实验室与教学综合管理平台建设方案--华年教育.doc
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安徽华年教育科技有限公司开放式实验室与教学综合管理平台
开放式实验室与教学综合管理平台
建设方案
安徽华年教育科技有限公司
2013年7月
24
目录
一、产品建设背景 1
二、产品功能结构 1
三、产品建设内容 3
3.1开放式实验教学与实验室管理平台 3
3.1.1系统概述 3
3.1.2系统功能 4
3.1.3门户网站 4
3.1.4实验教务排课及选课系统 5
3.1.5实验教学管理系统 6
3.1.6实验室对外开放管理系统 8
3.1.7实验室资产及耗材管理系统 9
3.1.8师生互动交流系统 10
3.1.9平台管理中心 12
3.2开放式网上虚拟实验教学平台 12
3.3实验室建设项目管理平台 13
3.3.1系统概述 13
3.3.2系统业务流程 14
3.3.3系统功能 14
3.4门禁考勤管理系统 15
3.4.1系统概述 15
3.4.2性能特点 16
3.5无线电源控制系统 17
3.5.1系统概述 17
3.5.2性能特点 17
3.5.3技术指标 18
四、产品特色及创新 18
五、产品运行环境 19
七、应用案例 21
附件、开放式实验室与教学综合管理平台主要系统功能模块 22
一、产品建设背景
随着学校管理变革的逐步推进，实验室建设的进一步规范化、复杂化，学校实验室管理工作也变得更加繁重和复杂，实验室建设和管理的问题也渐渐暴露出来：
1、高校实验课发展“学分制”，实验课不再以课程作业方式的安排，而是将实验课从理论课中剥离出来，单独开设课程，并给予相应学分，传统的实验手工排课方式就变得异常艰难。
2、实验模式局限于传统实物的实验方式，未能充分利用基于现代科技的虚拟实验方式，同时，由于受空间、人力、时间等限制，实验设备、实验工作、实验并没有得充分的利用，实验室资源浪费比较严重。
3、实验设备、仪器、低值耐用品等没有较好地建立信息库，以供查询其基本信息及使用状态，不利于对这些实验设备的维护；对仪器设备的领用、借用、修理、报废的处理仍处于手工处理阶段，处理过程繁琐，容易出现纰漏，造成设备流失；实验耗材的管理也带有较大的主观随意性，容易造成耗材浪费。
仪器设备信息统计过程复杂，占用大量工作时间，耗材消耗情况不能够得到很好统计。
4、实验室教学管理工作处于手工处理阶段。
实验教学计划、课程大纲、实验安排完全手工操作给实验教学管理带来繁重的工作负担；对教学过程和成绩评定没有建立详细的信息管理和记录，从而无法充分保证教学效果，积累教学经验；实验室主管部门和实验室之间没有方便快捷的协作通道，教师和学生之间也缺少很好的沟通桥梁，难以适应开放式的实验教学的需要。
这就迫切需要用计算机来进行辅助管理，以简化实验室主管部门的工作。
学校已建成覆盖整个校园的计算机网络系统，使用计算机网络来进行实验室管理成为了必然，特别是实验室开放选课给传统的实验室管理提出新的挑战。
北京邮电大学和北京润尼尔网络科技有限公司在国家科技支撑计划重点项目的基础上提出了实验室信息化管理一体化的解决方案，建立网络化实验教学和实验室管理信息平台，提供丰富的网络实验教学资源，实现网上辅助教学和网络化、智能化管理，减轻实验室管理人员的工作负担，提供工作效率和服务水平，加强实验室主管部门对设备和材料的计划、采购、维修和使用的宏观控制和管理，以节约成本，提高利用，强化管理，并为本科教学评估、实验室评估、实验教学示范中心建设提供原始资料和翔实数据，有效推动学校的评建工作。
二、产品功能结构
开放式实验室综合管理系统以开放式实验教学与实验室管理系统为主体和依托，集成门禁考勤管理系统、无线电源控制系统、条码资产管理系统、网络课程与教学管理系统和虚拟实验管理系统，并对上述系统的数据进行统一化管理，形成实验中心或实验室信息化管理整体架构。
