从实验室层次上形成了认知型、应用型、操作型、设计型、综合型、创新型六个层次的实验室，如图1所示。其中认知型实验室主要提供对机械行业知识、基础理论知识的感性认识，加深学生对机械行业和理论知识的理解。应用型实验室强调应用理论知识的能力，要求学生能够分析、解决简单的比较接近工程实践的问题。操作型注重培养学生的动手能力；设计型和综合型实验室强调知识应用能力、理论结合实践能力和团队协作能力，突出体现知识能力一体化、理论实践一体化；创新型实验室力图培养学生的综合能力，重点体现学生的主体地位，比如机械创新设计实验室、机械设计制造专业综合实验室等。CDIO倡导一体化的课程计划，培养目标定位为知识和能力的一体化。因此实验室建设基于一体化的实验课程体系，通过对实验项目和实验室的一体化建设实现知识和能力的一体化。项目实验室的设置是按照实验课程的培养目标对现有的实验室进行改进、完善和更新，每个项目实验室有明确的能力培养目标和实现方法。对实验室的每个确定项目明确其知识培养目标和能力培养目标，目标的设定要能够完整地体现CDIO的思想。最终各项目实验室的目标总和能够达到单元实验室的总体目标，单元实验室的培养目标总和达到实验室系列的总体目标。第三，按照CDIO对知识培养和能力培养的总体要求，对每一实验项目进行详细设计，从培养目标、培养方法、实验内容、能力培养措施、考核方法等几个方面优化实验项目的内容，促进学生“做”与“学”一体化。
为实现实验教学的“做”与“学”一体化，对实验项目的内容进行了以下设计：实验项目来源尽量结合实验室实际、生产实践应用。实验内容总体上包括三个方面，即实验准备、案例介绍、实验指导。实验准备主要提供实验的知识应用背景、拓宽学生知识视野、增长实践知识等。这一部分可包括适当的实习、考察、车间录像以增强学生实践知识；介绍与实验项目相关书籍资料、生产背景等。案例介绍为学生独立实验提供参照和帮助，能把复杂的原理、背景、操作等具体化和简化，以利于学生很快进入角色。实验指导能从方案选题、方案设计等方面引导学生主动学习并构思实验的对象。详细设计后的实验项目具有实验内容具体、指导性强的特点，保证学生有能力实现由“被动灌输”向“自主实践”的转变，从而促进了“做”与“学”的有效结合。
二、一体化实验室体系建设的关键环节
其一，师资队伍建设是CDIO模式下实验室软件建设的最重要方面。从教师培养、青年教师实习、学校企业合作等方面强化双师型实验师资队伍的建设，同时推动教师自觉地进行CDIO教学方法的改革和探索。CDIO标准9和标准10要求提高教师的工程实践能力和CDIO教学能力，双师型教师培养是实践CDIO教学模式的重要基础。首先，通过鼓励教师创办企业、支持横向科研、强化服务企业意识等举措推进教师实践能力的提高。其次，强化青年教师兼职企业锻炼。与周边地区企业合作建立了十几家优秀的实习基地，为80%的青年教师提供至少一年的企业锻炼机会。最后，加强和企业合作。一方面直接引进企业高级工程师兼任实验教师，另一方面是请有丰富经验的企业人员参与实验项目的设计。
总之，实验师资队伍建设是实验室建设规划、设计、执行的主体，应使实验教师深入了解、学习CDIO的基本思想。促使教师在实验室建设中自觉地贯彻以学生为主体、教师为引导、知识与能力并重的实践教学原则，真正执行CDIO的实验教学标准。其二，为确保CDIO理念的实施及效果，必须创新实践教学管理模式。实验室管理体制改革是实验室建设的关键环节。我们大力发展开放实验室、创新实验室和自主实验室来拓展实验教学模式，提高实验资源利用率，增加学生的主动学习经验。
开放实验室能够解决实验室人多、量大、资源利用率不高等问题，进一步满足综合性、设计性实验等对实验资源的高要求。创新实验室是以学生为主体、教师为辅导的形式进行机械创新设计、创新项目研究的高度自主实验室。通过创新实验室的建设，盐城工学院机械工程学院学生近年来在全国机械创新设计大赛、江苏省创新设计大赛等比赛中获得部级一等奖一项、江苏省一等奖、江苏省二等奖多项。自主实验室是学生自主组织、自发进行的兴趣小组实验教学。学院为学生提供场地、历届学生的设计产品、实验项目成果等，学生们根据自己的想法进行自主实验、设计和研究。在自主实验室初期，需要配备指导老师并组织兴趣小组，在学院内部展示、交流、竞赛、评比等，影响和带动更多的学生自主参与。
其三，CDIO模式下实验室的硬件建设需要考虑资金投入、资源整合、教学需要等因素，我们结合自身实际提出双平台、多途径、优化整合的建设思路。鼓励教研项目、科研项目、学生创新项目、自主实践项目与实验室相结合，丰富实验室建设的途径。从政策上大力鼓励教师在教学的同时从事教研和科研工作，为其提供专门的办公室和实验场所。发展校企合作，实现企业学校共建实验室。对于新建的应用型本科，应该结合自身的专业特色和学科优势，结合地方经济的发展，找到与地方企业结合的切入点，实现校企合作，共赢互惠。另外在现有实验室资源基础上进行更新、变革和重组，是满足CDIO模式下实验教学的重要途径。
从实验室层次上形成了认知型、应用型、操作型、设计型、综合型、创新型六个层次的实验室，如图1所示。其中认知型实验室主要提供对机械行业知识、基础理论知识的感性认识，加深学生对机械行业和理论知识的理解。应用型实验室强调应用理论知识的能力，要求学生能够分析、解决简单的比较接近工程实践的问题。操作型注重培养学生的动手能力；设计型和综合型实验室强调知识应用能力、理论结合实践能力和团队协作能力，突出体现知识能力一体化、理论实践一体化；创新型实验室力图培养学生的综合能力，重点体现学生的主体地位，比如机械创新设计实验室、机械设计制造专业综合实验室等。CDIO倡导一体化的课程计划，培养目标定位为知识和能力的一体化。因此实验室建设基于一体化的实验课程体系，通过对实验项目和实验室的一体化建设实现知识和能力的一体化。项目实验室的设置是按照实验课程的培养目标对现有的实验室进行改进、完善和更新，每个项目实验室有明确的能力培养目标和实现方法。对实验室的每个确定项目明确其知识培养目标和能力培养目标，目标的设定要能够完整地体现CDIO的思想。最终各项目实验室的目标总和能够达到单元实验室的总体目标，单元实验室的培养目标总和达到实验室系列的总体目标。
第三，按照CDIO对知识培养和能力培养的总体要求，对每一实验项目进行详细设计，从培养目标、培养方法、实验内容、能力培养措施、考核方法等几个方面优化实验项目的内容，促进学生“做”与“学”一体化。为实现实验教学的“做”与“学”一体化，对实验项目的内容进行了以下设计：实验项目来源尽量结合实验室实际、生产实践应用。实验内容总体上包括三个方面，即实验准备、案例介绍、实验指导。实验准备主要提供实验的知识应用背景、拓宽学生知识视野、增长实践知识等。这一部分可包括适当的实习、考察、车间录像以增强学生实践知识；介绍与实验项目相关书籍资料、生产背景等。案例介绍为学生独立实验提供参照和帮助，能把复杂的原理、背景、操作等具体化和简化，以利于学生很快进入角色。实验指导能从方案选题、方案设计等方面引导学生主动学习并构思实验的对象。详细设计后的实验项目具有实验内容具体、指导性强的特点，保证学生有能力实现由“被动灌输”向“自主实践”的转变，从而促进了“做”与“学”的有效结合。
二、一体化实验室体系建设的关键环节
其一，师资队伍建设是CDIO模式下实验室软件建设的最重要方面。从教师培养、青年教师实习、学校企业合作等方面强化双师型实验师资队伍的建设，同时推动教师自觉地进行CDIO教学方法的改革和探索。
CDIO标准9和标准10要求提高教师的工程实践能力和CDIO教学能力，双师型教师培养是实践CDIO教学模式的重要基础。首先，通过鼓励教师创办企业、支持横向科研、强化服务企业意识等举措推进教师实践能力的提高。其次，强化青年教师兼职企业锻炼。与周边地区企业合作建立了十几家优秀的实习基地，为80%的青年教师提供至少一年的企业锻炼机会。最后，加强和企业合作。一方面直接引进企业高级工程师兼任实验教师，另一方面是请有丰富经验的企业人员参与实验项目的设计。
总之，实验师资队伍建设是实验室建设规划、设计、执行的主体，应使实验教师深入了解、学习CDIO的基本思想。促使教师在实验室建设中自觉地贯彻以学生为主体、教师为引导、知识与能力并重的实践教学原则，真正执行CDIO的实验教学标准。其二，为确保CDIO理念的实施及效果，必须创新实践教学管理模式。实验室管理体制改革是实验室建设的关键环节。我们大力发展开放实验室、创新实验室和自主实验室来拓展实验教学模式，提高实验资源利用率，增加学生的主动学习经验。
开放实验室能够解决实验室人多、量大、资源利用率不高等问题，进一步满足综合性、设计性实验等对实验资源的高要求。创新实验室是以学生为主体、教师为辅导的形式进行机械创新设计、创新项目研究的高度自主实验室。通过创新实验室的建设，盐城工学院机械工程学院学生近年来在全国机械创新设计大赛、江苏省创新设计大赛等比赛中获得部级一等奖一项、江苏省一等奖、江苏省二等奖多项。自主实验室是学生自主组织、自发进行的兴趣小组实验教学。学院为学生提供场地、历届学生的设计产品、实验项目成果等，学生们根据自己的想法进行自主实验、设计和研究。在自主实验室初期，需要配备指导老师并组织兴趣小组，在学院内部展示、交流、竞赛、评比等，影响和带动更多的学生自主参与。其三，CDIO模式下实验室的硬件建设需要考虑资金投入、资源整合、教学需要等因素，我们结合自身实际提出双平台、多途径、优化整合的建设思路。
