“互聯網+教育”中高校智慧、數字媒體實驗室的建設分析

摘要：高校在“互聯網+教育”中積極探索智慧、數字媒體實驗室的建設工作，能有效推進教育信息化進程、培養學科人才。通過調查發現，高校在構建智慧、數字媒體實驗室過程中，需要用到智能傳感、RFID、大數據等先進技術，同時在各項技術輔助下，還會涉及基礎設施建設、內部網絡建設、服務應用建設工作，流程十分精細和復雜。對此，高校今后應利用此類技術，應加強自動識別、信息采集、視頻監控、教研管理等工作，為突破教育困境提供可行方案。

關鍵詞：“互聯網+教育”；智慧實驗室；數字媒體；建設路徑

隨著教育教學改革工作進程的深入化，創新與實踐成為高校人才培養的新目標，而在創新實踐教育中，高校教育領域開始涌現出一片信息化轉型的發展浪潮，高校教育工作不得不由以往傳統教學形態向智能化、數字化形態轉變，于是高校開始探索借助信息化技術來開拓信息化教育平臺的新途徑。以高校實驗室建設工作為例，在教育教學中許多專業課程中會涉及大量實驗，以往傳統實驗室的基礎設施、服務應用功能已經難以滿足學生多樣化的實驗需求，因此構建智慧型、數字化的實驗室便成為高校的首選改革目標。以人工智能、RFID技術、大數據技術為支撐的智慧實驗室的應用形式為學生創造了虛擬化的實驗平臺和實驗空間，學生能利用這些虛擬技術在平臺中進行復雜的實驗流程，極大滿足了當前高校教育改革工作要求，由此可見，高校如今積極探索智慧、數字媒體實驗室的構建工作具有現實意義。

一、“互聯網+教育”下高校智慧、數字媒體實驗室的建設意義

（一）有利于推進教育信息化進程

“互聯網+教育”形勢下，高校智慧、數字媒體實驗室的構建有利于推進教育信息化發展進程。如今智慧、數字媒體實驗室已經在部分高校推廣使用，也產生了較為良好的教學反響，獲得了師生的一致認同，這一成績說明該實驗室的構建創新是教育信息化改革的成功實踐，標志著學生今后的實驗訓練活動不再局限于狹窄緊湊的實驗室，而可以突破時間空間限制，隨時隨地設計實驗和參與實驗。同時，這一實驗室的構建，能將學生轉化為教學課堂的主體，引導學生主動參與教學工作、實時分享實驗教學中遇到的問題，討論解決方案，而教師則充當輔助者、引導者的角色，從旁給予學生幫助，這一教學模式恰好與教育信息化的建設目標相契合，由此可見，智慧、數字媒體實驗室的建設對推進教育信息化工作能發揮正向作用。

（二）有利于培育信息化學科人才

“互聯網+教育”形勢下，高校智慧、數字媒體實驗室的構建有利于培育信息化學科人才。高校傳統人才培養過程中，由于條件限制，給學生創設的實驗室設備簡陋、許多設施不夠齊全，學生只能輪班進行實驗操作，而且在實地調查研究中發現，如今許多高校仍存在實驗室數量不夠等現象，難以滿足學生的學習實驗需求。而借助多項信息技術創設的智慧實驗室，學生不僅能多人在線，共同參與實驗項目，而且學生可根據自身喜好和擅長之處，隨意選擇所要開展的實驗項目，進行線上虛擬化實驗，實驗完成后，還能檢驗自己的實驗過程、瀏覽其他相類似的實驗項目，培養自身獨立思考、動手操作的能力。如此能在不斷實驗、不斷鞏固中提升自身實踐能力，成長為學科人才。由此可見，智慧、數字媒體實驗室的構建對人才建設工作也有促進作用[1]。