系统以学校实验室管理流程和基本事务管理为核心，以规范实验室管理信息化为准则，充分利用学校实验室资源，更好地服务于学生。
系统依托校园网络构建管理模式，采用B/S结构，突破地域空间的限制，整个实验数据放在服务器上，管理人员、教师在办公室、宿舍通过网络对仪器设备、实验项目、实验过程等进行管理监控，而学生则可以在机房或在能上网的地方进行实验预约。
相对传统的手工管理，开放实验室综合管理系统有利于实验室资源的充分利用，有利于实验室管理的科学化和规范化。
整个系统由六个主要子系统构成，所有的子系统都是基于同一套基础数据，他们之间既实现了信息共享又拥有相互独立的功能。
这种结构便于用户根据实际需求部署和使用其中一部分子系统，而随着实际需求的变化又可以随时扩展新的子系统，所有的功能模块均基于同一管理界面，平滑过渡。
这样用户就可以降低维护和管理风险，避免各个业务系统之间数据不能共享的问题。
产品的功能框架示意图如下：
平台框架示意图
三、产品建设内容
3.1开放式实验教学与实验室管理平台
3.1.1系统概述
开放式实验教学与实验室管理系统以服务大中专院校实验室全面实施信息化管理，提高实验室的管理水平为宗旨，以全面提供实验室管理的解决方案为导向，是实验室实现信息化管理的重要支撑平台。
系统主要解决实验室的门户网站建设（中心介绍、实验教学、实验队伍、管理模式、设备与环境、教学特色、中心新闻/公告/通知等）、实验教务排课及选课管理（实验课程库、培养计划、开课计划、开课管理、开课审核）、实验教学管理（实物实验安排、虚拟实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理、实验报告）、实验室资产及耗材管理（工位/仪器/设备/耗材登记、领用、借用）、实验室开放管理（预约工位及设备、预约实验、实验桌电源管理）、互动交流（实时答疑、在线留言）等统一安排管理。
3.1.2系统功能
系统包括门户网站建设、实验教务管理、实验教学管理、实验室管理、系统管理等功能模块。
系统分为学生、教师、教务管理员、系统管理员、实验室管理员五种用户角色，不同的用户角色拥有不同权限，根据设置的角色和权限的不同，呈现界面也会不一样。
主要功能介绍如下：
3.1.3门户网站
实验室和教学实验示范中心门户信息展示综合平台是实验中心网站建设的利器，从实验中心介绍、实验教学、实验开放、实践创新到管理体制、师资队伍、设备环境、网络资源等，用户可通过系统的栏目管理、内容管理、资源管理模块自行建立模块或可根据中心进行定制，支持多媒体信息在线编辑发布，可实现实验中心与下设实验室门户网站统一管理。
实
验
中
心
首页
教学实验中心门户网站首页
中心介绍
介绍教学实验中心的组织结构、中心状况
分实验室页面
实验中心下辖的各实验室的网站及相关信息
实验教学
介绍教学理念与改革思路、教学体系与教学内容、教学方法与教
学手段、教学效果与教学成果
实验队伍
介绍实验中心人员构成、队伍状况、名师风采
管理体制
介绍实验室规章制度、运行体制、管理体制等
设备环境
介绍实验中心设备配置情况
实践创新
社团活动、创新成果、获奖竞赛、获奖论文、获奖成果、创新感言
网上资源
常用资源汇总及下载
中心新闻
发布实验中心最新的一些新闻、消息
中心公告
发布实验中心的一些公告、通知
3.1.4实验教务排课及选课系统
实验教务管理用于教务处给各实验室下达教学任务以及各实验室所承担的实验项目的批次、教师的具体安排。
在此之前要求已经完成专业培养计划的制订、实验项目的开设、实验课程大纲制订。
本模块的具体功能是，教务处在学期开始前根据当前学期，找到各班级的课程开设要求，从而对实验室下达教学任务书。
学期时间设定
设定每个学期的开始时间及截止时间
课程库管理