鼓励教研项目、科研项目、学生创新项目、自主实践项目与实验室相结合，丰富实验室建设的途径。从政策上大力鼓励教师在教学的同时从事教研和科研工作，为其提供专门的办公室和实验场所。发展校企合作，实现企业学校共建实验室。对于新建的应用型本科，应该结合自身的专业特色和学科优势，结合地方经济的发展，找到与地方企业结合的切入点，实现校企合作，共赢互惠。另外在现有实验室资源基础上进行更新、变革和重组，是满足CDIO模式下实验教学的重要途径。
引言
当前高校在不断推进素质教育的过程中，实验教学处于突出的地位，改革实验教学内容、方法和手段，建立适合素质教育的实验教学与管理模块，是进行实验室建设、提高高校人才培养水平的指导方针之一。而且在实行了完全的学分制管理以后，实验教学工作将改变过去那种实验教学固定时间、固定内容、按班级同时进行教学的方式，学生也可以根据自己所学的课程、兴趣来安排自己的实验，按照自己学习程度选择不同层次的实验，变被动学习为主动学习，让学生有了更多的自。在这种情况下传统的计算机实验室教学管理方式，已经不适应这种灵活性更高的管理要求，必须有一套能满足现代化教学要求的实验室管理系统。
一、高校计算机实验室管理系统的应用范围
计算机实验室的管理与其他实验室有较大的差别，比如设备更新频率较高、设备容易受周围环境影响、人流量较大、用机秩序混乱(学生随意更换机位，或同时打开几台机器)、工作时间较长（通常的开放时间是一周七天、每天十几个小时）、公用软件维护工作量大且重复(学生随意删除系统文件或修改系统参数，病毒对软件的破坏)等等，上述问题一直困扰计算机实验室的工作人员。
目前国内高校计算机实验室管理系统的应用基本体现在以下三个方面：
（1）计算机实验室设备的基本管理，主要包括设备的购入、借出、报废等；
（2）计算机实验室所承受课程的信息管理，主要包括实验室计算机课程的排课、教师及其对应班级的安排、作业的布置与回收等；
（3）课余时间的自由开放管理，主要包括上机卡的发放、计时的基本方式、读卡器的设置、上机情况的登记与统计等。
二、现有高校计算机实验室管理的不足
我国高校的计算机实验室基本上是模仿50年代苏联的模式，按某一门课程来设置实验室，实验教学由院系自行安排，实验室实行以院系管理为主的封闭式管理体制。这种传统的设置与当时的教学管理体制和教学科研发展水平相适应，但随着高校教育体制改革的深入、科研水平的提高、学科之间的相互渗透发展，传统的实验室建设和管理模式的弊端逐渐显露出来：
（1）实验室小而全，多而散，功能单一，无法形成综合优势。
（2）实验室相互独立，管理分散，资源浪费严重。
（3）实验教学依附于理论教学，不利于完成实验教学任务和培养创新人才。
三、现有计算机实验室管理系统的功能模式
目前，大多高校使用的计算机实验室管理系统以学生管理为中心，以处理学生课余上网和教师上实验课的信息为主。大致有以下两种模式：
3.1计算机开放实验室综合管理系统计算机开放实验室综合管理系统主要由两大子系统组成：门禁管理子系统和监控管理子系统。
3.1.1门禁管理子系统由门禁管理和资源管理两个子系统功能组成：①门禁管理系统是用户进出实验室的一道安全屏障。进入的用户要刷卡，并接受一系列的合法性的检查。检查完毕后，如果检查通过，该用户的刷卡信息将会被保存到数据库里；②资源管理系统通过数据库的指示决定是否允许用户启动计算机系统，而且每位用户每次只能使用一台计算机。如果用户检查没有通过，就不允许该用户使用实验室内的任何资源。用户使用完毕后，要进行刷卡注销。用户入门划卡注册到出门划卡注销所用的时间为上机机时。这种管理方式能够有效的对计算机实验室进行管理。
3.1.2监控管理子系统
①实时监控管理的主要功能：能够及时的查询计算机使用的用户，还能够了解到每一位用户的位置，上机时间等；②登录控制管理的主要功能：对实验室内的机器进行登录(加锁)和不登录(放开)的控制；③帐表管理的主要功能：维护用户的账户信息。如：建立、删除、冻结单一用户帐号、成批连号用户账号。对账户中的教学机时、自费机时、打印纸张等各项数据进行增加、删除、修改和查询等维护操作。对用户账号信息及记账日志进行各类查询和统计。账表管理中对教学机时和自费机时的分离，使学生在每学期的教学实习量教学机时)完成后，能自动付费上机(自费机时)，否则被示为非法用户。机房在平时的教学时间内也可自由开放，即教学上机(教学机时)和自由上机(自费机时)可同时进行。这样，既大大提高了机器的利用率，又增加了学生的上机量；④统计管理的主要功能：统计、分析及打印报表。可按系、班级、用户等不同类别对所用的机时(教学机时和自费机时)、打印纸和软件资源情况进行统计、汇总和分析，并为教学研究部门、管理部门提供决策辅助信息；⑤数据维护管理的主要功能：对各类基础信息进行增加、删除、修改和查询等维护工作，保证数据的完整性和一致性。
四、计算机实验室综合信息管理系统设计与实现
由于计算机实验室信息管理系统所面对的需求灵活、繁琐和多变，而且还要考虑到设备及其管理软件的不同情况，因此本系统的架构应该具有极松的耦合性和极强的可扩展性，以便在需要的时候进行扩展、重新组装或者复用。
4.1计算机实验室综合信息管理系统设计本系统主界面设置了四项功能模块，分别是：系统维护、实验课程管理、上机管理、系统管理。系统维护模块主要实现系统设置(权限设置等)、系统初始化、修改口令、信息的定期安全备份等功能。实验课程管理模块实现对实验课教学的科学管理，将已往封闭的、以知识为中心的旧教学方式，转变为开放的、以资源为中心的新方式，主要包括排课系统管理、上机实验管理、实验信息资源管理等功能。上机管理模块主要包括机时分配管理、上机用户的账户管理(用户注册信息、密码设置、挂失注销、报警提示、资金余额等)、用户的上机登录管理，以及对上述信息的统计和查询；系统管理模块主要是对用户进出系统的管理。
4.1.1实验课程管理子系统本子系统中的排课系统模块，由于受到相关制约的条件很多而且随机，所以在设计中很复杂。其主要功能如下：根据来自学院教务处的实验计划和各教学部门的实验班级获取资料，按照课程及实验室设备配置对这些资源过滤分发至各实验室进行排课，然后把实验课程表到WEB上。为了利用计算机实验室的信息技术优势，并适应高校教育信息化改革的需要，设计并开发了实验资源信息模块，主要包含实验大纲、实验要求、实验的环境及条件、实验重点与难点剖析、实验的模拟演示、实验的评价、实验的体会、相关知识、电子教案、实验的成绩等信息，这些信息都来源于各位任课老师和实验教师，他们结合教材、各种相关资料和实践经验，提出了每次实验的重点和难点，帮助学生分析并解决实验中容易出现的问题。实验要求根据学生的不同层次，设置为不同的级别：普通级别、拓展级别。其中普通级别要求达到实验教学大纲的要求，拓展级别是针对那些已较好地掌握了计算机基础知识，有能力进一步深入学习的学生，为他们设计一些设计型、综合型、创新型的实验，让他们达到更高的要求。所有这些信息都是学生关心而平时又不容易了解到的，把这些信息到校园网上，学生可以直接上网检索查询，检索到的资源信息可以直接通过浏览器或下载到本地机上。
4.1.2上机管理子系统该子系统分为机时管理、用户登录管理、统计查询等功能模块。其中，机时管理负责为学生分配空闲机器：一方面按照实验教学计划为上实验课的学生分配机器(遵循上同一实验的学生集中坐在一起的原则)；另一方面为自由上机学生分配零散空闲机器。这几个模块中，用户登录子系统最为复杂，学生进入时使用刷卡的方式进行身份判断，如果属于当时时段的实验课，则为其分配机器，进入“上机实验系统”做实验，否则如果该用户具有合法身份，则为其分配零散空闲机器，同时记录机位、时间等信息并允许其进入自由上机，同时采用计费系统开始自动计费。用户上机完毕必须退出系统，系统将其注销。用户如果卡内资金不足，则提醒其续费并拒绝入内。
4.2计算机实验室综合信息管理系统实现计算机实验室综合信息管理系统的一个重要目的，就是实现数据共享及保持数据的即时性，要求数据变化随时显示在网络上，保证实验室的任何一台管理机终端可随时更新查阅资料，保证在校园网上也能及时查看有关信息。该系统运行在一个局域网中，可以实现对不同实验室的统一管理。系统采用星型拓扑结构，由一台文件服务器、一台WEB服务器、若干个收费工作站(一个机房对应一个，由一台微机和一个条形码阅读器构成的刷卡机组成)、学生上机卡，一台具有网络管理功能的超级工作站、网卡、集线器和网线组成。相应软件采用了一套自主开发的条码卡计费管理系统。:
五、结论
计算机实验室信息管理系统以计算机实验室现有的软硬件资源为基础，实现对高校计算机实验室中设备全面管理和完善，对计算机实验室工作人员管理的规范和有序，达到保障计算机实验室运行的高效和可靠：①让计算机实验室管理自动化，设备自动化管理，即设备的基本信息、使用、维护、购置、报废等方面的自动化管理。②让计算机实验室管理自动化，工作人员的自动化管理，即实验室人员日常工作的全面管理和及时查询。③让计算机实验室管理自动化，系统自身的有效运行，即系统的初始设置、数据的备份与恢复、管理员设置、权限设置、系统日志等方面的自动化管理。
参考文献：
[1]王建明.计算机实验室管理系统的设计与实现[J].计算机与信息技术，2007，（25）：74,81.
