教育信息化2.0背景下高校實驗室綜合管理系統的應用研究

李振宏

基金項目：南寧學院2020年校級科研項目：《基于互聯網+時代背景下高校實臉室管理系統的研究與設計——以南寧學院為例》，項目編號：2020XJO7

摘要：高等學校的實驗室是開展實驗教學和培養人才的關鍵所在?！督逃畔⒒?.0行動計劃》明確了實行實驗教學資源的開放與分享，注重培養學生的個性。文章從我國高校實驗室的實際情況出發，對我國高校實驗室的建設與運行情況進行了剖析，并對其進行了探討。同時，對智能實驗教學綜合管理提供了策略，為高校實驗室管理建設提供參考。

關鍵詞：教育信息化2.0;高校實驗室;綜合管理;策略分析

引言高校的實驗室主要開展實驗教育，對知識傳授和學生能力培養具有十分重大的現實意義。隨著大數據、人工智能和5 G技術的飛速發展，教育大數據已經逐步成型，實驗方法和方法也在不斷地改變，實驗教學將更加重視學生的個性化發展，共享實驗資源，對資源進行優化。教育部出臺的《教育信息化2.0行動計劃》中，明確指出：整合各類教學科研資源，實行資源共享，要求高校建立智能實驗室，促進高校智能教育系統的建立，構建智慧教學系統。為了實現高質量的實驗教學資源開放與共享，拓寬實驗資源的覆蓋面，必須在新形勢下，加速建設智能實驗室。

一、高校實驗室管理問題面臨的難題

1.實驗設施損壞較為嚴重問題

高校實驗室是供學生進行實驗的場所。隨著高校招生規模的擴大，對實驗儀器的需求與日俱增，同時也對高校實驗室的獨立實驗提出了更高的需求。首先，大量的學生出入實驗室，會加大儀器的損耗概率，而且還有可能導致實驗設備損壞[1]。其次，很多學生都沒有實驗操作經驗，必須通過反復嘗試來獲得更多經驗，所以不可避免地會出現操作問題，加速儀器的損耗。最后，高校實驗儀器費用比較高，儀器維護和保養耗費比較大，同時，由于學生對實驗儀器的保護意識不強，造成了實驗室管理壓力。

2.實驗室管理水平相對落后

目前，我國高校的實驗管理工作仍處于較低的階段，有關的各種規章制度還需進一步強化。首先，由于實驗室的設備和儀器管理必須隨著設備的更新，而采取新的管理措施，而由于管理人員管理水平低，導致對實驗室管理工作的忽視。其次，由于實驗室管理人員的素質低下，不但會降低實驗室的運行效果，還會降低實驗儀器的使用率，從而成為制約高校實驗教育和實驗教學質量的重要因素，限制了學生能力水平的提高。第三，加強實驗室的人才培養，是當前困擾我國實驗室發展的一個重大課題，既要提高實驗室管理重視程度，又要采取科學的方法，促進實驗室管理人員的有效利用。

3.高校實驗室存在著安全隱患

隨著高校實驗室的逐漸對外開放，各類實驗項目日益增多，應用越來越頻繁。因此，其存在的安全性問題也是不容忽視的。首先，安全問題是當前高校實驗室管理中的薄弱環節，應結合當前形勢，采取科學、先進的管理手段。其次，在保證實驗順利進行的同時，也不會對學生的創意產生任何的限制，因此，在進行實驗時，要對安全和可行性進行全面的分析，學生進行實驗期間，教師要對實驗步驟進行安全性和可行性評估[2]。最后，在嚴格落實各項管理規定的前提下，必須強化對藥物儲存的管理，提高實驗安全性，實行藥品存儲智能化管理。

4.資源開放共享不足

高校實驗室的開放和資源共享是為了充分利用高校的資源來支持教學和研究，提高資源利用率。當前許多實驗室的資源開放與共享還面臨著以下問題：實驗教學時間的限制，使學生在一定時間里無法有效地提升自己的實際操作能力。教育資源分布較分散，各院系之間的資源配置也不均衡，存在"信息孤島"現象。由于時間、地點等條件制約，教師和學生不能根據自身需要隨時隨地使用實驗室的教學資料，在實驗室進行各種實驗項目的基礎上，取得的科研成績和為服務社會的目標難以達成[3]。