录入学校要开设的课程相关信息
培养计划制定
依据教务培养计划，按专业添加学生的实验培养计划
排课管理
针对全校学生制定每个学期开设的课程，发布选课日期，审核并发布最终开课信息
学生选课
根据自己的培养计划和学校的开课计划进行选课
课表管理
导入课表、查看学校总课表，提供个人、行政班、任选课、教室的排课信息打印相关的课程表
课程库管理列表界面
3.1.5实验教学管理系统
教师根据教务的开课计划可进行典型实验库的维护、实验安排、查看学生实验进展、批改实验结果及实验报告、统计并发布实验成绩等功能。
学生登陆系统后，首先根据培养计划进行选课，查看自己的课程表。
根据教师的要求，进行虚拟实验预习，进入实验室完成实验，提交实验报告。
另外，学生可根据自己的兴趣爱好，提交实验预约以及工位预约，进行个性实验。
也可以向实验提出设备借出申请。
实验库管理
维护各门课程实物实验和虚拟实验的典型实验，提供增、删、查、改操作。
实验安排
进行相应课程的实物实验的教学安排和虚拟实验的教学安排。
考勤管理
对参与实验的学生提供签到签离，考查学生的出勤情况。
电源控制
通过软件控制实验室实验桌电源的开/关状态。
虚拟实验
实物实验开展前，先用虚拟实验进行预习。
实物实验
根据教师的实验要求，完成相应的实验任务并提交实验结果和实验报告
实验批改
针对实验结果和实验报告进行相应的批改并给出评语。
成绩导出
按照实验课程汇总成绩并输出，或提供数据接口给教务成绩管理系统。
实验库管理界面
实验教学管理流程图
3.1.6实验室对外开放管理系统
学生可根据自己的兴趣爱好，提交实验预约以及工位预约，进行个性实验，也可以向实验室提出设备借出申请。
教师可以组织兴趣小组预约实验室来开展课外实验或增加课内实验时间，同时也可以向实验室提出设备借出申请。
实验室信息管理
实验室管理员对实验室及工位、设备相关信息进行增、删、查、改。
预约工位
预约实验室的工位及设备，预约成功后前往实验室做实验。
设备借出
通过系统查询可以外借的设备，申请、登记及归还设备
预约实验室
通过系统预约申请整个实验室开展相应的实验教学。
实验室预约审核
教务处对教师提出的实验室的预约申请进行查询及审核。
设备借出审核
实验室管理员查询以及审核实验设备的借出与归还状态。
实验室使用率
统计各个实验室课时使用、工位预约、实验室预约情况
电源控制
通过软件控制实验室实验桌电源的开/关状态。
学生预约工位界面
实验室对外开放管理流程图
3.1.7实验室资产及耗材管理系统
1、实验室资产管理
主要是针对学校各实验室资产进行统一管理，包括各实验室的资产采购、资产信息管理、资产的状态监控、资产盘点。
资产采购
资产采购的申请和审批，分析并导出资产采购表。
资产信息管理
资产管理员按照采购回的资产信息，录入系统，提供增、删、查、改功能
资产状态监控
包括资产报修、报废、调拨、借出单的申请和审核；
资产盘点
制定资产盘点计划、条形码扫描设备实地盘点、导出盘点报表
2、实验室物资耗材管理
低值易耗品管理在实验室日常管理工作中是一项量大且繁琐的工作。
本功能提供耗材购置计划管理、实验耗材管理：
入库、领用、使用统计、库存查询等工作。
耗材采购
耗材数据息
录入耗材的数据信
学期耗材计划
制定本学期耗材的使用计划
耗材购置计划
根据实验计划和库存情况制定出耗材的购置计划
耗材购置审核
对耗材购置计划的审核
耗材管理
耗材入库
新到耗材时，进行入库
耗材领用
管理耗材的老师领取耗材
领用记录
对耗材的领用情况进行记录
耗材统计
统计耗材的使用情况
库存查询
查询出现在耗材的库存情况
实验室列表界面
3.1.8师生互动交流系统
提供师生互动交流模块，包括在线实时答疑室和在线留言功能，在线实时答疑，支持多人语音、文字或视频交流，可共享白板，保存聊天记录，发送离线消息到邮箱，学生可输入问题进行查询，教师可补充完善答疑库。