[2]张薇.高校计算机机房管理经验浅谈[J].电脑知识与技术，2006，（36）：229-230.
[3]王传银.高校计算机实验室安全管理[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），2008，（1）：85-87.
[4]赵彬.高校机房监控系统的设计与实现[J].科技信息，2008，（1）：64,124.
[17]徐岚.浅谈高校计算机实验室的管理与维护[J].网络安全技术与应用，2006，（3）：117-119.
[5]杨海鹰，潘华编著.实验室信息管理系统[M].北京:化学工业出版社，2006：1-23.
[6]杨碧石.基于开放实验室网络管理系统的设计[J].计算机与信息，2008，（1）：39-40.
[7]高翔，兰国斌.浅谈计算机实验室信息管理系统设计思路[J].科教文汇，2007，12：221.
基于网络技术的电力自动化实验室由网络系统、电力设备、控制系统、无线AP系统等组成。为了形成软件和硬件有机结合、环境生动逼真的教学氛围和条件，实现电力设备控制、教学实习过程的自动化网络管理，实验室的控制系统我们采用了CAXAPLM系列软件及CAXA网络DNC系统，这种教学氛围和条件既能满足学生的实际动手操作锻炼的需要，学生还可以模拟电力自动化控制环境进行设计、使用和维修，也可使学生自主学习相关知识，进行电力自动化网络化控制与管理。为了实现实验室的功能，达到实验室的建设目标，根据目前技术条件，我们设计的实验室的整体网络结构见图1，系统以常见的局域网为网络平台，也可以接入互联网，同时采用了“总线+星型”的拓扑结构，各类不同的电力设备之所以采用星型结构，是为了避免即使某一台或几台电力设备发生故障，也不会影响其他设备工作和运行。为了实现各类电力设备由网络服务器统一控制和管理，不同的电力设备需通过不同的智能终端与网络服务器相连，相关数控程序一经系统产生后，便可通过串口发送到相关电力设备，驱动设备进行工作，并由控制系统进行统一控制和管理。相关控制流程如图2所示。实践表明，我们设计和建设的实验室具有以下特色:①具有一体化的软件系统，实现了电力设备网络化自动化的管理;②具有较强的灵活性和开放性。因为我们采用了无线局域网接入方式，实现计算机与各类电力设备间无线化通讯，因此，实验室使用起来非常方便灵活，提高了实验室的开放性。③实验室可将各系统、各设备和各部门的数据信息通过网络进行交换和流转，将原来孤立的各系统、各设备和各部门有机地联系起来，实现了数据和信息的高效集成，满足了网络化控制的需要。
2基于网络技术的电力自动化实验室的主要功能
2．1实现了各种控制及设计软件的高效集成
基于网络技术的电力自动化实验室将CAD、CAM、CAPP、DNC等软件的功能通过控制系统有机地匹配和集成在一起，教学实施时，教师只需要通过主干网络就可以给不同地点的学生布置学习任务，学生可以在实验室，也可以在其他智能终端上完成实验学习任务，结果通过网络返回给教师批阅审查，如有错误，教师指出错误并反馈给学生，学生继续修改。如经教师检查无误后，学生就可以将程序直接传送到电力设备上，开始电力设备自动化控制实验，整个流程全部通过网络完成，极大提高了工作效率和教学效果，提高了人才培养质量。
2．2合理分配及最大限度利用了现有电力设备资源
实验室的建设利用了原有实验室的电力设备，即使原有的设备是非数控的，也可通过数控化改造完全利用上。
2．3创设了生动逼真的教学氛围和条件
软件和硬件有机结合，学生可在编制程序上电力设备前，既可以在实验室提供的程序编辑、修改和仿真的平台上进行程序编辑、修改和仿真，也可以在其他平台上进行程序编辑和修改。通过进行仿真，便于及时发现问题并修改程序，从而避免在实验中出现错误，损害电力设备。
2．4具有较强的可扩展性
基于网络技术的电力自动化实验室的可扩展性很强，不但在校内可以任意增加电力设备，扩大实验室的规模，特别是还可以通过其他网络与其他单位的电力设备进行连接，组成一个范围极其广阔的实验室，这对图2系统工作流程于解决行业实际技术问题具有重要的意义。
3基于网络技术的电力自动化实验室的教学要求
基于网络技术的电力自动化实验室完全不同于常规电力自动化实验室，它是一个利用网络技术和计算机技术结合起来的完整系统。因此，应用基于网络技术的电力自动化实验室进行教学，有自己特有的教学程序和要求。
3．1必须加强教师的培训，提高教学能力
基于网络技术的电力自动化实验室是一个新事物，如果教师只限于了解常规电力设备的构造、原理和操作等知识，那么对于应用基于网络技术的电力自动化实验室无疑是不适应的，因此必须加强教师的培训，使他们接受新的教学理念，准确把握电力自动化技术的发展方向，提高应用现代化教学设施的能力，从而为大幅度提高人才培养高质量奠定基础。
3．2不断创新教学的方式，发挥平台效益
实验室平台的创新，必然要求教学方式方法的创新。在应用基于网络技术的电力自动化实验室进行教学时，我们必须不断创新教学方式和方法，这样才能有效发挥出先进实验室的功能和作用。
3．3努力提升学生的能力，满足社会需求
基于网络技术的电力自动化实验室是一个包括软件和硬件的系统，所以对进入实验室的学生提出了更高的要求。实验或实习前要对学生进行一体化的软件培训，包括控制、编程等相关知识和软件的培训和应用，使学生全面深入地掌握电力自动化和网络控制中的各项关键技术，全面提升学生学习和工作能力，满足当前社会对学生的要求。
作者简介：葛友华（1956-），男，江苏盐城人，盐城工学院机械工程学院，教授；陈西府（1979-），男，山东临沂人，盐城工学院机械工程学院，副教授。（江苏 盐城 224051）
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0168-02
周济院士在第二次全国普通高等学校本科教学工作会议上指出：“我国本科教学质量在世界上是先进的，但也有严重不足，最为突出的就是实践能力较差。”[1]实验教学是工程教育中的重要环节，加强实验室建设对增强学生的实践能力具有重要意义。当前，我国大多数高校的实验室建设存在三点严重缺失：一是资金投入不足；二是资源利用率低，绝大多数专业实验室的使用率都在30%以下；[2]三是实验类型单调。这些不足导致实验设备陈旧、利用率低，实验项目设置落后，实验教学效果差。
基于以上原因，诞生于20世纪90年代的以能深化学习技术基础和实际能力的二元学习经验为特色的CDIO教学模式在国内外工程教育界受到广泛关注，[3]并在我国多所高等院校得到应用、创新。[4]CDIO工程教育模式由构思、设计、实施、运行四个环节构成，CDIO教育理念主张学生以自主的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习和获取工程能力。[5]CDIO共有12项标准，其中标准3“一体化的课程计划”、标准7“一体化学习经验”要求CDIO模式下的实验室体系应具有“一体化”特征。
一、实验室体系模型
第一，按照一体化的实验课程体系进行实验室系列建设，以项目实验室为点、单元实验室为线、实验室系列为面、实验室体系为体，构建了点、线、面、体的实验室整体框架，凸显实验室结构、层次的结构一体化。
构建一体化的机械工程实验室体系要结合学科特色和专业特色。各实验室系列具有各自的专业性和学科性，彼此之间的联系体现机械各专业之间的关联。项目实验室是实验室体系中最基本的要素，各项目实验室之间具有层次性和相关性，有特定的实验内容和明确的培养目标，这些内容和目标具有明确的、关联的互补性分工，共同形成了单元实验室。同样，各单元实验室根据理论课程或理论课程群组建，能够体现某一课程体系的实质要求，因而单元实验室共同形成了一个有机的实验室系列，这样的实验室系列体现了各专业内涵。需要说明的是机械各专业之间的课程交叉决定了各实验室系列的交叉融合，这些交叉的实验室系列构成了机械实验室的有机整体。这一整体构架结合了盐城工学院的机械专业特色和江苏省重点实验室建设。
按照机械类专业的培养目标和CDIO大纲的要求，结合国内外同类高校的培养方案、调研国内机械行业的需求和发展，建立和完善一体化的理论课程体系。以一体化的理论课程体系作为基础参考，形成了机械基础实验室系列、机械制造实验室系列、过程装备与控制实验室系列、机械电子实验室系列、工业工程实验室系列和综合创新实验室系列。每一实验室系列由若干紧密相关的单元实验室组成，依托于相应的理论课程群和实验课程群。各实验室系列之间有很强的交叉相关性，比如几个单元实验室能够组成一个功能丰富的创新实验室，从而进一步整合、优化实验资源，可大大提高实验资源的利用效率。
第二，紧紧围绕一体化的实验课程体系，强化学生的现代型机械工程师实践能力、知识应用能力、创新能力、团队协作能力和一定的社会能力，搭建具有能力梯度的实验室立体平台，推进知识和能力一体化。
从实验室层次上形成了认知型、应用型、操作型、设计型、综合型、创新型六个层次的实验室，如图1所示。其中认知型实验室主要提供对机械行业知识、基础理论知识的感性认识，加深学生对机械行业和理论知识的理解。应用型实验室强调应用理论知识的能力，要求学生能够分析、解决简单的比较接近工程实践的问题。操作型注重培养学生的动手能力；设计型和综合型实验室强调知识应用能力、理论结合实践能力和团队协作能力，突出体现知识能力一体化、理论实践一体化；创新型实验室力图培养学生的综合能力，重点体现学生的主体地位，比如机械创新设计实验室、机械设计制造专业综合实验室等。
