李志成

（運(yùn)城學(xué)院工科實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)快速發(fā)展，為我國(guó)各行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，成為科技發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息化技術(shù)的應(yīng)用也逐步覆蓋高校各專(zhuān)業(yè)。培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)踐型人才，逐漸成為高校人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)。此外，近兩年，疫情也不斷沖擊著高校的線(xiàn)下教學(xué)，使高校不得不探索開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。因此，多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室作為高校師生教學(xué)、科研的重要場(chǎng)所，其建設(shè)、發(fā)展也成為當(dāng)前高校研究的重要問(wèn)題。對(duì)此，本文圍繞高校多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與建設(shè)，具體分析高校師生對(duì)多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的功能需求，并以此為依據(jù)，提出高校多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路，為高校多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)概述

多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室是以開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及高效管理為主體和依托，集門(mén)禁考勤、實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)課程預(yù)約與教學(xué)管理系統(tǒng)為一體，兼具網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、研究試驗(yàn)、多媒體演示、課程教學(xué)及智能管理等功能的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室[1]。整個(gè)系統(tǒng)分為管理系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)兩大部分。管理系統(tǒng)主要對(duì)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的人員、實(shí)驗(yàn)儀器及數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)與管理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)則為研究者提供教學(xué)平臺(tái)、軟件研究開(kāi)發(fā)平臺(tái)等操作平臺(tái)。此外，多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室終端系統(tǒng)可連接移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器進(jìn)行文件傳輸，便于師生進(jìn)行研究。

2 多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室功能需求分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)功能

高校一些專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)，離不開(kāi)多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的幫助。例如，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等課程是高校計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心課程，理論知識(shí)點(diǎn)較多、實(shí)踐操作具有一定難度，加之近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，促使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)不斷與時(shí)俱進(jìn)，由此提高了課程教學(xué)的難度[2]。為幫助學(xué)生深入理解并掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及操作，高校需開(kāi)設(shè)輔助性實(shí)驗(yàn)課程，構(gòu)建多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。

2.2 研究實(shí)驗(yàn)功能

近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，除了基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)研究外，一些高校還肩負(fù)著高端的計(jì)算機(jī)科研任務(wù)，如智能處理技術(shù)研究、信息技術(shù)處理研究，需要更專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。因此，高校除了一些基礎(chǔ)課程需要依托多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室外，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、軟件開(kāi)發(fā)等研究更離不開(kāi)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。因此，高校構(gòu)建多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，需要配備先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不僅滿(mǎn)足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，更要滿(mǎn)足高校的高層次研究實(shí)驗(yàn)，為一些有深度、有難度的研究與實(shí)驗(yàn)如視頻并發(fā)處理測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試等提供物質(zhì)基礎(chǔ)支持[3]。

2.3 多媒體演示功能

高校多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室不僅需要承擔(dān)高校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，還需要承擔(dān)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)與非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的與計(jì)算機(jī)相關(guān)的課程教學(xué)任務(wù)。因此，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)需要安裝教學(xué)所需的投影儀、交換機(jī)、遠(yuǎn)程訪問(wèn)單元網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等相關(guān)的多媒體設(shè)備，軟件方面則可以安裝遠(yuǎn)程操控網(wǎng)絡(luò)操作講解系統(tǒng)，方便教師在實(shí)驗(yàn)室授課，進(jìn)而幫助學(xué)生理解。

3 多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的總體建設(shè)思路

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)也積極與傳統(tǒng)行業(yè)相融合，促進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)不斷探索創(chuàng)新改革。鑒于此，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理，所構(gòu)建的多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室如圖1 所示，總體包括實(shí)驗(yàn)室管理、遠(yuǎn)程交互以及數(shù)據(jù)共享三大功能平臺(tái)，相互配合，共同滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室使用人員的需求。

圖1 多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室整體框圖

3.1 實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的構(gòu)建是多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)的建設(shè)既要包括對(duì)設(shè)備安全的管理，也要包括對(duì)使用人員的管理。實(shí)驗(yàn)室整體建設(shè)架構(gòu)從上到下包括三層，第一層為系統(tǒng)平臺(tái)，主要依托云計(jì)算產(chǎn)品搭建實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，針對(duì)當(dāng)前的一些云產(chǎn)品，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，便于師生使用[4]。第二層主要是資源系統(tǒng)，在系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上建設(shè)虛擬桌面、服務(wù)器虛擬化等，將其應(yīng)用于每間實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)中。實(shí)驗(yàn)室管理者根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求、教學(xué)及管理需求為計(jì)算機(jī)安裝相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，滿(mǎn)足高校師生的實(shí)驗(yàn)、教學(xué)需求[5]。第三層是連接系統(tǒng)與用戶(hù)的直接連接口。多媒體實(shí)驗(yàn)室提供遠(yuǎn)程桌面連接、Web、VNC 等多種連接形式，方便用戶(hù)使用不同設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)，也方便實(shí)驗(yàn)室管理員利用遠(yuǎn)程及移動(dòng)客戶(hù)端對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行日常的管理與維護(hù)。

