摘要：随着实验室管理由封闭走向开放，实验资源由分散走向共享，实验室服务由校内面向社会，在实验室与大型仪器开放共享平台不断完善基础上，亟需建设优质实验资源体系，完成网络平台与资源内容的有机结合。本文分析了高校目前实验资源建设和共享存在的问题，阐明了实验资源开放共享体系构建的必要性，结合学校实际对优质实验资源进行了系统化集成及分层分类开发。构建了“资源丰富、形式多样、相互支撑、融合创新”的多元一体化实验资源体系的总体框架，并详细论述了相应模块的功能，最后基于网络平台实现了优质实验资源的开放共享。
关键词：实验资源；网络开放；创新
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1673-8454(2012)03-0024-04
一、引言
实验室在培养大学生的实践动手能力、理论联系实际能力、开拓创新能力和提高大学生综合素质等方面起着举足轻重的作用。实验室资源作为高等学校的核心资源之一，不仅是学校办学实力的标志，也是高校教学水平、科研实力的重要体现。近年来，高等学校实验室建设的投入、规模、效益和水平都有显著提高，但在实验室内涵建设上还远远不够，实验室资源建设也存在很多问题。(1)实验资源尚未形成体系：各个实验教学资源分隔，独立成块。没有构成相互支撑、相互融合的数字化实验资源体系。(2)实验资源开发深度不够：多元化高等教育培养模式。对实验资源配置提出了多元化、多层次建设的要求。目前本科教育优质实验资源短缺，实验资源信息化程度不高。实验教学示范中心网站上的数字资源不够丰富、形式单一、交互性实验偏少。还远远不能满足现代工程教育的要求。信息技术在数字实验资源建设的应用还有待进一步研究。(3)实验资源的开放共享程度不够：以浅层面的共享居多，具体表现在，观摩学习多，缺少深层次共同研究的交流；共享项目范围窄，参与学生人数较少；实验资源共享的优势没有完全体现。(4)实验资源管理水平有待进一步提高：目前实验资源管理主要是针对本单位、本学科的发展需求，对实验室进行管理。随着实验室开放共享的需求，各个单位实验资源重复配置及部分实验资源稀缺的现象同时存在。
以新一代信息技术为手段，实行优质实验资源开放共享是实验室管理工作中非常重要的一项，其本质是将实验教学从以学校、教师为中心转移到以学生为中心。进行个性化自主教学，为培养工程创新人才提供优质服务。
二、多元一体化优质开放实验资源体系的设计
以“工程化、信息化、多元化、融合创新”为实验室建设理念，以“提高学生现代工程意识和实践创新能力”为目标，进行优质实验资源库和虚拟交互实验平台的开发，构建学校层面优质实验资源体系。该体系由优质实验资源库、数字化实验室、学生创新工作室和实验成果展示与交流平台四个模块组成。
如图1所示，以学科为线索，以“点”递进到“线”，从基础实验、专业实验到综合实验、创新实验循序渐进；采用“集束化”策略。即从各学科专业基础实验中提炼支撑专业的知识束与支撑工程技术的知识整合成知识链，由“线”贯穿成“面”，形成与工程能力直接对接的校内跨学科综合实验资源库。精选国内外优质实验项目资源和校内综合实验资源共同构成优质实验资源库。以新一代信息技术为手段，改革实验教学模式，建设企业合作平台资源以及实验成果与企业和市场交流对接窗口，将“面”构筑成“资源丰富、形式多样、相互支撑、融合创新”的多元一体化实验资源体系。建立连接校内实验室、校外实验室和产业之间的平台。
1.建设优质实验资源库
(1)校内优质实验资源库建设
在学校2个国家级实验教学示范中心、10个省级实验教学示范中心、1个教育部工程研究和10个省级重点实验室网站基础上，利用信息化手段，进行优质实验资源项目筛选与开发。同时通过网络实现开放共享，为数字化实验室提供支持。主要包含视频点播系统、数字化实验教程、实验技术应用案例、集成化的专业实验资源数据库等。
1)视频点播系统：主要包括典型实验教学视频点播、仪器操作与应用视频点播和实验建设成果介绍等模块。“典型实验教学视频点播”根据典型实验内容制作教学视频，方便学习者上课前预习、课后复习等。由于学习者经过预习已把实验基本知识掌握，方便教师开展创新型、个性化的实验教学，大大提高了实验课堂效率。仪器操作与应用视频点播主要针对大型仪器操作复杂，非专业人士需要经过相关学习才能正确和安全地使用。学习者使用共享仪器前通过该系统可以预先了解仪器设备的操作规程、使用方法和应用实验案例，在实验室使用仪器操作过程中也可随时点击该系统及时查询以获得帮助。实验建设成果介绍主要介绍各个实验室及实验中心的建设成果。便于外校和企业了解学校实验室情况，也扩大了学校实验室的影响力。