CDIO倡导一体化的课程计划，培养目标定位为知识和能力的一体化。因此实验室建设基于一体化的实验课程体系，通过对实验项目和实验室的一体化建设实现知识和能力的一体化。项目实验室的设置是按照实验课程的培养目标对现有的实验室进行改进、完善和更新，每个项目实验室有明确的能力培养目标和实现方法。对实验室的每个确定项目明确其知识培养目标和能力培养目标，目标的设定要能够完整地体现CDIO的思想。最终各项目实验室的目标总和能够达到单元实验室的总体目标，单元实验室的培养目标总和达到实验室系列的总体目标。
第三，按照CDIO对知识培养和能力培养的总体要求，对每一实验项目进行详细设计，从培养目标、培养方法、实验内容、能力培养措施、考核方法等几个方面优化实验项目的内容，促进学生“做”与“学”一体化。
为实现实验教学的“做”与“学”一体化，对实验项目的内容进行了以下设计：实验项目来源尽量结合实验室实际、生产实践应用。实验内容总体上包括三个方面，即实验准备、案例介绍、实验指导。实验准备主要提供实验的知识应用背景、拓宽学生知识视野、增长实践知识等。这一部分可包括适当的实习、考察、车间录像以增强学生实践知识；介绍与实验项目相关书籍资料、生产背景等。案例介绍为学生独立实验提供参照和帮助，能把复杂的原理、背景、操作等具体化和简化，以利于学生很快进入角色。实验指导能从方案选题、方案设计等方面引导学生主动学习并构思实验的对象。详细设计后的实验项目具有实验内容具体、指导性强的特点，保证学生有能力实现由“被动灌输”向“自主实践”的转变，从而促进了“做”与“学”的有效结合。
二、一体化实验室体系建设的关键环节
其一，师资队伍建设是CDIO模式下实验室软件建设的最重要方面。从教师培养、青年教师实习、学校企业合作等方面强化双师型实验师资队伍的建设，同时推动教师自觉地进行CDIO教学方法的改革和探索。
CDIO标准9和标准10要求提高教师的工程实践能力和CDIO教学能力，双师型教师培养是实践CDIO教学模式的重要基础。首先，通过鼓励教师创办企业、支持横向科研、强化服务企业意识等举措推进教师实践能力的提高。其次，强化青年教师兼职企业锻炼。与周边地区企业合作建立了十几家优秀的实习基地，为80%的青年教师提供至少一年的企业锻炼机会。最后，加强和企业合作。一方面直接引进企业高级工程师兼任实验教师，另一方面是请有丰富经验的企业人员参与实验项目的设计。总之，实验师资队伍建设是实验室建设规划、设计、执行的主体，应使实验教师深入了解、学习CDIO的基本思想。促使教师在实验室建设中自觉地贯彻以学生为主体、教师为引导、知识与能力并重的实践教学原则，真正执行CDIO的实验教学标准。
其二，为确保CDIO理念的实施及效果，必须创新实践教学管理模式。实验室管理体制改革是实验室建设的关键环节。我们大力发展开放实验室、创新实验室和自主实验室来拓展实验教学模式，提高实验资源利用率，增加学生的主动学习经验。
开放实验室能够解决实验室人多、量大、资源利用率不高等问题，进一步满足综合性、设计性实验等对实验资源的高要求。创新实验室是以学生为主体、教师为辅导的形式进行机械创新设计、创新项目研究的高度自主实验室。通过创新实验室的建设，盐城工学院机械工程学院学生近年来在全国机械创新设计大赛、江苏省创新设计大赛等比赛中获得部级一等奖一项、江苏省一等奖、江苏省二等奖多项。自主实验室是学生自主组织、自发进行的兴趣小组实验教学。学院为学生提供场地、历届学生的设计产品、实验项目成果等，学生们根据自己的想法进行自主实验、设计和研究。在自主实验室初期，需要配备指导老师并组织兴趣小组，在学院内部展示、交流、竞赛、评比等，影响和带动更多的学生自主参与。
其三，CDIO模式下实验室的硬件建设需要考虑资金投入、资源整合、教学需要等因素，我们结合自身实际提出双平台、多途径、优化整合的建设思路。
鼓励教研项目、科研项目、学生创新项目、自主实践项目与实验室相结合，丰富实验室建设的途径。从政策上大力鼓励教师在教学的同时从事教研和科研工作，为其提供专门的办公室和实验场所。发展校企合作，实现企业学校共建实验室。对于新建的应用型本科，应该结合自身的专业特色和学科优势，结合地方经济的发展，找到与地方企业结合的切入点，实现校企合作，共赢互惠。另外在现有实验室资源基础上进行更新、变革和重组，是满足CDIO模式下实验教学的重要途径。
三、结论
构建CDIO模式的一体化机械工程实验室体系是盐城工学院实验室建设和实验教学改革方面贯彻“教育部关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知”中先进理念的集中体现，是该校机械设计及其自动化部级特色专业建设的重要组成部分。经过近几年的实验室建设，盐城工学院的机械实验室中心具备了基本能够满足CDIO教学模式的硬件设施和软件条件。从近几年的毕业生就业反馈信息和在校生实践创新竞赛结果来看，实验教学效果和综合教学效果有很大提高。
参考文献：
[1]周济.中国机械工程教育现状和未来发展方略[J].高等工程教育研究，2006，（3）：1-3.
[2]黄耀丽，尹传高，雷厉.地方高校实验室体制及专业实验室建设的探讨[J].实验室研究与探索，2005，24（10）：113-115.
关键词：
分布式资源 创新 设计 实验平台
中图分类号：G622
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）07-0094-03
随着设计类人才的需求量逐年增加，社会对设计类毕业生的能力要求也越来越高。工业设计专业学生的核心专业能力.设计创新实践能力的培养需要依托完备的各类实验室资源，通过大量的设计实践来提升设计能力。但是，由于大部分高校工业设计专业办学历史较短，工业设计实验室建设滞后，实验设备不齐全，出现了实验室建设现状与专业人才创新能力培养需求的不匹配一些问题，很难完全满足实验教学需求，影响了工业设计专业学生设计创新能力的发展。如何进一步优化校内实验资源配置，提高实验室综合效益，寻求校外实验资源，拓展实验资源渠道，已成为工业设计专业实验室建设亟待解决的重要问题。
1 分布式资源理论介绍
分布式资源实际上是分布式智力资源环境的简称，在这个环境中，所有设计实体和智力单元之间交换的是信息或由信息构成的知识，知识服务的请求方的是信息，知识服务的提供方提供的信息或者知识。所有这些都可以在信息高速公路上传递，连同信息和知识在设计实体和智力单元内部的流动，构成了现代现代设计的基本模式。
工业设计专业的实验教学以设计实践为主，设计活动是该专业实验过程的主要呈现形式。在分布式资源环境中，设计是以已有知识为基础，以获取新知识为中心的创造性活动。在知识经济时代，基于知识的设计理论研究，尤其是基于网络环境的分布式知识资源的获取和重复利用策略的研究，已经成为创新设计的研究重点之一。
设计活动中无论是已有的或者新的理论、方法和技术，还是新的产品系统或工艺，本质上都属于知识的范畴。分布式知识资源环境中知识以资源单元的形式成分布式存在状态，能否实现对知识的获取重用是实现创新的关键。在分布式资源环境中，资源单元掌握着各自领域中领先的单元技术，而设计实体则掌握了系统或产品的集成技术，在资源单元和设计实体的合作过程中，相互之间的耦合作用将加速技术的进步，而恰当的知识如何在恰当的时间以合适的形式流向知识的需求方是设计创新的关键。
2 创新实验平台研究现状分析
2.1 国内研究现状
在国家对高校实验室管理建设研究的不断推动下，全国高校开展了实验室建设新模式的探索和研究。实验系统的建设思想明显受到计算机网络技术的影响，基于网络化、模块化、开放性等原则，实验系统也逐渐由传统的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化、智能化的网上实验系统。
国防科学技术大学提出了基于Internet/lntranet的分布式实验系统设计目标和体系结构，并对系统组建的关键技术进行了研究，为未来实验室建设提供新的思路。复旦大学结合利用计算机辅助技术提出了一种分布式实验系统的设计与实现方式，这一实验模式为探讨自动化、网络化在推动产、研、学一体化发展中的应用方式打下基础。大连理工学院将仿真实验与互联网技术相结合，提出了分布式机械仿真实验室的概念。通过网上虚拟实验室，可以实现工业生产现场、科研院所实验室、最终用户现场等各方面专业技术人才的动态联盟。清华大学利用国家教育科研网（CERNET）开发了运行在CERNET环境中分布式国家重点实验室信息管理系统，为实验室日常管理的科学化规范化、公共信息资源系统的共享提供了新的模式。广东石油化工学院针对普通高校与中小企业校企合作共建受限的问题进行了分析，提出了分布式创新实验平台的建设方案。这种分布式校企共建模式为以应用型人才培养为主的普通工科院校提供了有价值的借鉴。空军工程大学提出了新型分布式网络工程实验室建设方案，采用创新的模块化设计、分块建设的规划设i+，在兼容性、可扩展性、开放性、经济性、可管理性等方面具有独特的优势，可有效克服建设经费、场地、实验室管理维护等制约条件。
2.2 国外研究现状
