校園遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾東波

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成為高職院校開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的重要手段。文章從目前我國(guó)高職院校對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的需求出發(fā)，設(shè)計(jì)出基于Web的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。

關(guān)鍵詞：高職院校;遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室;Web技術(shù);教學(xué)活動(dòng)

中圖分類號(hào)：TP391 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-1302（2015）09-0-02

0 ?引 ?言

實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是教學(xué)活動(dòng)重要的組成部分，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)給學(xué)生提供了實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，并在實(shí)驗(yàn)中加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要途徑。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，易受到時(shí)間和空間限制，設(shè)備利用率不高，這些問(wèn)題給實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重阻礙，同時(shí)，與外界交流的局限性，也在一定程度上削弱了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力。

1 ?遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室概述

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)不能滿足目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室憑借其突破時(shí)間、空間限制，在高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到廣泛使用。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室依靠的是實(shí)際設(shè)備，用戶對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)際設(shè)備接收到操作命令后，即可運(yùn)行，全部數(shù)據(jù)的獲取都是在真實(shí)狀況下完成的。

遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室相比，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室打破了時(shí)間和空間限制。遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)的條件下，無(wú)論何時(shí)何地，用戶都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，因此，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，能夠合理的對(duì)自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃作出安排，提高了學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。（2）遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生獲得的感受更加真實(shí)。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室借助的是真實(shí)設(shè)備，因此，能夠使用戶獲得真實(shí)感受，尤其是視頻會(huì)議和網(wǎng)上攝像機(jī)進(jìn)行多媒體的信息反饋技術(shù)，這種感覺(jué)將會(huì)更加真實(shí)。（3）實(shí)驗(yàn)室資源得到了充分利用。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室控制的設(shè)備對(duì)象，往往比較昂貴，對(duì)于高職院校來(lái)說(shuō)，一旦有大量學(xué)生需要開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，大量購(gòu)買設(shè)備是不現(xiàn)實(shí)的。而遠(yuǎn)程網(wǎng)路實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的自行安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，即使是在其它學(xué)校和實(shí)驗(yàn)室，也可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，不僅節(jié)省了學(xué)校購(gòu)買設(shè)備的資金，且便于對(duì)設(shè)備的管理和維護(hù)。

2 ?基于Web的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 ?設(shè)計(jì)要求

2.1.1 ?實(shí)驗(yàn)預(yù)定

通過(guò)預(yù)定，一方面管理人員的負(fù)擔(dān)得以減輕;另一方面，一旦出現(xiàn)多個(gè)班級(jí)需要實(shí)驗(yàn)，可以進(jìn)行合理安排，保證每一個(gè)班級(jí)都能平等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了重復(fù)使用實(shí)驗(yàn)室的問(wèn)題。

2.1.2 ?實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)是以設(shè)備為基礎(chǔ)進(jìn)行的，同時(shí)，設(shè)備也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要內(nèi)容。為了避免學(xué)生的不當(dāng)使用給設(shè)備造成破壞以及保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)之前，教師應(yīng)當(dāng)向?qū)W生介紹設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問(wèn)方法、注意事項(xiàng)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。

2.1.3 ?實(shí)驗(yàn)交流

學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候經(jīng)常遇到這樣或那樣的問(wèn)題，這時(shí)就需要他人幫助解決，同時(shí)，自己掌握的經(jīng)驗(yàn)方法也希望與他人進(jìn)行分享，這時(shí)就需要搭建一個(gè)交流平臺(tái)，使學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙交流。

2.1.4 ?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)搭建

需要搭建一個(gè)能滿足大部分操作的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能夠使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)。

2.1.5 ?系統(tǒng)指導(dǎo)

系統(tǒng)指導(dǎo)的目的就是能使學(xué)生更好地掌握系統(tǒng)的使用。

2.1.6 ?設(shè)備控制

保證用戶能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行實(shí)際控制。

2.1.7 ?遠(yuǎn)程用戶認(rèn)證

針對(duì)遠(yuǎn)程用戶設(shè)置，確保其能夠可靠的開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作。

2.2 ?系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最為常用的就是基于Web的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由實(shí)驗(yàn)、科研服務(wù)、前臺(tái)用戶系統(tǒng)、后臺(tái)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)和用戶認(rèn)證子系統(tǒng)組成。