（三）有利于改革專業學科體系

如今借助大數據、云計算這一發展機遇，開展智慧實驗室建設工作，是符合教育改革、符合學科轉型要求的必然舉措。智慧、數字媒體實驗室的成功構建與運用，能給高校實驗型教育工作的創新帶來經驗支撐。而且從專業學科體系的改革層面來講，智慧實驗室中人工智能、RFID技術的應用，能給不同學科都創設虛擬仿真實驗平臺，平臺中，許多實驗器材、實驗設備都是1：1仿真配置，各類物理、化學實驗器材、實驗效果也都能模擬真實情況來呈現，學生只要按照操作步驟，選擇想要參與的實驗項目，完成實驗操作即可，如此不僅能滿足學生的實驗需求，同時還能極大減輕教師的教學壓力，教師能留出更多空余時間教授學生理論知識和社會實踐技能，合理分配了專業學科的教學任務配比。另外，物理、化學以外的其他理工類學科也能在該實驗室中設計線上實驗教學項目，如此大大推進了專業學科體系的革新。

二、“互聯網+教育”下高校智慧、數字媒體實驗室的應用技術

（一）智能傳感技術

傳感技術與計算機技術、通信技術并稱為信息技術領域的三大支柱。當前物聯網正在廣泛應用，物聯網中的傳感技術也被大眾應用到了日常生活和教育領域中，其已成為衡量國家信息化發展程度的重要標尺。從定義上來看，此項技術是從自然資源中提煉信息，然后再對提煉出的信息內容進行處理、變換、識別的一門多學科現代工程技術，其在應用中涉及了傳感器、信息處理和識別、開發設計等活動。在如今高校智慧、數字媒體實驗室構建中，便是利用了智能傳感技術。利用傳感器來搜尋感知實驗室內安全、環境狀況，以保證實驗活動正常進行。比如實驗室安保系統需要IP攝像頭拍攝環境影像、人員進出實驗室要用到紅外感應、室內火災安全檢查工作要用到煙霧傳感器等等，可見這一技術在智慧、數字媒體實驗室中應用較為廣泛[2]。

（二）RFID識別技術

RFID識別技術指的是一種射頻識別技術，屬于自動識別技術中的一種類型。主要原理為通過無線射頻方式，利用閱讀器隔空閱讀既定標簽，實現對標簽的有效識別。該技術在日常生活中應用十分廣泛，比如有停車場管理、生產線自動化、汽車防盜器等。如今高校智慧、數字媒體實驗室構建中，為滿足不同人群的教學活動、管理工作需求，增設了不同頻率的RFID設備，比如刷卡考勤、身份識別等設備，學生和教師在進入實驗室之前需要刷卡認證，師生的個人信息將會被錄入設備中進行保存，設備識別到人員的身份之后，便會開通門禁，允許人員進入。同時高頻率的RFID設備還能記錄實驗設備的出入庫、使用時長、安全系數等，當實驗室中的相關設備被違禁帶出或帶入時，識別設備便會自動報警，提醒管理人員注意。

（三）大數據處理技術

大數據又稱為巨量資料，指的是所獲取的資料數量海量到無法通過具體的軟件設備所提煉，對于如何定義大數據技術，研究機構Gartner給出了回答，即大數據是需要運用先進處理技術，將海量信息進行獲取、存儲、管理、分析等操作流程的數據集合，具有高增長率、海量化、多樣化的特點。大數據技術價值的發揮需要多項技術協同配合來完成，這些技術包括信息采集、數據處理、數據庫存儲、云計算、可視化等等。當前，高校智慧、數字媒體實驗室構建過程中，便利用大數據技術對實驗室內的實驗信息、事務審核、數據共享和業務辦理等內容進行了數據化處理，極大便利了師生實驗教學資料的搜集和教學活動的開展。