美国国家研究委员会提出：现代实验室是一个无墙的中心，通过计算机网络系统，研究人员或实验人员能在其中从事科学研究和工程设i+，不必顾及时间和地理位置的限制，共同协作；能共享仪器、设备、数据、计算资源以及数字图书馆等信息资源。美国illinois大学的Nmrscope系统，通过Intemet，研究人员在任何地方都能使用illinois大学的仪器。美国Johns Hopkins University的化学工程系的卡尔威教授（Professor MichaelKarweit）建立了一个工程虚拟实验室，学生可以通过电脑网络来做实验，尝试解决工程上遇到的各种问题。
2.3 实验室建设发展趋势分析
通过以上文献研究分析，实验室建设发展趋势主要体现在以下几方面：
（1）创建分布式共享实验平台成为实验室发展的趋势。在实验室建设过程中，自身实验资源与其他实验资源以分布式状态存在，针对实验任务需求，借助共享实验平台调用所需实验资源，实现各方面实验资源的“互通有无”。这样既能拓展自身实验资源，也能避免实验室的重复建设。
（2）互联网与物联网等先进技术为分布式实验室建设提供了技术支持。基于分布式实验资源的实验室建设，除了需要实验需求信息的共享之外，甚至需要实现直接对实验资源的远程共享，这需要借助互联网与物理网等先进技术来实现真正意义上的实验室共享。
（3）分布式共享实验平台没有统一标准。虽然对分布式共享实验平台建设有了很多的研究和实践，但是研究者都是根据各自的条件进行共享标准和技术参数。如何实现更大范围，更加通用的分布式共享实验平台标准需要深入研究。
3 工业设计创新设计实验平台建设模式研究
3.1 工业设计专业创新设计实验平台建设特点
工业设计专业是以培养应用型设计人才为目标，具有较强的实践性和文理交叉性。学生不仅具有坚实和宽广的基础理论知识，同时还应当经过比较系统的机械制造、美学、经济等多方面知识的学习训练。“应用型”学生的培养需要依托各类实践教学的不断训练，单独依靠工业设计实验室很难满足该专业学生综合能力的培养，创新能力的提升受到较大制约。实验室的建设更新速度往往滞后于人才需求的变化，已成为学生创新能力培养和专业发展的短板之一。
工业设计专业最大的特点就是“创新”，优秀设计本身具有很强的科学性和逻辑性，必须依靠科学的实验验证分析来支持设计过程，这需要科学分析型实验设备的支撑。随着实验对象越来越复杂，单纯依靠自身的实验资源已经很难完成，实验室建设的社会性愈发显著，借助自身之外的实验资源已成为必然趋势。在自身实验资源不完备的情况下，借助校内外的实验资源，实现分布资源的整合利用，构建创新实验平台显得很有必要。实验室建设由原来的“垂直式实验资源模式”（图1），转变成为“分布式实验资源模式”（图2）。
工业设计专业的实践教学过程由一个个设计创新活动组成，对实验资源的需求同样存在多样化，单纯依靠自身实验资源很难满足教学需求，需要借助分布式资源来丰富实验室资源。对于分布式资源的利用关键在于“资源共享机制”的建立，只有建立各个资源所有者共同认可的共享机制才能真正实现资源的有效共享，最终实现共赢。现在常用的方式主要是借助互联网技术来搭建资源的共享平台，同时制定一些列资源共享约束性制度。由于工业设计实验室建设需求的多样化，需要众多存在于校外的实验资源，与校外实验资源构建共享平台的研究还很不足，工业设计专业在这方面尤其突出，需要对分布式资源共享机制进行研究完善。
3.2 工业设计专业实验资源分布体系理论研究
分布式资源环境下的共享创新实验平台建设关键是实验资源的获取与共享，每个实验室可以看作一个资源单元，大量的资源单元以分布式状态存在，不同需求主体可以根据自身的需求来对资源单元进行选择性整合。每一个需求主体同时既可以获取其他资源单元，也可以当作一个资源单元为其他需求主体提供服务，整个需求链条依托于一个共享平台，最终构建了一个动态的资源生态链（如图3）。
分布式资源环境中高校、科研院所、企业、团体协会、政府等都可以成为资源单元，实验资源以分布方式存在于这些资源单元之中。每一个大的资源单元还可以继续细分，形成内部分布式资源单元生态链。工业设计实验室首先要明确自身资源优势和不足，通过资源分布体系的梳理整合，发现实验室实验资源上的“缺口”，同时对外提供自身的优势实验资源，进而有针对性与校内的其他实验室、校外科研机构、企业、政府团体等进行合作，获取本专业人才培养中急需的实验资源。设计活动中除了实验设备等硬件实验资源之外，教学过程中大量的设计创意方案也是无形的设计资源，这对于生产企业来说具有较大吸引力，这些资源可以作为工业设计实验室与其他机构进行合作的优势资源。
3.3 工业设计共享创新实验平台构建模式研究
一、引言
“科教兴国”战略奠定了高等教育的龙头地位，极大的激发了我国高等教育的发展。但是，随着社会对人才要求的不断变化，使社会对高等教育的要求也在发生着变化[1]。现在社会对具有创新能力和实践能力的人才的需求，需要高等学校对学生的能力和素质的培养，特别是加强创新意识、创新能力和实践能力的培养。而高校实验室是高等教育中实践性教学环节的重要基地， 因此实施素质教育、培养创新人才又给实验室的建设和发展带来了新的机遇和挑战。实验室施行开放不仅可以提高实验室的效率和效益，而且能够培养学生的思维能力和创新能力，提高学生的综合素质。而开放性实验室的规划及运作，直接影响到对学生思维和创新能力及综合素质的培养。
制造学院中心实验室按照高等教育教学改革的总体思路，坚持走内涵发展的道路，积极倡导实验室系统化建设的指导思想。通过整体规划、认真实施，推进实验室体系结构的调整和实验室规范化、制度化的建设，在现有的实验室条件基础上，努力建设开放实验室，使我中心的实验室整体水平提高到了一个新的高度。本文结合我们在工作中的体会，对有关方面的问题进行探讨。
二、必要性
（一）与人才培养模式相适应
知识经济时代是以“人力资源”为本的时代，实施素质教育，培养创新人才是新形势下人才培养的基本模式，而事实上素质教育的重点则是“创新精神和实践能力”的培养[2]。在实验室建设和实验教学改革中，应着眼于学生的发展，注重对学生学习能力的培养和对学生科学素质、科学思想意识的塑造，使学生在了解基本工具的使用的基础上，掌握继续学习的技能。向着重培养学生创新能力的现代化教育方式转变。开放实验室的建设，使实验室真正成为巩固学生理论知识、提高综合运用能力和创新能力的重要阵地。
（二）与学校推进大学生创新教育相适应
实践是创新之本，创新基于实践。建设开放实验室，建立创新基地，使学生有更好的实验条件，更灵活的安排，培养其实验技能、补充知识内容，深化对知识的理解，提高整体学习效率，达到培养学生的独立研究能力、实践能力、和创新能力的目的。
（三）满足机械设计类创新人才培养的需要
加强机械设计类学生机械设计能力、综合运用能力、实际动手能力的培养，是面向21世纪创新人才培养的基本要求。为实现机械设计类高素质、复合型的人才培养目标，建设“开放实验室”，为学生提供自主实验、自主设计的良好环境，给学生充分的自主学习和实践的时间和空间，变传统的被动学习为主动学习，激发学生的学习热情，这无疑是符合机械设计类创新人才培养的要求，也是我们教育教学改革采取的有力措施。
（四）满足本科生毕业设计的需要
毕业设计是学生理论联系实际，强化能力培养的最重要的环节，也是学生四年学习的一个总结，毕业设计质量的高低直接影响到人才培养质量的好坏，良好的工作环境是搞好毕业设计的基础。目前我院中心实验室承担有学校机械类各专业的实验课程，任务繁重，很难保证为毕业设计的开放需求。“开放实验室”的建设，为毕业设计创造良好的工作环境，这无论是对于学生自身能力的提高、社会竞争力的增加，还是对于通过学生的社会参以提高学校的知名度，都是极有好处的。同时，其他专业的学生对机械技术知识的需求也越来越多。“开放实验室”的建设，将面向全校开放，为所有需要提高机械设计与实际制作能力的学生提供条件，增强学科间的互通性。
（五）满足机械设计类专业学生参加综合科技活动的需要
全国大学生机械设计竞赛、挑战杯等，都是评价大学生机械设计能力的重要活动，在这些大赛中取得好的成绩，既能达到提高学生综合素质的目的，也能展示我校机械设计类专业学生培养水平，提高学校的知名度。开放性实验室的建设，将为全国大学生机械设计竞赛等系列综合科技活动形成有力的支撑。
对于实验基础较好的学生，为他们提供一个进一步提高实验技能的机会和条件，使得他们的科学研究能力得到初步训练，为他们以后的科研工作打下良好的基础，为我国培养出更多的科研人才。通过开放式的实验教学，实现“大众教育”中的“精英教育”。
三、实验室开放方式的探讨
实验室开放的方式在不同的学校，根据各校不同的设备条件、实验室条件、学生来源等情况应有所不同[3]。实验室的开放方式可根据开放对象，可采用由内到外方式，即学院实验室首先向本院学生开放，逐渐扩大至对其他院系学生开放；也可采用由表及里方式，即首先开放基础部分，再向深入部分发展；还可采用层次式的开放方式，层次式开放方式是指按照使用群体的不同层次决定不同的开放层次，例如：爱好者群体，他们好奇好问，绝大部分人具有强烈的动手欲望对这类群体，开放的实验室应能满足他们的好奇心和动手欲，同时强化他们的好问心理；专业群体，他们学习了相关理论，掌握了一定的专业知识，希望能够验证这些理论，应用这些知识，则开放实验室必须提供给他们进行实验验证活动的资源。
开放实验室可根据开放时间分为全天候开放、预约开放的开放实验室。开放实验室的主要对象是学生。全天候开放实验室要求负责的实验室人员必须保证实验室全天能够开放，辅导学生在实验中出现的各种实验问题；预约开放实验室是要求学生在实验室可容纳的情况下，提前预约，可根据自己各课程的安排、学习内容的进行程度等情况，在规定的时间来实验室进行工作；也可以根据待研究的问题，自己寻找或请熟悉的教师推荐辅导教师，提前将自己的设计和构思与辅导教师进行探讨，然后与实验室沟通，由实验室尽可能的提供所需设备和工具等，由学生独立完成其设计。