二、智慧實驗室建設體系分析

智能實驗室是實現教育信息化2.0的一條主要途徑，其目的在于建立一個智能教學與管理系統，引導和推動實驗教學向智能化方向發展。智能實驗室以信息技術為核心，通過物聯網、云計算等技術，進行感知、物聯，實現了對實驗室各基礎設施的互聯，實現了智能管理與監測。智能化實驗室充分利用了大數據、智能化控制等技術，完成了實驗室管理與教學流程的一體化。然而，在此基礎上，卻忽視了人員、體制等要素與智能化模塊的匹配。

1.智慧實驗教學平臺建設

智能實驗平臺是集教育資源、智能化實驗、安全管理于一體的綜合性實驗平臺，可以實現校內外開放共享的實驗教學系統，以“智能化、數據化、共享”為主題，解決實驗室資源共享、資源整合、師資隊伍管理、實驗室管理等問題，是高校實驗室建設的核心，能夠促進學生全面發展[4]。

2.師資隊伍建設

實驗室教師的培養應該包括：學科帶頭人、專業教師、管理人員、校外學者等。校外人員的加入使實驗室的開放性和分享變得更強，所提供的社會服務數量也有所增長，并通過對現有的實驗課程進行整合，使實驗教學的內容得到不斷的改進。在實踐教學中，要充分發揮實驗師教師的作用，讓普通老師有平等的外出實習的權利，加強職稱和學歷等方面的結構調整，完善績效評價體系。

3.文化環境建設

高校圖書館的人文氛圍要與實驗室的學科發展相適應，注重課桌、椅子的顏色與布局、墻面設計、采光照明等都要保持和諧。營造一個良好的學習氛圍，既能提高學生的學習興趣，又能激發學生的創新意識，還能使學生獲得沉浸式的學習體驗，從而提高實驗的教學質量[5]。

4.機制體系建設

高校實驗室建設和管理體系是以組織架構為基礎，明確了高校內部各管理系統的內容、職能、利益和它們之間的關系。高校要注重實驗室機制改革，可以制訂長遠的實驗室建設計劃，并通過有關的政策和規章制度推動實驗室的建設。為了確保高校實驗室管理和建設的時效性、開放性和可持續發展，需要在高校實驗室建設和管理設計中，統一領導、多級部門聯動分層管理。

三、智能實驗平臺建設措施

1.構建一體化的公共服務平臺

在不斷加快改革的大背景下，各高校應充分認識自己的教學優勢，加強實驗室的建設，使各層次的學科教學、不同層次的研究工作有機結合，從而形成一個開放綜合性的實驗公共服務平臺。在這樣的大環境下，高校的教師和學生們不但可以互相交流，還可以獲得與外界的聯系[6]。為此，高等學校應堅持“教學相長、教研結合”的方針，把學科建設作為工作發展的重要組成部分，把培養和技術創新作為教育的重點，促使管理和服務在融合中落實，為院校師生構建良好的實驗室環境，使他們不僅能成為實驗室的主導者，而且可以從中收獲更多知識。

2.推廣全天候的開放管理模式

我國各大高校學生根據實驗中心完成的項目已經達到了上百個，這樣不僅能強化他們在高校實驗室的建設中，可以建立一套智能化的管理體系，實現全天候的對外開放，使學生能夠在網上預約，能夠根據有關規定的要求，隨意進出實驗室，既可以促進學生的個性發展，也可以提高學生的整體素質[7]。其具體的管理方法有：一是加強學生的自主學習意識和自覺性。高校學生對實驗教學中如果有疑問或有反復練習的要求，教師應盡早安排，特別是對于準備結業及實習的同學而言，在實驗室全天開放的環境下，可以讓學生有更多的時間來進行研究。二是提高學生的創造性思維和能力。高校實驗室全天開放，為各學科的學生開展創造性實驗奠定了基礎。究其根源，是因為低年級學習負擔太重，沒有閑暇的空余時間進行實驗，而全天的開放式教學，可以幫助學生調整自己的作息時間，進行更好的實驗和實踐。目前，全國各高校內已開展了近百個實驗中心項目，既加強了學生自我管控意識，又促進了學生的創造性思維培養。

3.全面優化實驗室教學方式

在高校實驗室管理工作中，運用智慧化的管理系統和網上的信息化平臺，可以為廣大的教師和學生創造更多的學習空間。實驗室管理者可以把相關實驗教學的相關信息上傳到網上，例如題庫、教學大綱等，讓學生在開始實驗之前先進行預習，然后再通過網絡學習來強化自己的知識。通過這種方法，可以減輕學生的學習負擔，也可以讓學生提前知道各學科的課程和方向，為以后的學業做好充分的準備[8]。另外，教師還可以將相關教材上傳到網上，以便學生隨時可以在任何地方進行下載和查看。同時，對學生的出勤率和平時的表現能夠進行統計，既減輕了教師的管理負擔，又使考試成績統計更具科學性和規范化。

