生成实验运行记录（开课记录）。每个刷卡器都可设置成判断全校所有实验安排并记录下相应有效的开课记录，使用比较灵活方便。学校如果使用了 实验教学示范中心的实验室开放及开放实验的管理功能均具备，无需另外再建设。 第 14 页 第二章 实验室 智能管理 高校实验室智能管理解决方案 实验室监控 子系统（硬件） 实验室 监控子系统配套建设后，可实现视频监控系统与实验教学智能管理系统的无缝连接，实现监控摄像头的授权与实验教学系统的管理授权对接，依据实验教学系统中的管理职能授权开放对应摄像头供其浏览查阅实验室现场的图像。所有监控摄像头的图像支持 要经过授权连入互联网即可浏览自己所管理实验室的视频图像。同时监控子系统支持设备分布式布局，即各个实验中心监控硬件设备独立放置管理，责任到人，既有利于布线，又方便管理。 第 15 页 第二章 实验室 智能管理 高校实验室智能管理解决方案 硬件网络拓扑图 以 太 网 通 信无 线 通 信 （ 免 布 线 ）触摸屏学生预约查询交互终端机实 验 室 控 制 终 端服 务 器二 维 码 扫 描 打 印 设 备实 验 室 视 频 监 控实 验 用 电 脑实 验 用 仪 器 设 备实 验 用 仪 器 设 备电 源 控 制 终 端刷 卡 终 端门 禁 终 端指 纹 刷 卡 终 端第 16 页 渡页 第 16 页 03虚拟仿真实验教学中心 01 高等教育现状 02 实验室智能管理 第 17 页 第三章 虚拟仿真实验教学中心 虚拟仿真实验是将计算机技术、软件技术、网络技术和传统实验设备结合起来 ,采用软硬件相结合的方式，协调相关硬件和效应设备，形成虚拟实验系统，并利用网络技术，实现虚拟实验系统的网络化，形成运行在个人计算机上、实现自行设计与开发，以及远程控制与协作的实验方式。 控制中心 终端 何 为虚拟仿真实验 第 18 页 虚拟仿真实验教学 优越性一：经济省钱 降低实验实践教学成本 第三章 虚拟仿真实验教学中心 模拟仪器 仪表使用 0411F 19 页 虚拟仿真实验教学 优越性二：生动直观 打造多样化的教学环境 第三章 虚拟仿真实验教学中心 柴 油 机 工作原理 第 20 页 虚拟仿真实验教学 优越性三：安全可靠 营造安全实验教学氛围 第三章 虚拟仿真实验教学中心 危险化学品实验 爆炸性实验 高空作业实验 高压电类实验 野外类实验 第 21 页 虚拟仿真实验教学 优越性四：情景再现 解决小概率事件再现问题 第三章 虚拟仿真实验教学中心 故障再现 0411F 22 页 虚拟仿真实验教学 优越性五：客观真实 增强实验教学的互动性 第三章 虚拟仿真实验教学中心 航海模拟器模拟的多种港口环境和气候条件 船舶驾驶 第 23 页 虚拟仿真实验教学 优越性六：智能客观 解决智能化考试、考核问题。 第三章 虚拟仿真实验教学中心 动力设备 拆 装 0411F 24 页 虚拟仿真实验教学 优越性七：职场体验 解决工作职场展示问题 第三章 虚拟仿真实验教学中心 轮机模拟器 0411F 25 页 虚拟仿真实验教学 作用一：提供良好实验平台，提高实验教学水平 第三章 虚拟仿真实验教学中心 传统教学中，理论教学与实验教学是分开的。理论课上没有实验，借助虚拟仿真实验，就可以将实验带进理论课。 0411F 26 页 虚拟仿真实验教学 作用二：整合实验教学资源，实现实验室的真正开放 第三章 虚拟仿真实验教学中心 虚拟仿真实验室易于构建、易于实现，便于异地在线检测和远程测控，可以运用网络技术及现有设备搭建功能强大的实验系统，从而节省大量的购置设备费用，显著降低实验室建设和管理成本。 虚拟仿真实验可以提供开放式实验环境。学生可以打破时间和地域的限制完成相关的教学实验。 教师 服务器 交换机 学生 学生 第 27 页 虚拟仿真实验教学 作用三：改变实验教学模式，培养科技创新人才 第三章 虚拟仿真实验教学中心 虚拟仿真实验，使学生进入虚拟场景，根据实验要求，自行设计并完成实验。虚拟仿真实验不仅能锻炼学生的独立构思和设计能力，而且能 激发学习的兴趣 ，这样更有利于培养出具有创新精神和实践能力的人才。同时， 提高是实验效果、效率、效益 ！ 第 28 页 虚拟仿真实验教学 局限性 第三章 虚拟仿真实验教学中心 降低学生对实物的感性认识 降低学生对元器件性能及参数的了解 降低学生的实际动手操作能力 降低学生对实验误差的分析能力 第 29 页 虚拟仿真实验中心建设 一、为什么要建虚拟仿真实验中心 第三章 虚拟仿真实验教学中心 在很多专业课程的理论教学中，存在一些普遍性问题 。 其一 其二 其三 某些理论知识高度概括抽象或者所涉及的领域属于宏观和微观，现实世界难以找到具体的案例进行演示 。 部分专业课程的实验室教学资源有限，开放时间有限，不能满足学生随时进行自主学习和动手实践的要求。 。 部分理论教学要构建物理演示系统成本高、操作困难，缺乏让学生动手实践的条件。 第 30 页 虚拟仿真实验中心建设 一、为什么要建虚拟仿真实验中心 第三章 虚拟仿真实验教学中心 为解决传统理论教学与学生工程化培养之间的矛盾，拓展实验教学的深度和广度、提高实验教学实效，实现理论与实践教学的密切结合，同时也尽可能减少实验成本和潜在危害，在课堂基础理论教学上，利用专业的仿真软件，采用多媒体技术以及网络通讯平台， 构建具有高度真实感、直观性和精确性虚拟仿真实验教学平台 , 是专业实验教学的有益补充和创新 。 0411F 31 页 虚拟仿真实验中心建设 二、虚拟仿真实验中心的目标是什么 第三章 虚拟仿真实验教学中心 0411F、构建多层次、模块化、全方位的实验教学体系，突出工程人才培养特色，强化机电学科融合，打破时空限制，建立课内课外一体化的人才培养体系； 1、以学生创新精神和实践能力培养为引领，建设开放度高、共享性好的优质网络实验教学资源； 第 32 页 虚拟仿真实验中心建设 三、怎样建设虚拟仿真实验中心 第三章 虚拟仿真实验教学中心 教 育 技术 专 家 教 师 行业专家 没有完美的个人， 只有完美的团队！ 专 业 业 教 育 行 政 由学校统一规划部署，建立长期开发组织路线。 合（人 +资源） 第 33 页 第三章 虚拟仿真实验教学中心 在优化虚拟仿 真教学资源的同时，注重 师资队伍建设和管理体系建设。 应建立由包含国家级教学名师、国家级教学团队引领的专职教