根据学院的具体情况，我们认为可以综合多种开放方式，进行分层次的实验室开放，如针对开放对象可先向本院学生开放，逐渐扩大至对其他院系学生开放；同时开放实验室也同时面向研究生及教师开放。开放实验室中还配备了一些综合性的实验仪器，可供高年级学生、研究生或青年教师进行综合性、设计性实验及课题研究，不仅提高了师资水平，也提高了实验室整体水平、提高了实验室效率和效益，实现了资源共享。
因此我们需要建立多种面向、不同目标的开放实验室，改变了我们传统的实验教学方式，使实践性教学向分层次、分目标、多元化教学发展，向培养学生的思维和创新能力、提高学生的综合素质方向转变。根据学生一般在课程较松时来实验室较多的具体情况，我们应采取开始随意、中间适当预约、后期对实验结果进行适当检查的方法，控制了实验室的工作氛围，适度地掌握了学生的学习效果；配备具有较高理论知识和实验技能并具有责任心的物理教师和实验技术人员轮流在开放实验室工作，适时解决学生实验中遇到的问题。这将为在更广阔的范围给学生提供更多更好的实验条件，积极发挥实验室在培养跨世纪人才中的重要作用，是实验室义不容辞的责任，也是培养高素质人才切实可行的方法。
四、开放实验室管理模式
由于实验室的开放，大量的、不同层次的学生进入实验室进行实验或验证自己的设想，这就对实验室的建设和管理提出了新的要求。要达到实验室开放的目的，满足各层次的不同需求，开放实验室就必须配备有较高能力、较高素质的专职实验室人员，应建立科学合理的实验室管理措施。建议开放实验管理模式如下：
（1）院长直接主管：由教学副院长统管开放实验室的建设和经费。
（2）实验室主任直接管理：实验室运行由中心主任直接管理，负责实验室人员的安排，组织任课老师进行实验项目的设置和改革，负责实验室内容建设与开放的实施。
（3）实验人员负责制：实验室专职管理人员负责实验室仪器设备的管理、保养和维护，保证设备的正常运行，负责实验室的开放管理工作。实验室保证对学生的开放，将实验室建设成为学生的自主实验基地，对毕业设计和各种培养、提高学生综合素质的科技活动形成支撑。
（4）贵重仪器管理：贵重仪器由专人管理，可在实验人员中选择负责人，并给予一定的工作量（工作量按学校的规定计算）。
五、结语
由于各高校各实验室情况不同、所面向的对象不同。所以，实验室的开放方式和目的不应相同。通过调查研究，我们认识到对于基础实验室，开放的目标应重点放在提高学生基本实验技能和提高学生创新能力上。提高学生基本实验技能是指提高那些基础较差的学生的能力，其中包括阅读理解（仪器说明书）的能力、思维能力、数据处理能力和动手能力，使他们在基础实验课程结束时能达到基本的实验技能要求；提高学生创新能力是指满足那些能力较强、思维活跃、有想法、敢动手的学生发展自我、开阔眼界、进一步提高综合能力的要求，为这些学生提供他们所想要的场所。对这些能力较强的学生，可具有针对性的设计一些有一定难度的设计性、综合性、研究性的实验课题和自选课题供他们参考，从而有方向、有目的的引导他们思考，提高他们的综合设计实验能力、分析解决难题的能力、独立工作研究能力、创新能力等，并为他们准备参加各种设计、创新竞赛提供动手的机会和场地。
建立一个开发实验室，它的规模、功能都是有限的，学生的综合能力和素质的培养是靠其在大学四年中通过一系列实践性教学环节逐步完成的，任何一门实验课、一个实验室仅是这一系列实践性教学环节中的一环，它在学生能力和素质的培养中起到的作用是有限的，我们不能指望靠一门实验课、一个实验室就能承担起学生能力和素质培养的全部内容。所以我们根据自己实验室的类型、承担的任务、现有的条件，将实验室开放的目的定在我们认为合适的层面上，完成对学生基础技能的训练和提高，若学校各实验室有机结合，各有所侧重地开放，各自完成在学生能力和素质培养中所承担的任务，才可能培养出大批高素质强能力具有创新意识的人才。
[参考文献]
[1]金逢锡.高校实验教学改革和实验室建设探讨[J].东疆学刊，2000（04），107-109.
1）有利于提高教师教学、科研与社会实践的业务能力，推动教师自身教学理念创新、知识结构更新、实践技能熟练，确保课程教学、学科建设与社会实践同步或超前；
2）有利于实现课程教学、课程授课前后衔接，同时有利于课程内容与实验室实践环节衔接，提高实验室使用率，促进学生设计创意成果转化，优化教学资源；
3）有利于调动学生学习兴趣，实现教与学的良性互动，充分调动学生动脑、动手能力，有效地提高教学质量。
2环境艺术设计实训室运转架构实验设置与实验需要及现状
1）环境艺术设计专业性质
目前环境艺术设计专业涉及设计工程项目，被公认为实践性较强的专业，既需要扎实掌握学科理论知识，也要求有很好的实践动手能力，很多课程教学和实践教学都需要大量的实验设备和实验空间。设计工程项目总是在已知的一系列限定条件下加以验证构想（设计）和实施（建造）的。具体说来就是将设计构想转化为生产实物的过程。环境艺术设计专业实训室实验教学中，就是帮助学生将设计构想、设计创意一步一步演变为直观的“实物”过程，解决设计过程中各种出现的问题。环境艺术设计实训工作室有助于学生去认识材料与空间造型设计、建筑与环境构成空间艺术、灯光与照明、节能与环保等之间的关系，通过空间建造实验，并且需要去按1:1的实物建实验室，或按1:10的比例制作相应的建筑与环境模型。通过相应的实验来理解空间设计中涉及的概念性设计，受到材料、结构、技术等条件限定，以实施空间设计过程去体验人在空间中的活动规律需要，从而提高学生的动手能力、空间想象能力，对工具的使用及对材料认识、运用及加工等各方面的能力。实验项目覆盖现有专业基础课程和专业核心课程达80%，使用人数分布本科教学三个年级六个学期。完成相应的实验教学内容则需要激光雕刻机、平面雕刻机、建材施工工具等大型设备及相应的手工制作工具。
2）环境艺术设计实训工作室设置、教学需要
环境艺术设计专业根据人才培养目标，重点建设四个研究方向实训工作室：景观设计工作室、建筑与环境工作室、室内设计工作室、展示空间工作室。各个实训工作室教学目标取向如下。
①景观设计工作室：园林景观工程设计方向，如小尺度的居住区景观设计、城市绿地规划设计、广场设计、步行街区设计等，大尺度的旅游景区规划设计、城市城镇规划设计等。
②建筑与环境设计工作室：中小型单体公共建筑设计、建筑形象造型设计、居住建筑设计（户型设计）、构筑物设计、园林建筑设计等。
③室内设计工作室：室内装饰装修设计、软装饰设计，分家装与工装等。
④展示空间设计工作室：各类展览展示空间环境设计与安装等，与视觉传达设计、公共艺术设计、工业设计、动画设计专业工作室联合建设。笔者所在艺术学院环境艺术设计专业与视觉传达设计、公共艺术设计、工业设计三个专业方向四个年级在校人数1000余人，每年毕业生约250人（其中环境艺术设计专业160人），四个专业方向都有大量相应的实验教学和实践教学需求。但目前四个专业实训工作室中现有的实验设备有限，简单落后，不够完善，并且教学场地缺乏，能与本校其他专业共用共享的实验设备很少，严重制约实训工作室正常教学活动。随着笔者所在艺术学院各专业的发展壮大，人才培养规格提高，对大量补充实验设备、扩大教学空间场地的需求日益迫切，以满足学生实验和教学需要。实验室建设规划与大实验平台建设环境艺术设计专业实训工作室建设能满足日常的专业课程教学，并能够满足不断增加的专业学生对实验室及设备的需求，在实验场地与实验设备的购置上需要具有一定的超前性。根据目前的条件，首先需要购置能满足环境艺术设计专业及工业设计专业250人左右的纯手工与手工及机械辅助模型制作设备的需求；其次，满足目前每年毕业生毕业设计模型制作的需求，根据实际情况适当地购置计算机辅助自动化综合制作设备，较好地解决学生的毕业设计模型制作问题；最后，根据学生人数的增加和专业的发展，扩容与更新相应的实验设备及产地，最终使实验设备和场地能满足办好、办强几个专业，同时也能够满足其他学院，如土木与建筑工程学院、旅游学院、机械与控制工程学院等相关专业的课程教学与实验需求，形成一个既能重点服务几个专业，又能较好服务整个学校的实验平台。合理配置环境艺术设计实训工作室教学团队每一个实训工作室有一名学科带头人领衔负责，配置相应实训室专职技术人员，建立一支学术水平高、结构合理的优秀教学团队，分别负责该工作室的课程教学、课程实验以及社会实践项目设计科研。课程教学大纲、课程内容、课程实验由该团队协商制订，课程授课时数、课程教学计划与进度按学期周数确定。各实训工作室教学团队由一个主管领导统筹兼顾，监督、检查、协调。通过校企合作，学科骨干教师、实训室专职技术人员定期到企业、设计公司进行相关专业的师资培训锻炼，掌握先进的计算机辅助设计技术、新材料施工技术等，形成稳定的师资培训机制。构建优秀的教学团队，形成良好的教学科研与实践活动机制，以增强教学手段，提升环境艺术设计专业创新设计技术领域教学和师资水平。
3环境艺术设计实训工作室建设亟待解决的问题