3.1.9平台管理中心
系统管理员主要对系统用户账号和实验学生班级分组进行管理，提供导入/导出、增、删、查、改功能，并对参加实验教学的角色和相应权限进行维护，根据角色的职能，赋予相应管理权限功能，同时还可以查看在线用户人数，查看用户功能访问、用户登陆记录。
分组类型管理
进行专业、上课地点、学院、行政班级、入学年份等分组类型的增、删、查、改功能
分组管理
提供各种类型的分组的增、删、查、改功能
用户管理
各种角色用户帐户的增、删、查、改功能
角色/权限管理
添加角色、维护角色权限的修改
用户列表界面
3.2开放式网上虚拟实验教学平台
开放式网上虚拟实验教学平台是一种运用虚拟现实技术模拟真实实验的计算机教学软件，是面向教学的虚拟实验室。
它由课程实验仿真平台和虚拟实验教学管理系统两部分组成。
仿真平台采用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验，在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境。
虚拟实验教学管理系统提供全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括：
实验前的预习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的指导、实验结果的批改、实验成绩统计查询等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。
开放式网上虚拟实验室教学系统可以促进学生学用结合，实验的安排更加灵活方便且不受时间空间限制。
只要有网络的地方就可以动手做实验，实现真正意义上的开放实验室。
虚拟实验可减少实验设备的维护强度，缓解当前实验设备不足，实现理论教学和实践教学的有机融合。
通过建立虚拟实验室，可以解决计算机、电子、通信等学科中的实验教学问题，完善现有实验教学体系。
目前已经开发完成的虚拟实验系列产品包括：
1、计算机网络虚拟实验教学系统
2、Linux操作系统虚拟实验教学系统
3、计算机网络安全虚拟实验教学系统
4、Java程序设计实验教学系统
5、模拟电路虚拟实验教学系统
6、电路分析虚拟实验教学系统
7、高频电子线路虚拟实验教学系统
8、数字电路虚拟实验教学系统
9、信号与系统虚拟实验教学系统
10、通信原理虚拟实验教学系统
备注：
详细资料请向我公司人员索要《开放式网上虚拟实验室及课程系列技术白皮书》
3.3实验室建设项目管理平台
3.3.1系统概述
实验室建设项目管理平台贯穿从项目申报立项管理到相关部门对建设项目申请计划按流程进行审核，并且包含任务书执行情况跟踪及项目验收及项目汇总管理的具体内容。
通过实验室建设项目管理系统，使得实验室建设项目的管理日常工作井然有序，并且可以实现具体数据备份及统计工作的有效展开，从而符合国家级实验教学示范中心实际需求的信息化建设，也能满足学校实验教学中心的信息化软件建设的需求。
3.3.2系统业务流程
整个流程如上图所示，流程中涉及到四个角色，分别是：
项目申报者，学院审核人员，项目审核者，评审专家。
项目申报者的职责：
申报项目-提交立项申请；
项目实施-提交实施申请；
项目验收-提交项目验收申请。
学院审核人员的职责：
审核项目申报者的项目申请。
项目审核者的职责：
入库可申请的项目；
审批申报的项目（包括：
退回不符合要求的申请、将项目分发给评审专家、根据专家评审意见处理申报的项目）；
跟踪项目的实施（包括：
审批实施申请、中期检查）；
跟踪项目的验收（包括：
审批验收申请、实际验收）。
评审专家的职责：
对项目审核者分发的项目进行评审。
3.3.3系统功能
1、项目申报立项管理