3.2 實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程交互平臺(tái)設(shè)計(jì)

為打破時(shí)間與空間的局限性，使高校師生能夠隨時(shí)訪問(wèn)與交流，實(shí)驗(yàn)室可以設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程交互平臺(tái)。如圖2 所示，遠(yuǎn)程多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)包括4部分，分別是學(xué)生端、嵌入式設(shè)備、服務(wù)器以及教師端。進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要分別設(shè)計(jì)學(xué)生端平臺(tái)、教室端平臺(tái)以及數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)。

圖2 遠(yuǎn)程多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)

學(xué)生端軟件主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，其平臺(tái)設(shè)計(jì)可以使用VS2005 以及Adobe Flash Builder4.6 工具，前者負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)后臺(tái)操作平臺(tái)，通過(guò)C++程序語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)注冊(cè)、登錄、退出以及與教師端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換等功能；后者則采用Action Script 程序語(yǔ)言，對(duì)界面進(jìn)行美化、顯示后臺(tái)數(shù)據(jù)、搜索數(shù)據(jù)庫(kù)信息等[6]。

教師端平臺(tái)設(shè)計(jì)與學(xué)生端平臺(tái)設(shè)計(jì)大體相仿，同樣包括VS2005 以及Adobe Flash Builder4.6 工具。如圖3 所示，教師端軟件設(shè)計(jì)包括7 大模塊。教師登陸平臺(tái)服務(wù)器后，可以到實(shí)驗(yàn)管理模塊查看由學(xué)生端發(fā)送過(guò)來(lái)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)信息，并可以對(duì)其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯管理，通過(guò)視頻監(jiān)控模塊，可以隨時(shí)查看學(xué)生端的登錄狀態(tài)，同時(shí)，教師可以通過(guò)班級(jí)管理模塊查看學(xué)生個(gè)人信息，并在課程結(jié)束后到成績(jī)顯示模塊對(duì)學(xué)生進(jìn)行打分。

圖3 教師端軟件模塊

此外，遠(yuǎn)程交互平臺(tái)的構(gòu)建離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)可以采用關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)MySQL，將不同的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于不同的表內(nèi)[7]。多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程交互平臺(tái)中，基于客戶(hù)端與服務(wù)器連接使用理念，將FLEX 工具與MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)連接，以此對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)操作，并下載asSQL-Beta2.8.swc 作為連接驅(qū)動(dòng)，通過(guò)用戶(hù)名以及登錄密碼獲取授權(quán)后，對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)、編輯[8]。

3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

一方面，高校中的一些實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)研究難度較大，一個(gè)人難以獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，往往需要通過(guò)團(tuán)隊(duì)分工合作共同完成。分工合作完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)組的各成員需要對(duì)彼此的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享。另一方面，隨著信息化教育的發(fā)展，教學(xué)資源的共享為教師教學(xué)提供了更多便利。基于此，多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)加快探索設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，為高校師生的教科研活動(dòng)提供一個(gè)全面、廣泛并可以隨時(shí)編輯、更新、共享的數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)共享平臺(tái)包括實(shí)驗(yàn)測(cè)試、綜合信息、專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、重要鏈接及教學(xué)資源等多個(gè)方面[9]。數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的構(gòu)建可以利用Hadoop 以及HBase 云計(jì)算平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上加入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)分布式的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一管理[10]。使用者使用賬戶(hù)密碼登錄后，可以在實(shí)驗(yàn)測(cè)試部分查找自己正在參與的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也需要將自己所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果上傳至數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，完整記錄實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等，方便同組人員共同查閱并進(jìn)行討論。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)既面臨挑戰(zhàn)，也迎來(lái)機(jī)遇。未來(lái)，高校需重視多媒體網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理，為高校教學(xué)科研工作奠定基礎(chǔ)，提高高校教學(xué)質(zhì)量。