增加经费投入目前笔者所在学院环境艺术设计实验室经费主要来源于国家划拨的教育经费、学校办学投入实验室的建设经费、学院自筹经费、部分实验工作室创收经费等，但始终是杯水车薪，仍然存在经费不足的现象。设计专业领域广，新材料新技术新设备更新周期快，购置实验要求的设备、仪器、材料技术参差不齐，增加实验室建设周期的难度。因此，应统筹兼顾，合理分配，安排必要的实验经费投入。实验教学过程中发生教学耗材，教学资料采集，作品展演，教师短期培训或外出参观考察，聘请专家、设计从业人员开展学术讲座或专业，设备维护、修补等，需要保证正常的教学经费投入，确保教学活动顺利开展。实训工作室教学管理学科带头人与实训工作室专职人员应具备一定的管理能力，对实训室规范化管理，制定规章制度，使学生在实验过程中操作规范，安全有效，减少资源浪费。优化实验教学内容，增加实验时间。环境艺术设计专业在课程设置中，增加实验课程内容，加大实践教学环节，全面而系统地修订实验实训教学大纲、教学计划、实验内容、实验指导书和实验技能评价体系，尽可能增加设计创意性的实验内容，开设综合性跨学科课程实验，增设设计创意到施工技术实验，延长实验教学时间。这样一来，既增强了学生的学习兴趣，又培养了学生的创新和探索精神。总的来讲，在实践环节教学中，突出一个“做”字，让学生在实训中去体会、去深化感性认识，在“做”中得到提高。在教学实践中，基础实验室让学生在工程制图中手绘、计算机3D、CAD、PS、建筑动画课程学习中紧贴建筑工程项目设计，到专业实验室验证设计的材料技术施工、工程管理等。学生从设计实际出发，体验设计构想到实施建造全过程，从中体验设计综合能力，享受设计带来的快乐。学生结合专业知识进行综合设计和设计创意，得到社会认可，更增加学生学习积极性、主动性。教学质量评估环境艺术设计专业实训工作室建设目标是培养适应社会发展需要的高质量应用型设计人才。实训工作室教学产、学、研等效益需要量化，确立教学质量评估体系：实验室教学团队自我评价、学生评价、成果展示、学生就业创业率、学术委员会评价与用人单位评价等多方考评，考核评价以年度或应届毕业生毕业为基准，客观、科学地考评各个实训工作室的业绩及教学质量，使实训工作室建设达到预期成果：
1）专业人才培养方案进一步优化；
2）建立一支学术水平高、结构合理的优秀教学团队；
3）力争在近三年内将本专业建设成为自治区级特色专业；
4）创新人才培养模式，建立校企联合培养人才机制；
5）巩固或增加校外实习基地，不断提高学生创新实践能力；
6）学生就业率保持在90%以上。
随着信息化技术的不断发展，信息化系统的应用也在不断的更新。再加上近年来智能手机、平板电脑等移动终端的普及，信息化建设也加快了步伐，原先很多服务器上的管理平台，都在逐渐向数据中心迁移，用来适应移动终端的访问。这个发展趋势，给我们提出了更高的要求，建设信息化系统时，不但要考虑系统管理的方便性，而且要考虑系统操作的方便性，在传统的计算机、服务器等windows系统上要可以操作，在现在用的比较多的安卓系统、苹果的ISO系统上也能操作。换句话说，我们已经进入了“云计算”时代，我们的信息化建设，主要是数据中心和云端应用建设。而有些单位、部门对信息化建设却不够重视，到如今还使用纸质材料，笔头统计，手工计算等方式对设备进行管理，与时代脱节，改变这种现状是非常必要的。
一、现状
随着宁波大学科学技术学院的快速发展，学院的实验室仪器设备越来越多，管理上越来越困难，同时，随着高校推进提高学生动手能力，实验室实行开放，进出实验室的学生数量明显增加，仪器设备的使用时间和使用频率也相应增加，故障率和损坏率也越来越高，即使仪器设备正常使用，也存在消耗品和自身易耗件的损耗。而我们学院设备管理部门现在使用的北化设备管理系统，却缺少对实验室仪器设备这方面的管理内容，我们只能用纸质材料、笔头统计、手工计算等方式对实验室仪器设备进行管理。
二、存在的一些问题
（1）管理困难。由于设备的不断增加，仪器设备、易耗品、低值耐用品等变动的频繁，传统的纸质计帐方式已经变的越来越困难，就算每次都认真的做好记录，如果真的要去查询某件设备使用、变更等情况时，就要翻阅大记录，耗费大量的时间、精力，而且结果还是一定全面、准确。
（2）统计困难。对于仪器设备、低值品、耗材等变更、维修、报废、报失，要每条记录去查询、统计，查询过程就比较困难，统计就是难上加难了。领导不认可；实验室管理人员辛苦工作但效率太低，又没有对应的统计图表，做了多少工作，领导很难看，也很难计算工作量，自然没法认可。
三、设计方案
（1）设计目标。本系统开发的总体目标是实现宁波大学科学技术学院实验室仪器设备管理的系统化、规范化和自动化，从而达到提高实验室管理效率的目的。作为计算机应用的一部分，使用计算机对实验室仪器设备信息进行管理，有着手工管理所无法比拟的优点。例如：检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点能够极大地提高实验室仪器设备管理的效率。
（2）功能设计。第一、本系统对仪器设备的管理包括了设备申购、设备入库、设备变动、设备报废等，对设备生命周期进行全过程管理；第二，系统要包括仪器设备查询与统计管理等有关仪器管理的各个环节功能；第三，系统还要能兼容我们学院设备管理部门使用的北化管理系统，能够为设备管理部门提供完备的数据查询与统计服务。第四、在移动终端上也要能够访问、操作，方便系统管理。
（3）难点。要实现以上功能要求，遇到了很多困难、问题。通过我们不断的努力研究、探索，最终得以解决，主要体现在以下两方面：第一、怎么与原有北化设备系统兼容；我们学院设备管理部门用的是北化的设备管理系统，所有仪器设备的账目，都是以他们的账目为准，本系统只能是他们系统的一个补充，所以必须与他们的系统兼容。北化的设备管理系统的数据保存格式是DBF的，而本系统开发用的是SQL，两种数据格式之间没法直接转化，我们试验了很多种方式，最后得以成功，先把北化设备管理系统的DBF格式数据转化为EXL数据表，再把EXL数据表导入到SQL数据库中。要实现数据库兼容，对于我们的系统数据库设计难度也很大，原北化系统的数据字段，我们都必须保留，还要增加我们的数据字段、数据表。这个难度是比较大的。第二、移动终端上的应用；系统开发好，在计算机上通过WEB访问成功之后，我们就要考虑使用的方便性，努力实现移动终端上的应用。一开始，我们考虑的是用移动的3G、数据流量等上网，通过网络访问来实现，但现在的所谓3G网络，达不到我们的要求，访问速度很慢，要等很久，而且我们的服务器还要联到公网上，这对我们管理系统的安全性是很大的挑战。然后我们想到了无线网络，实验室本来没有无线网络，但每个实验室都是有上网接口，我们就想在每个实验室里放置无线路由器，通过自建无线网络来实现网络访问，这样就解决了访问速度慢的问题，同时服务器放在内网，就能避免来自公网的攻击， 也提高了系统服务器的安全性。通过我们的不断努力尝试，终于实现了系统设计的要求。
本文所介绍的实验室设备管理系统，突破了传统的设备管理方式，可在移动终端上对实验室设备进行管理，极大的方便了管理人员，也提高了管理效率，同时对仪器设备、低值耐用品、耗材进行全过程管理，并能快速统计，极大的推进了实验室设备管理的信息化建设，也有助于推进高校信息化建设的发展。
参考文献：
[1] 孙绍芳.高校校园网络环境下的仪器设备与实验室管理系统 [J].中山大学学报（自然科学版）2001（3）
[2] 梁 敏.基于Web的实验室仪器设备管理系统的设计与开发 [J].中国教育技术装备.2011（9）
[3] 吴文华、杨庆，沈新元等.智能实验室管理系统下的实验室开放管理 [J].实验技术与管理.2011（2）
[4] 王立辉，陈雷.高校实训实验室综合管理平台开发与实现 [J].宁波教育学院学报. 2012（4）
[5] 倪 晟.基于WEB的实验室教学信息管理系统的设计与实现 [J].实验室研究与探索.2011（1）
[6] 何红、许建梅 黄民慧.实验室仪器设备管理系统的需求分析与架构设计[J].硅谷 2011（9）
[7] 王彤、朱小光.仪器设备管理系统的开发及应用 [J].河北工业大学成人教育学院学报 2003，18（1）
随着高校教学模式的不断改革，利用现代化的管理手段和技术进行高校实验室信息化建设，来提高师生的学习能力和动手能力，逐渐成为高校培养应用型人才急需解决的问题。开放式实验室是一种信息化、现代化的管理方式，通过对多方面资源、信息的整合和利用，改造师生参与实验的模式、时间、项目等，可以为高校的实验室教学提供更加全面细致的服务。本文针对当前高校实验室管理现状，提出了开放式实验室管理系统的建设。
1 开放式实验室的意义和存在问题
高校实验室信息化是深化教学改革、培养新型人才的需要。在知识经济时代，科学技术与市场经济的互动发展，迫切要求高等学校培养出的人才不但掌握现代科学技术手段，又要具备多渠道获取知识和信息的能力，创新能力的形成，依赖于知识、信息的积累和运用，信息化建设作为一种战略性决策和技术手段，可以确保学校知识、信息的流通，从而不断提高高校人才培养质量和技术创新能力、教学平台、科研平台的管理机制，实现实验实和仪器的自动化开放式管理。
实验室存在的问题如下：
（1）实验人员要逐个实验室开关门，实验室数量多，学生进入后，无法及时辅导和安排。学生在实验室随意调整设备使用或随意操作，实验员无法监控实验设备正常安全使用。
（2）实验室的灯光和设备在上班时间内，全部保持通电状态。浪费电能且对设备的损耗高。
（3）实验室使用分散，管理效率低，成本高，无法规范使用，对实验室的实验设备和实验操作人员的安全问题也存在很大隐患。
在高校信息化管理的日趋完善的今天，利用电力载波技术对实验室管理系统进行改造是很有必要的。