三、“互聯網+教育”下高校智慧、數字媒體實驗室建設內容

（一）基礎設施層

按照信息化建設的普遍規律，高校智慧、數字媒體實驗室構建中多采用“3+2”的模式，由基礎設施層、內部網絡層、服務應用層等基本層面為主，運行保障體系、信息標準體系作為輔助條件，共同構建“互聯網+教育”模式下的實驗室服務平臺。其中，基礎設施層是基礎保障部分。該部分主要由實驗室中的基礎設施、教學科研設備、信息化設備等部分組成，信息化設備中又包括云平臺、物聯網設施等。高校在構建智慧、數字媒體實驗室時，云平臺這部分設施會將主機虛擬化處理、大數據處理以及應用服務處理，而物聯網設施將會對室內的傳感器、移動終端、射頻識別等數據進行信息接收和實時反饋，以此感知師生的整個實驗過程[3]。

（二）內部網絡層

內部網絡層主要負責智慧、數字媒體實驗室中的中間資源傳輸管理層，在基礎設施層面的輔助下，幫助實驗室的操作人員正常開展各項實驗活動項目。簡言之，其主要的功能就是為人員提供網絡數據的傳輸。在這一層中，物聯網、移動智能終端、有線局域網和無線局域網等網絡連接方式都會用到實驗室項目數據傳輸中，充當媒介樞紐來發揮作用。在具體高校智慧、數字媒體實驗室中，內部網絡層會運用到實驗數據采集預處理、實驗網絡高速訪問、人員身份認證、實驗室智慧管理等內容層面。同時，實驗室日常的安全管理工作中也需用到這一網絡層，比如在火災預警、煙霧火警探測、室內環境探測等工作中，管理人員會借助物聯網網關，將監測到的數據傳輸到相關服務器中，其他人員便能實時接收，進而采取措施及時做出應對。

（三）服務應用層

服務應用層是“3+2”的模式中的最后一個環節，這一環節主要負責實驗室內的信息服務應用工作，為師生提供便捷智能化實驗服務。具體操作中，人員通過人工智能、RFID、大數據等技術初步搭建好智慧實驗云平臺，然后將各種實驗項目信息、操作步驟流程、以往實驗案例等內容都錄入到平臺系統中，下載相關應用操作軟件，人員按照既定步驟操作實驗平臺中的系統即可。同時，在服務應用層中，還能給人員提供實驗數據采集、實驗設備管理、實驗資源管理、實驗工具共享等多維度功能服務，促進師生互聯、生生互通，最終實現人與設備的高效互動。此外，服務應用層還對信息傳輸標準化、信息應用標準化等體系能發揮保護作用，具體能對實驗室信息系統的安全、實驗室運行保障等工作進行運營監測與管控，有效保障實驗教學信息的正常傳輸。

四、“互聯網+教育”下高校智慧、數字媒體實驗室的建設思路

（一）加強自動識別功能建設

通過研究“互聯網+教育”背景下高校智慧、數字媒體實驗室的建設現狀，發現其中存在一些識別功能單一、程序煩瑣的問題，師生日常實驗教學工作中，只能按照實驗室管理流程一一進行操作，如此煩瑣的程序不利于便捷高效地開展教學實驗工作。對此，高校今后可在智慧云平臺中增設自動識別功能建設，將所有在校師生及管理人員的人臉及基本信息錄入到云平臺程序管理中，將個人信息與平臺流程對接，簡化為一卡通識別、人臉識別、感應識別等程序模式，著力提升實驗室管理、服務、教學工作的一體化和智能化水平[4]。

（二）完善高清信息采集系統

從智慧、數字媒體實驗室功能特點上來看，其具有便捷性、交互性、實時性等智能化特點，集多項智慧功能于一身，是“互聯網+教育”背景下各高校教育改革中創新出的有效舉措。但部分高校在此類實驗室構建中，課堂系統不夠完善，信息采集工作、實驗信息管理、教學作業查驗等功能模塊不夠細化，學生許多實驗成果無法及時采集和保存，影響了高校師生教學工作的成效。對此，高?？稍趯嶒炇覂仍鲈O智能高清錄播系統，利用RFID射頻識別技術在錄播系統中細化信息自動跟蹤、視頻自動導播、課程網絡直播等功能環節，要求師生在實驗教學項目開展前，將這些功能全部開通，將高清視頻同步錄制到智慧云平臺中，學生可在線下觀看鞏固，進行課后復習，有效實現教學資源的循環利用。