教务处通过系统发布建设项目立项通知；各实验室选择提交教育部规定的财政修购专项文本或实验室建设项目申请计划书，并对应建立项目数据库，包括项目的基本信息、拟采购物资、大型设备论证文档和项目申报书等内容的管理。
项目申报的关联数据能自动的从相关系统提取，最大限度的实现信息资源共享。
校内主管部门和校外专家能对申报项目进行评介，对拟采购的物资提供采购建议。
2、相关部门对建设项目申请计划按流程进行审核
3、按规定格式填写项目任务书，按流程进行审核;自动形成项目任务书；
4、任务书执行情况跟踪；
5、项目验收及项目汇总管理
网上提交项目验收申请；系统支持实验室建设项目负责人对项目进行自评、支持专家组评审。
按流程对项目验收进行审核。
3.4门禁考勤管理系统
3.4.1系统概述
门禁考勤管理系统是根据高校实验室的考勤管理和数据监控要求而研制的，实现了进出人员身份识别、进出记录数据采集、统计和信息查询过程自动化的一套管理系统。
该系统和实验室管理系统结合使用，将会使实验室的管理更加科学化、规范化、智能化和开放化。
门禁考勤系统功能：
◆学生通过IC卡或磁卡验证学生信息，进出实验室大门；
◆开放实验室综合管理系统统一管理学生IC卡或磁卡绑定、禁用、启用、删除等操作；
◆学生可通过刷卡控制预约工位的实验台电源。
3.4.2性能特点
1）单门双向网络门禁控制器
2）TCP/IP联网
3）可接对读卡器
4）2万张卡权限
5）10万条记录
6）30-50W大功率变压器，并且具备较高的利用效率，输出功率大。
7）电源前端后端都有5A的保险丝，保护电路以防短路损坏，并且方便更换保险丝，对应的保险丝都有指示灯提示。
8）输出电压为12VDC，可局部微调到14VDC。
9）工作频率:
13.56MHz,7线输出
10）工作模式:
WEIGAND26,WEIGAND34
11）读卡速度:
<0.2S
12）感应距离:
0~10CM
13）工作温度:
-30℃~+70℃
14）工作电压:
+9V~+16V
15）工作电流:
静态35毫安；瞬间45毫安
16）维根传输距离:
≧100米
17）外观颜色:
黑色，ABS材料/白色（可选）
18）外观尺寸:
76×115×17
19）灌胶，全防水设计
20）带电源反接保护和数据耐压保护
21）输出采用玻璃放电管和半导体放电电路
22）电源采用保护电路，防人为等操作失误损坏
23）数据地程模拟隔离，防干扰
3.5无线电源控制系统
3.5.1系统概述
无线电源控制系统实现了实验室工位电源的智能化控制。
学生通过刷IC卡，可开启预约的实验工位电源，实验结束刷卡关闭电源。
教师通过实验室管理系统的页面进行各个实验室的工位电源的开和关。
通过实现各实验室内工位电源的智能化控制，减少实验室管理人员的工作量，节省电能。
系统功能
◆学生可通过触屏设备选择进行的预约，启动预约的工位电源；
3.5.2性能特点
1）超外差接收电路：
采用超外差接收电路，无线电信号接收非常稳定，遥控距离和灵敏度不受气候环境等因素影响；
2）数字编码：
采用进口数字IC芯片进行编码处理，不会产生互控现象，且抗外界干扰能力强；
3）安装方便：
不需对现有实验设备及仪器仪表进行改动，将插头插上，即可实现对实验设备及仪器仪表的控制；
4）隔墙遥控：
可隔墙进行无线远距离遥控；
3.5.3技术指标
1）无线信号，无声音、无方向，工作距离不小于30米；
2）灵敏可靠，控制次数可达十万次以上；
3）进口IC编码，有数百万种不同编码，不会有同类产品时的互控现象；
4）本产品使用220V交流电源，能长期通电使用；
5）超低功耗设计，待机电流：
220V50uA（小于0.015W）；
6）工作电压：
AC160~250V （50/60Hz）；
7）工作频率：
公共315MHZ；
四、产品特色及创新
1）采用B/S架构，方便平台部署及日常应用；