4.智能硬件層

智能硬件是實現實驗室智能化的基礎支撐。智能硬件由兩個層次組成∶傳感器設備和設備控制層?；A的智能設備有∶門、多媒體設備、實驗設備、照明系統、電源開關、空調、計算機設備等。這些設備支持通過相應的控制器，實現指令操控，進而接入資源管控系統，實現信息系統自動化控制[9]。

5.資源管控系統

在部署完畢大量的智能硬件設備后，必須讓設備可管理、可運維、可監控。資源管控系統基于智能設備提供的感知能力，將所有智能設備管理起來，對設備進行統一的監控。資源管控系統是上層應用系統訪問智能硬件的唯一入口，所有智能硬件的指令都有資源管控系統授權通過后，發送到指定設備執行。

6.私有云存儲

實驗室實驗體系會有大量業務數據和監控數據，所以在構建智能化實驗室管理體系過程中，必須要提供與之匹配的云存儲服務，能夠保證各項實驗數據、用戶信息和其他數據可以保存。統一的云存儲管理能夠在應用過程中不斷進行優化和拓展，可以充分發揮支撐作用，上層業務系統能夠輕松進行數據共享[10]。

7.實驗管理系統

實驗管理系統是智能實驗室的重要業務管理體系，其中包括系統管理人員、資源管理人員、教師，學生，統一的資料注冊中心。實驗管理是涵蓋資源共享和內部人員，能夠進行課程、教學、數據、人員、成績、實驗報告等實驗相關業務功能。與此同時，為了實現和外部機構的資源共享，實驗室管理系統還可以實現資源共享協議，將其介入到統一資源注冊中心中。因此，統一資源注冊中心也是實驗管理系統的重要參與者。

8.統一資源注冊中心

統一資源注冊系統是一座跨部門資源的平臺，能夠實現資源共享，它可以為共享資源注冊、統一賬戶、統一認證和資源管理服務。只要共享資源系統能夠遵守上述約定，就可以加入到資源共享的聯盟中，為其它組織提供大量的共享資源。利用資源共享協議，可以達到資源共享的目的。在注冊中心進行了注冊，會提供資源狀態接口給注冊中心進行監控。如果注冊中心發現該資源無法使用，將會告知最終使用者，并終止該通道的使用。注冊中心可以為最終用戶提供資源查詢和申請功能，讓最終用戶能夠查看和訪問共享資源。

四、結語：

綜上所述，高校在構建智能實驗室的理念上，既要重視智能實驗的平臺建設，又要重視與之相適應的軟文化環境與體系構建。智能實驗室的建設是一個長期而又繁重的項目，必須制定完善的項目計劃與管理體系，并將職責劃分清楚，才能讓只能實驗室的資源更好地為實驗教學工作服務，從而達到實驗室價值最大化。

參考文獻：

[1]吳荻，張軍，周海芳等.高校實驗室綜合信息管理系統的設計與實現[J].實驗室研究與探索，2021，40（10）：266-268+284.

[2]張曉玲，朱志恒，黃靜，劉江峰.高校實驗室綜合安全管理系統的設計與實現[J].信息與電腦（理論版），2020，32（23）：126-128.

[3]吳中全，李朝明，劉峰.高校實驗室與設備綜合管理系統的構建與實踐[J].實驗技術與管理，2020，37（11）：11-14.

[4]張琦，劉松，許霞.高?；A實驗室綜合管理系統的設計與實現[J].廣州航海學院學報，2020，28（03）：78-82.

[5]楊波.高校實驗室綜合管理系統研究與應用[J].電腦知識與技術，2016，12（01）：111-112+114.

[6]陳志超，李振興，孫濤.高校實驗室綜合管理系統的解決方案[J].科技展望，2014（08）：59.

[7]吳健斌.高校實驗室開放綜合管理系統的構建及實現[J].實驗室研究與探索，2012，31（07）：220-223.

[8]凌桂珍.高校計算機實驗室綜合管理系統建設[J].電腦知識與技術，2011，7（22）：5283-5284.

[9]劉永.實驗室智能綜合管理平臺下的高校實驗室技術隊伍建設[J].甘肅科技，2020，36（23）：84-86.

[10]劉永，寧玉富，孟繁兵.高校實驗室智能綜合管理平臺技術研究綜述[J].網絡安全技術與應用，2020（09）：91-93.