2)数字化实验教程包括：网络教程、电子教案和实验教材等，学生可随时随地通过网络进行实验课程的学习，不但可方便学生预习和复习实验课程，丰富的网络教程和实验教材也扩大了学生的知识面，有利于学生自主学习。
3)实验技术应用案例：包含仪器设备的开发、实验项目开发等案例。如开发无线通信组网实验平台，给高校电子通信类学生提供一种了解接触无线通信核心技术的实践平台。通过计算机和该实验平台可以简易地进行节点功能的配置、节点工作状态查询、网络拓扑结构设计、网络通信状态查询、通信速率统计、无线中继传输观测等功能，利用两个或多个节点可以完成简单和较为复杂的一些通信演示和实验。同时利用无线通信组网实验平台，还能够开设一些开放型创新实验。如无线段距离遥控实验、无线温湿度监控实验、无线传感器网络实验、无线MESH组网实验和无线抄表数传实验等。
4)集成化的专业实验资源数据库：专业综合实验应用系统相对应的是集成的专业实验资源数据库。首先，实验资源数据库具有仿真性。通过大量基本实验项目(单项实验)组合就构成了一个完整的业务循环，能够反映真实完整的业务过程。其次。实验资源数据库具有综合性。在实验完成后产生大量信息。这些信息可以进一步进行加工、处理、输出。而在这个“深加工”的过程中，就可以把相关的知识融会贯通。再次。实验资源数据库具有灵活性。实验数据库可以根据不同专业的模式、方法及新型业务层出不穷对这些单项实验项目适时更新，可以对原始实验数据进行相应的调整，保障实验内容与实际业务不脱节，灵活地适应模式及方法的变化。如建立高度集成的会计实验资源数据库，即在虚拟服务器端建立一个大型的会计实验资源数据库。这个实验资源数据库不是简单的习题库或是案例库。而是由大量基本实验项目(单项实验)构成，这些单项实验按照会计专业知识点进行设置，内容包括6大会计要素(资产、负债、所有者权益、收入、费用和利润)的会计处理和会计报表(资产负债表、利润表、现金流量表)的编制；另外，还包括一些特殊但在实务中较为常见的会计业务。如合并财务报表、外币业务、非 货币性资产交换、债务重组、租赁、衍生金融工具等。
(2)收集国内外优质实验资源并进行分类建设。
通过浙江省高校实验室工作研究会和浙江省实验室建设指导委员会与省内高校交流实验室建设与管理经验。采集优秀实验项目资源。通过国内外考察及网络平台，收集国内、国际优秀实验资源，并进行分类整理，供校内教师学习和参考。
2.开发数字化实验室。建立远程虚拟交互实验平台
数字化实验室作为实验室教学的完善和补充，一方面可以解决目前教学经费紧张、实验设备不足、课程学时少和讲授内容多的矛盾，另一方面可以提高教学效果，提高学生的学习兴趣和积极性。理解和掌握实验内容，在一定程度上可以替代部分实验内容，除此之外还有利于各高校之间的教学资源共享。本课题基于多媒体计算机技术、仿真技术、虚拟现实技术与网络技术，以自主学习、合作学习为主要实验方式，开发数字化实验室。主要包括网上实验室浏览、虚拟仿真实验、远程控制实验、学生创新工作室、实验交流等模块。虚实结合建设基于网络的数字化实验教学中心。
(1)网上实验室浏览
利用虚拟现实等技术，对学校部分典型实验室进行可视化三维虚拟场景的开发，师生点击该系统犹如身临其境地参观浏览实验室。
(2)虚拟仿真实验
仿真技术已成为一种国际公认的高效现代化教学手段。利用仿真技术和多媒体技术，开发形象生动的虚拟仿真实验。提高学生学习的兴趣。通过将不同模块的相似知识点有机地集成在一个虚拟仿真实验环境中，并建立知识点之间的有机联系和区别，加深对该定理的理解，从而更好更准确地应用知识、训练思维和锻炼实践能力和工程思维。如通过具体的实例开发电路基础的综合性虚拟实验。即在MULTISIM软件下仿真不同电路分析模块中(直流电阻电路、正弦稳态交流电路、耦合电感和变压器电路、信号调理电路、通信电路)最大功率传输的不同实现情况和特点。
(3)远程控制实验