后臺(tái)管理子系統(tǒng)的功能有：管理員登陸;查看用戶日志;用戶使用信息、對(duì)用戶預(yù)定情況進(jìn)行審批，預(yù)定認(rèn)證管理;計(jì)費(fèi)管理，按照用戶使用時(shí)間的不同進(jìn)行管理，比如可實(shí)現(xiàn)以半小時(shí)為單位進(jìn)行計(jì)費(fèi);用戶管理，可將大批用戶通過(guò)手工添加的方式使其加入進(jìn)來(lái)，即使是在人數(shù)較多的情況下，也能夠使用，并且還可以對(duì)用戶類別進(jìn)行劃分，比如學(xué)生、教師、其他人員等;密碼管理，如果用戶忘記了自己的密碼，系統(tǒng)就可對(duì)其密碼進(jìn)行復(fù)位，并將消息發(fā)送到用戶之前登記的郵箱當(dāng)中。

認(rèn)證子系統(tǒng)：當(dāng)遠(yuǎn)程用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，為了保護(hù)用戶的信息安全，會(huì)在登錄環(huán)節(jié)開(kāi)啟加密認(rèn)證，這樣非法人員將無(wú)法登錄用戶系統(tǒng)，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室也得到了高效利用。

前臺(tái)用戶子系統(tǒng)：用戶注冊(cè)，通過(guò)預(yù)定實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，用戶還可以對(duì)自己的資料進(jìn)行修改，如：登錄名、郵箱、密碼等。

3 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

3.1 ?訪問(wèn)服務(wù)器設(shè)置

系統(tǒng)通過(guò)校園網(wǎng)和太網(wǎng)線相連，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)，為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)備提供了外部配置服務(wù)，通過(guò)異步串口線聯(lián)到整套設(shè)備的控制臺(tái)端口，反向控制的實(shí)現(xiàn)由telnet完成。

3.2 ?認(rèn)證服務(wù)器配置

認(rèn)證系統(tǒng)的主要功能就是在用戶登錄時(shí)，對(duì)其身份進(jìn)行識(shí)別，用戶成功登陸系統(tǒng)后，獲取實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行計(jì)費(fèi)。認(rèn)證系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器、用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、認(rèn)證服務(wù)器和計(jì)費(fèi)服務(wù)器等組成的。本系統(tǒng)是在RADIUS協(xié)議的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，朗訊公司的RADIUS屬于客戶/服務(wù)器安全協(xié)議，目前，已經(jīng)成為正式協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，由于其自身的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)逐漸得到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的廣泛認(rèn)可，能夠?qū)崿F(xiàn)授權(quán)、驗(yàn)證和計(jì)費(fèi)，是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建立的最佳選擇。該協(xié)議下，可以對(duì)用戶認(rèn)證、服務(wù)選擇、口令加密、呼叫計(jì)費(fèi)等實(shí)現(xiàn)集中管理。如果在服務(wù)器上運(yùn)行該協(xié)議的客戶端，其客戶端就可以對(duì)用戶信息進(jìn)行打包，然后發(fā)送到服務(wù)器上，此時(shí)服務(wù)器就會(huì)根據(jù)不同指令進(jìn)行處理。

3.3 ?后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，涉及到的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要包括以下幾項(xiàng)：

（1）用戶表：屬于基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，包含用戶名，密碼，聯(lián)系方式，通信地址，郵箱，在讀情況，用戶積分，帳戶余額等。

（2）交費(fèi)表：基本包含用戶名，交費(fèi)時(shí)間及金額。

（3）預(yù)定表：用戶名，預(yù)定時(shí)間和情況，設(shè)備編號(hào)。

（4）實(shí)驗(yàn)安排表：設(shè)備編號(hào)，安排時(shí)間及時(shí)長(zhǎng)。

（5）用戶日志：用戶名，登錄和退出時(shí)間。

一般可以通過(guò)MySQL建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)庫(kù)，然后建立ODBC數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源的目的就是獲取數(shù)據(jù)，從而做出安排。

4 ?結(jié) ?語(yǔ)

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了快速發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的教學(xué)軟件、教學(xué)系統(tǒng)在高職院校得到了廣泛使用。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室不僅打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和空間的限制，設(shè)備管理人員的工作效率也得以提高，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室得到了高職院校的青睞，相信在不久的將來(lái)，隨著技術(shù)的不斷完善，一定會(huì)更好地服務(wù)于高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

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