2）集门户网站、教务管理、实验桌电源管理、实验资源管理以及实验开放管理、实验教学管理、协同交流、虚拟实验教学、门禁考勤、无线电源控制、条形码资产管理、实验室监控于统一平台，实现实验室的智能轻松管理；
3）全面开放了实验室的实验资源，提供开放式实验教学服务。
可预约工位、实验，也可设备借出。
方便学生自主灵活参与实验，充分发挥学生的主观能动性，提高实验教学的效果；
4）多种角色应用体系，多种业务权限配置，满足不同高校实验室队伍建设应用，加强示范中心建设；
5）人性化的协同办公交流应用，帮助教师和学生随时随地实时在线或离线交流；
6）虚拟实验和实物实验相结合，丰富了实验教学方式，通过系统可同时管理实物实验和虚拟实验；
7）实验教学排课灵活，可统一安排也可学生自选，提供学生、教师以多种方式打印课表；
8）多种数据导入导出功能，方便各种身份角色数据汇总、数据统计。
同时可无缝集成到学校信息化大环境中；
9）可与实验中心硬件实验室电源管理模块集成，实现软件电源控制管理；
10）支持实验报告在线提交，并提供实验报告在线批注和智能批改功能；
11）可根据现实实验室进行直观的工位布局，方便学生预约和入座；
12）支持在线多媒体编辑，可实现实验中心与下设实验室门户网站统一管理。
13）各系统均可单独采购及布署，也可根据用户需求进行组装及集成。
五、产品运行环境
性能指标
支持用户数2万人以上，经过在多所大学的实验教学应用，系统运行稳定，不限终端客户数，完全能满足实验教学需要。
服务器运行环境
操作系统：
WindowsServer，Linux/UnixServer
Web服务器：
Tomcat6.0，JDK6.0
数据库：
MySQL
客户端运行环境
操作系统：
AllWindows系列，Linux/Unix等。
六、产品建设管理优势及服务体系
6.1标准软件研发管理
华年教育对开放式实验室与教学综合管理平台的研发采用软件研发企业标准部门配置管理方式，从产品部门的需求分析到前端展现，从软件研发中心到测试中心的Bug处理，均按照软件企业最优化方案分属部门负责，从根本上提高软件的质量。
6.2软件质量监控管理
开放式实验室与教学综合管理平台方案产品采用CMMI标准制程，从需求调研到分析测试整个过程中均有详细的专案管理机制，做到责任分工清楚、资讯信息透明、绩效责任明确。
产品拥有完善的质量保证QA（QUALITYASSURANCE）和质量控制QC（QUALITYCONTROL）机制，包括Bug重现、问题回归等常规控制手段，确保需求、编码、文档的统一性和一致性。
6.3产品技术规范管理
开放式实验室与教学综合管理平台方案的产品采用.Net语言编写。
采用IIS为应用部署环境；数据存储库采用MicrossoftSQLServer方案。
6.4售后服务体系
6.4.1服务原则
实效性原则：
快速反应。
我们会根据系统的硬件配置、应用需求、地理环境等因素，采取电话、远程诊断和现场服务的方式及时解决各种突发的技术问题。
l
前瞻性原则：
对问题做出预见性分析，并为用户系统将来的发展和扩充提供建议。
顾问性原则：
提供用户咨询服务；对用户在使用系统中遇到的问题，提供改进的原则和手段。
完整性原则：
对所提供的所有设备进行服务支持，并对用户与系统相关的其它设备提供必要的服务。
规范性原则：
服务过程可监督、可管理、可追溯，从而保证服务的质量。
6.4.2服务策略
服务标准化：
基于ISO9001质量控制体系的技术服务标准，形成标准化的作业流程，标准化的追诉制度，标准化的文挡与服务用语，标准化的资格认证等。
服务体系化：
建立授权服务体系，营建遍布全国的服务网点，让客户在最短的距离感受到最全面的本地化服务。
服务多样化：
在售前、售中、售后，倡导
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