2 基于电力载波的实验室开放系统设计方案
电力线载波（PLC）是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，这一优点是解决实验室系统数据传输的最优方案之一。
基于电力载波技术的开放式实验系统，可以实现以下功能：大学生创新创业活动资源共享，工作室使用效率提高，实践操作的智能管理，延长设备使用寿命。管理员通过系统设置，自动控制电源，给有学生预约的实验教室和仪器设备通电，掌握监控实验室的使用情况和安全状态。系统设计图如图1所示：
2.1 控制系统
（1）通过电源控制、计算机系统控制、门禁等方式，实现仪器设备的自动化监管。
（2）结合校园一卡通，建设仪器设备的使用身份认证、网上授权、网上预约、记录使用信息等自动化管理，使实验室及相关仪器避免非法访问。
（3）建立和完善仪器综合信息数据库，打通信息自动收集渠道，解决信息收集难题，促进技术创新。
（4）建立和完善与主管部门的数据交换接口，实现数据自动上报。
（5）籍此全面实现实验室及仪器设备的开放式管理，为打造开放性教学平台和开放式科研平台打好基础，并将教师从繁杂的管理工作解放出来，又更多的时间和精力投入到教学、科研和技术创新上，促进技术支撑队伍建设。
本系统由门控、灯控、设备控制三个系统组成。
2.1.1 门控系统
先期对实训室进行改造，改造完成后利用电力载波技术将实验室所有门进行控制，实现在设定时间内开放与关闭，也可单开或单闭。
2.1.2 灯控系统
利用电力载波技术将实验室内照明设施进行控制，同样实现在规定时间内开与关，单开或单闭，减少电力资源浪费。
2.1.3 设备控制系统
利用电力载波技术将实验室设备进行控制，实现设备单个通电，提高设备使用安全系数，延长设备使用寿命。
2.2 管理系统
本系统由用户识别、用户预约、门禁系统组成。
2.2.1 用户识别
用户识别由两部分构成，第一部分与学院现有学生成绩查询系统合并，用同样的有效身份登录进行实训室使用情况查询；第二部分为身份识别卡，持卡进入实验室进行相关实验。
2.2.2 用户预约
实验室使用情况查询完毕后，在系统内进行用户预约（定室定机），在预约时间内进行相关实验，进行实验时及试验后显示并记录进入与离开时间段，提高设备使用效率。
2.2.3 门禁系统
进入实验室进行实验前持身份识别卡，在门禁系统刷卡进入，同时用户预约显示进行，离开实验室同样显示离开，保证设备及工具安全。
利用门禁系统实施用户刷卡识别，做到“有约可用，未约禁用”，保证实验室开放的有序性，维护预约人员的权益。
2.3 监控系统
本系统由楼道监控、实验室监控构成，利用现有网络监控技术实现监控全覆盖，提高实训室及设备使用安全性，保证操作人员使用安全。
3 系统设计考虑主要因素
3.1 控制精度
实验室开放系统设计要达到按照预约定室定机的要求，因此设备开闭需要达到控制精度要求是首要因素，电力载波技术的发展能够达到控制精度要求。
3.2 可靠性
实验时要保证预约无差错、门禁开放正常、实验室设备使用正常。因此在对系统设计元件选型时产品的成熟度是个重点考虑因素，单片机技术的配合使用及成熟门禁系统和网络监控技术配套，可靠性能够得到保证。
3.3 节能环保
节能环保是社会可持续发展的保障，选用电力载波技术进行门控、艨亍⑸璞缚刂撇挥媒行重新布线，有效降低了设备运行成本。
3.4 操作使用便利性
实验室使用预约开放对于高校实验室管理是个新课题，因此必须保证预约操作界面人性化，通俗易懂，无须专门的培训，同时要求日常维护管理简便，不需专业人员，所此设计预约体统选择与现有学生查询体统兼容，提高使用效率。
4 发展的方向
4.1 功能的完善与改进
根据学院发展的情况与实验实训室建设情况，针对不同的实验室性质完善改进不同的功能，满足广大师生创新创业的需求。
4.2 系统的升级与改造
设计时预留扩展槽与数据库接口，随着技术的不断成熟与发展的需要，增加相应的必备功能，增强师生使用便捷性。
5 结束语
知识经济时代的21世纪，利用现代化技术手段对实验室运行进行开放式过程管理，不仅能够充分利用资源，也能提高师生创新能力的培养，在一定程度上推进了实验室建设的健康发展。
参考文献
[1]罗蓉，陈达银，陈志忠.实验室开放管理系统设计与实现[J].现代电子技术，2010，33（18）：63-65.
[2]马桂霞.实验室开放网上预约系统设计[J].管理学家，2013（4）.
1.网上虚拟实验室的基本概念
网上虚拟实验室,是以计算机仿真技术为核心、能在网上运行的、以虚拟实验仪器构成的虚拟实验室。所谓虚拟实验,就是按照教学、科研以及工程实验的基本要求,建立虚拟的实验环境,运用各种虚拟实验仪器仪表和设备,对建立起来的实验模型进行实时仿真,构成新型的产品开发、教学与科研实验。如一些基础性实验、力学物理实验、桥梁工程、和机械运动和电器线路等,都可以采用虚拟的方法进行实验。
1.1虚拟实验室的设备和功能,主要包括实验用的虚拟仪器仪表、虚拟实验环境、虚拟实验模型库、虚拟实验实时仿真软件等。具有在线式实验指导、仪器仪表使用帮助、实验结果记录与分析、实验结果或成绩的评定等辅助功能。虚拟实验结束后,系统能够自动产生实验报告,如实验过程与结果的合理性分析报告、实验效果评定报告等。
1.2虚拟实验室的特点:网上虚拟实验室以现代技术手段为支撑,以计算机实时仿真为核心,在教学、科研和新产品开发实践中表现出以下几个特点:
(1)交互性和自主性。虚拟实验与传统实验都是按照实验的计划或大纲进行的。但虚拟实验与传统实验相比,有一个明显的区别,那就是实验的模式是非固定的、动态的,具有良好的交互性和自主性。虚拟实验是计算机仿真技术、多媒体技术等高新技术的有机组合应用,特别是多媒体计算机具有的图文并茂、丰富多彩的人机交互方式,因而,交互性是计算机技术的显著特点,也是网上虚拟实验的显著特点。
虚拟实验项目的实验框架是不固定的。实验者可以依据实验大纲、根据社会需要、市场形势以及自己的兴趣,利用虚拟实验室的实验模型库自由搭接组合、拆装实验框架,自行设计实验步骤和实验方法,表现出实验者对实验的高度自主性。同时实验者可以利用虚拟实验室所具有的丰富的辅助功能。
(2)开放性。网上虚拟实验室通过网络系统向用户开放。实验者可自由地进入或退出实验系统,具有良好的开放性。开放性的具体体现为:
①资源开放。网上虚拟实验室储存了大量的实验模式,各种虚拟实验仪器、仪表、设备、器件和构件,各种虚拟实验环境,各种实时仿真软件包等,实验者可根据自己的实验需要自由地选择使用。
②网上虚拟实验室是一个开放平台,实验者也可根据自己的实验需要,自行构建实验环境、实验模块、实验仪器等,加入网上虚拟实验室,使得网上虚拟实验室是动态的,具有可持续发展性,从而使网上虚拟实验室具有良好的灵活性。
(3)高效率。网上虚拟实验拓宽了实验的时空观,传统的实验一般因实验室的空间、开放时间、仪器和技术指导人员的限制,不能及时的进行实验,实际使用实验室的时间很有限,接触实验设备的机会有限。但网上虚拟实验室是建立在网络上的,本身不受场地和时间的限制,同时虚拟实验室的虚拟仪器设备在网络上是共享的,因此在不同地域、不同终端上可同时进行相同科目的虚拟实验,拓宽了实验室的空间,增加了研究人员和学员的实验有效时数,提高了实验效率。
2.网上虚拟实验室建设的基本原则
2.1智能化原则。智能化就是用智能型的信息处理能力、启发式推理、专家系统、神经网络技术等来确定网上虚拟实验,从而代替人从事一些智能活动。智能化网上虚拟实验是按照人的思维规律引导人们解决问题,将某一领域的知识装入知识库,系统就像专家一样自动地工作。采用更接近用户的语言接口,可根据模拟结果自动地修改仿真模型的结构,模拟的方法及知识库,用试验和检验错误的办法来逐步逼近满意解,因而逼真地模拟决策思维过程。智能化网上虚拟实验具有自组织、自修复、自学习、自寻优、自规划、自搜索的功能,具有咨询、记忆、联想与推理的功能,也具有较强的免疫、容错能力和可扩充性。因而表现出很强的自适应能力。
2.2工程化原则。网上虚拟实验室是开展科研开发的一种新的手段,要强化实验环境的工程化、实验方法的工程化和实验步骤的工程化,使实验者有强烈的工程意识,要求虚拟实验所建立的虚拟仪器仪表、虚拟设备、虚拟器件和构件等高度逼近真实部件,对其操作使用方法也应高度逼近真实部件的操作使用方法。同时网上虚拟实验的仿真过程要高度实时,没有任何延迟,与使用真实实验设备进行实验完全一样,体现实验过程的工程化。
2.3综合化原则。网上虚拟实验室是以软件为基础,仿真技术为支撑的软实验室,没有空间的要求,因此网上虚拟实验室应该建成综合化实验室。网上虚拟实验室的综合化包含两个方面:
(1)实验内容的综合化。网上虚拟实验室将不同学科、不同等级的实验要求融为一体,构建成各种虚拟实验软件包,可以适应不同实验对象的需要。
(2)实验功能综合化。网上虚拟实验室要能够满足试验人员自主实验的需要,不仅能满足一般实验的需要,而且能对实验结果进行自动记录与评判,不仅能进行实验教学而且能进行新产品的开发,能对实验的数量、质量等进行自动记录与评估。
3.建设网上虚拟实验室要注意的几个问题
3.1网上虚拟实验室是以网络为载体的虚拟实验室。目前网络技术己相当成熟,所以网上虚拟实验室建设的关键是采用计算机仿真技术来构建实验模型,设计出用于测试的虚拟仪器设备、实验线路或回路、实验元器件或构件库、实验效果的判别标准等。