（三）構建視頻監控管理系統

當前許多高校已經增設并使用了實驗室管理這一系統，但在系統安全管理中存在一些漏洞。具體表現為高校實驗室管理系統中監控管理功能設置不夠完善，實驗管理者人數有限，無法同時管理很多線下實驗室的日常安全工作，安全監控管理功能的落后也會增大這一安全隱患。如此，需要高校在智慧、數字媒介實驗室的構建中，積極構建視頻監控管理系統，確保師生實驗教學工作的安全。具體可在實驗室內增設門禁感應系統，借助RFID識別技術對門禁控制器上的信息進行識別處理，對未被授權的陌生人進行自動攔截、報警，實現對實驗室的安全管理。同時還可設置視頻監控系統，高校利用無線網絡將實驗室與網絡管理室暢通連接，將實驗室內采集到的信息實時傳輸到管理室內，形成視頻監控，并由多名管理人員輪流監督，實現集中管理、統一監控[5]。

（四）創設智慧教研管理平臺

當前部分高校的經濟條件和辦學條件有限，因此在智慧、數字媒體實驗室構建中有所乏力。即便購置了數字化實驗設備，也只能在個別大班教室安裝，各個專業的學生輪流協調，進行實驗教學工作，而且實驗室只能在固定時間開放，許多儀器設備也只能在規定課程時間內開放，平時周末或者節假日等時間實驗室呈關閉狀態。如此則較難滿足學生的多樣化學習需求。對此情況，高校在構建智慧、數字媒體實驗室時，可適當延長線下實驗室的開放時間，首先保證師生線下教學工作和課外學習活動需求，然后在線上實驗室平臺中，再分設線上線下雙渠道教研管理平臺，線下渠道負責學生的日常實驗活動指導工作，線上渠道負責學生的實驗課程預約、選課、設備學習、安全實驗技能培訓以及實驗步驟錄像等內容，如此所有學生便都能自由分配時間，參與實驗項目的學習，便于發揮智慧、數字媒體實驗室的服務功能。

五、結束語

如今“互聯網+教育”形勢下，高校智慧、數字媒體實驗室的構建這一舉措對于當前的高等教育而言，無疑是一次重大創新與突破，極大顛覆了傳統教育思維認知和思維局限性，給日常教學工作、人才培養工作都創設了新的空間和渠道，相信高校在繼續深入挖掘智慧實驗室的功能和用途之下，未來智慧、數字媒體實驗室的運用領域將日漸拓寬和泛化，為教育、科研工作產生更大的效用，加速教育事業的智慧化建設進程。

作者單位：金筱 紹興文理學院元培學院

參? 考? 文? 獻

[1]吳德水.“互聯網 + 教育”模式下高校智慧計算機實驗室的建設研究[J].計算機產品與流通，2020（02）：253.

[2]徐堅.基于“互聯網+”的應用技術大學計算機實驗室聯合模式探索[J].軟件導刊，教育技術，2019，18（04）：60-61.

[3]戰蔭澤，張立東，李居尚.互聯網+時代民辦高校實驗室建設及實驗教學改革研究[J].黑龍江科學，2019，10（01）：42-43.

[4]李云.“互聯網+教育”模式下高校智慧計算機實驗室的建設研究[J].電子測試，2019（18）：106-107，105.

[5]張丹，崔光佐.“互聯網+教育”背景下高校智慧實驗室的構建[J].現代教育技術，2019，29（06）：122-126.

課題項目：浙江省高校實驗室工作研究項目《互聯網背景下高校智慧實驗室的建設與優化》（編號：YB202221）。

金筱（1987.03-），男，漢族，浙江紹興，碩士，講師，研究方向：動畫 、數字媒體藝術。