目前国内大部分高校都是让学生到实验室完成实验，规定的时间内，如学生不能完成实验必须拖延时间或者留到下次课再接着做，这样直接影响了教学效果。虽然有些硬件实验可以利用软件仿真来实现。但不适用在实时性要求很强的应用系统中。另外实际实验中出现的各种误差、元件故障等情况在虚拟实验中无法体会。采用软件模拟和实际硬件电路操作相结合的方法开发远程实验项目，即学生利用软件来对硬件操作，通过网络为用户提供实时的远程实验服务。如搭建单片机远程实验系统，通过采用大规模集成电路FPGA为实验核心芯片。以FPGA和CPLD为控制手段免插线，以通用USB接口和JTAG接口相结合的通信方法，再以网络为媒介，利用软件来控制硬件，达到和在硬件设备上做实验一样的效果。并在此基础上构建完整的单片机实验体系，遵循由易到难、循序渐进的方式，逐步引导学生从按部就班到自主设计并鼓励创新。
3.建立学生创新工作室
学生创新工作室是教学研究和探索过程中，对常规教学的引申和延续，是创新教学模式的体现。基于网络的学生创新工作室，作为实体创新实验室的拓展和补充，为学生开展实践创新活动提供了新的途径。
(1)创意交流社区
创意交流社区经常发布企业及学校科研项目的信息和学生实践项目的构思，企业、教师、学生可在该社区中充分交流。学生根据网上的项目信息挑选感兴趣的课题，该课题经过不断修改和完善、学校专家组评估通过后即可立项开始实验。同时邀请企事业单位前来挑选立项实验项目的创意，进行校企合作，让学校成为企业的科研场地。社会创意人才的输送站。
(2)创新实验项目讨论区
经过创意交流立项的实验项目，大多都是和企业社会项目、教师科研项目等密切相关的。学生工作室按照创新实验项目分专题设置虚拟工作室进行实验交流与讨论，包括项目负责人网络招聘项目组成员，实验资料上传和实验难题讨论等，创造了一个能较好培养学生的团队协作能力、交流沟通能力和创新能力的网络实践环境。
(3)开源项目社区
成功的开源项目是众多优秀开发人员的智慧结晶，包含了他们的最佳实践经验。对合适的开源软件项目进行改造形成教学项目用于教学，具有不可比拟的优势。实验项目立项后，可在开源社区招聘研发团队，参与开源项目的开发。这个开源项目社区可以对所有项目的开发过程进行管理，并可对学生进行能力考评。开源项目包含开源软件项目和开源硬件项目，通常采用的是通用公共许可证协议，即GPL(General Public License)协议。开源项目由于开放项目源代码、资料为学习者提供了广阔的学习和研究空间，为教育提供了极好的先决条件和素材。
4.实验成果展示与交流平台
实验成果展示与交流平台将及时发布学生优秀实验成果，建立学生创作成果与企业、市场交流对接窗口。该平台一方面邀请企事业单位前来挑选人才。为毕业生提供更多的就业机会；另一方面通过开放办展回馈社会，一些企业人员如看重学生的作品。则希望与学生和学校洽谈合作，将学生的作品投入批量生产，成为产品。
该平台将申请专利、软件著作权的程序及论文写作指南发布到平台上，鼓励学生实验作品申请专利、软件著作权、发表论文等，为学生的创意“保驾护航”。
三、基于网络管理系统，实现实验资源的开放共享
数字化资源需要通过基于网络的管理系统才能更好地发挥作用。目前我校实验室开放共享管理系统已进入后期安装、测试与完善阶段，该管理系统主要由信息实时采集硬件系统和信息管理系统组成。利用无线传感网络技术、射频识别技术和现代网络技术等，对实验室及仪器设备的使用情况进行数据采集、传输、统计和信息化管理，具有实验室资源信息化管理、产学研资源集成展示、实验室与大型仪器任务管理、实验室与大型仪器使用过程管理、实验室与大型仪器自助收费管理、实验室与大型仪器统计与报表等功能模块，如图2所示。平台技术体系由学校、学院、实验室三层结构组成。三级网站结构相似，三层数据统一。在共性基础上发挥校园网优势和实验室每个独立部分的主动性。建设个性化的实验资源，最大限度地体现优质资源共享。
目前我校优质开放实验资源依托实验室与大型仪器管理网络平台从学院测试进入由点到面、由局部到整体的全面实施阶段。对实验资源开放共享氛围的形成、开放教学模式的形成及学生从事实验活动积极性的提高等发挥了积极作用。
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(编辑：杨馥红)