基于高校的智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)施方案研究

陳 穎高東鋒

（1.北京交通大學(xué) 學(xué)校辦公室，北京 100044；2.教育部 高教司實(shí)驗(yàn)室處，北京 100816）

基于高校的智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)施方案研究

陳 穎1高東鋒2

（1.北京交通大學(xué) 學(xué)校辦公室，北京 100044；2.教育部 高教司實(shí)驗(yàn)室處，北京 100816）

文章針對(duì)目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中存在的問題，闡述了信息化管理對(duì)提高實(shí)驗(yàn)室效率和設(shè)備利用率所起的積極作用，進(jìn)一步分析了實(shí)現(xiàn)信息化的核心要素，并提出智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)施方案，對(duì)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化管理具有一定的指導(dǎo)意義。

智能實(shí)驗(yàn)室；信息化建設(shè)；信息管理系統(tǒng)

在信息化浪潮席卷全球的今天，以互聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備為代表的信息技術(shù)已滲透到社會(huì)的各個(gè)行業(yè)。作為教育領(lǐng)域的排頭兵，現(xiàn)代信息技術(shù)引發(fā)了高校在教學(xué)、科研、管理等各方面的變革，甚至已經(jīng)成為高校在信息社會(huì)生存和發(fā)展的新動(dòng)力。使用信息手段和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，能有效提高實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的使用效益，減輕管理部門和實(shí)驗(yàn)人員的工作負(fù)擔(dān)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室資源共享和開放管理的實(shí)現(xiàn)[1]。

一 高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)情況

改革開放后，我國(guó)高等教育投入力度加大，高校建設(shè)速度明顯加快，高校實(shí)驗(yàn)室資源的數(shù)量和質(zhì)量都得到顯著提升。為了進(jìn)一步推動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合與共享，教育部于2005年啟動(dòng)了“國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”工作，在“十一五”、“十二五”期間分別評(píng)審并建設(shè)了501個(gè)和180個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

隨著高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平的提高，實(shí)驗(yàn)室管理工作的復(fù)雜性和艱巨性大大增加，對(duì)工作的規(guī)范性和高效性也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式已不再適應(yīng)，甚至產(chǎn)生了巨大的阻力，暴露出信息滯后和失真、使用效益差、管理效率低等問題。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的信息化改造已是大勢(shì)所趨。自2012年起，繼建設(shè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心后，教育部開展了“國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”的建設(shè)，現(xiàn)已批準(zhǔn)建設(shè)兩批共200個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。其重點(diǎn)在信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，核心是共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，以推動(dòng)高等教育信息化和實(shí)驗(yàn)室智能化建設(shè)。

二 智能實(shí)驗(yàn)室的管理優(yōu)勢(shì)

建設(shè)智能實(shí)驗(yàn)室，可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使原始的資料、設(shè)備、項(xiàng)目、人員的管理通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬仿真技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)，并帶動(dòng)開放管理等模式的創(chuàng)新[2]。它主要具有以下意義和優(yōu)勢(shì):

1 高校信息化的重要部分

高校信息化是學(xué)校在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代發(fā)展的重要舉措。作為高校教學(xué)和科研工作的重要基礎(chǔ)與載體，智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的建設(shè)是高校信息化中不可缺少的部分。

2 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)

信息化管理能夠?qū)崟r(shí)反映出實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)情況，主管部門可隨時(shí)查詢儀器設(shè)備使用情況，實(shí)驗(yàn)室人員可隨時(shí)查看實(shí)驗(yàn)課程情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)創(chuàng)造了條件，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

3 提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率

網(wǎng)絡(luò)化的信息化管理實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室信息的共享，并提供了方便快捷的交流途徑。借助于系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)人員能夠快速掌握全校的實(shí)驗(yàn)室資源信息，從而使實(shí)驗(yàn)室的使用效益得到充分發(fā)揮。同時(shí)，管理部門能借此對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行優(yōu)化配置。

4 提升管理工作效率

信息化管理能夠通過實(shí)驗(yàn)室信息的隨時(shí)更新，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表上報(bào)，將實(shí)驗(yàn)室管理人員從繁重的信息統(tǒng)計(jì)工作中解放出來，從而將精力投入到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、資源等的建設(shè)工作中。同時(shí)簡(jiǎn)化行政程序，縮短處理周期，提高管理工作的效率。

三 智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與實(shí)施方案

1 智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要素

智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不只是管理工具的改變，更是一種管理模式的創(chuàng)新，是一項(xiàng)需要統(tǒng)籌規(guī)劃和持續(xù)推進(jìn)的復(fù)雜工程。在具體建設(shè)工作中，應(yīng)充分考慮以下要素:

（1）與數(shù)字化校園建設(shè)規(guī)劃一致

智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)作為高校信息化建設(shè)的重要一環(huán)，應(yīng)按照數(shù)字化校園的規(guī)劃要求，采用統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)架構(gòu)，同時(shí)與其它信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換。在實(shí)際工作中，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)往往需要人事部門的實(shí)驗(yàn)室人員信息、教務(wù)部門的學(xué)生信息、課程信息等數(shù)據(jù)支持，其生成的實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)、實(shí)驗(yàn)室人員工作量等信息又需要推送到相關(guān)職能部門。

（2）實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室信息資源的開發(fā)和利用是智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的核心。信息資源是運(yùn)用信息技術(shù)，將傳統(tǒng)的教學(xué)科研素材改造成易于知識(shí)傳播的、有助于理解和運(yùn)用的數(shù)字化資源。實(shí)驗(yàn)室信息資源包括各種工程軟件、模擬仿真系統(tǒng)、教學(xué)視頻、電子化講義、作業(yè)、測(cè)試等。這些資源是正常開展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提，也在一定程度上體現(xiàn)了高校和實(shí)驗(yàn)室的管理水平。

（3）人才隊(duì)伍建設(shè)

人是智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理和運(yùn)行的主體，對(duì)信息化工作的質(zhì)量起著決定性的作用。因此，應(yīng)通過引進(jìn)高級(jí)專業(yè)人員、開展信息技能培訓(xùn)等方式全面提升實(shí)驗(yàn)室人員的素質(zhì)，重點(diǎn)強(qiáng)化其信息的管理和應(yīng)用能力。

（4）網(wǎng)絡(luò)硬件建設(shè)

先進(jìn)的硬件設(shè)備和完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的物質(zhì)保障。具體來說，包括服務(wù)器、安全監(jiān)控設(shè)備、身份驗(yàn)證設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器專用監(jiān)控與控制設(shè)備等。智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)架構(gòu)

（5）信息管理系統(tǒng)建設(shè)

一個(gè)完善、靈活、友好的信息管理系統(tǒng)是成功開展實(shí)驗(yàn)室信息化管理的關(guān)鍵，各項(xiàng)信息化管理功能都集中通過它來實(shí)現(xiàn)。好的系統(tǒng)能大大提高管理人員的工作效率，而差的系統(tǒng)不僅會(huì)讓使用者的體驗(yàn)大打折扣，還會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)室資源共享等功能的實(shí)現(xiàn)。

2 信息管理系統(tǒng)的功能和組成

功能完善的智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的管理、對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理、大型儀器設(shè)備開放共享、實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室信息查詢、情況統(tǒng)計(jì)等功能[3]，其模塊組成如圖 2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息管理模塊

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程管理，按照不同學(xué)科、不同類型的實(shí)驗(yàn)，其業(yè)務(wù)流程不盡相同，大致設(shè)計(jì)為:由實(shí)驗(yàn)課教師或?qū)嶒?yàn)室管理人員安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備和指導(dǎo)教師；學(xué)生根據(jù)自身情況選擇項(xiàng)目，通過預(yù)習(xí)后選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)和設(shè)備；指導(dǎo)教師根據(jù)選課和預(yù)習(xí)情況準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)；學(xué)生通過在門禁系統(tǒng)、設(shè)備電子控制系統(tǒng)刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，并在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；指導(dǎo)教師通過預(yù)習(xí)情況、現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)、報(bào)告成績(jī)等給出項(xiàng)目成績(jī)。

（2）日常管理模塊

日常管理模塊包括實(shí)驗(yàn)室管理、儀器設(shè)備管理和耗材管理。

①實(shí)驗(yàn)室管理:主要用來展示和管理實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)信息，如實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)、負(fù)責(zé)人、所屬實(shí)驗(yàn)中心以及承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。

②儀器設(shè)備管理:一方面對(duì)設(shè)備編號(hào)、名稱、型號(hào)、廠商、購(gòu)置日期以及運(yùn)行情況等進(jìn)行展示和管理，為大型儀器的開放提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另一方面采用項(xiàng)目管理方式，對(duì)設(shè)備的論證、采購(gòu)、日常管理等進(jìn)行追蹤，以期提高設(shè)備的使用效益。

③耗材管理:提供耗材申購(gòu)、審批、領(lǐng)用的流程管理和庫存管理，可自動(dòng)提交采購(gòu)需求。同時(shí)可分類、分實(shí)驗(yàn)室、分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)耗材的消耗量，避免資源浪費(fèi)。

（3）開放平臺(tái)模塊

開放平臺(tái)模塊包括大型儀器開放預(yù)約和開放實(shí)驗(yàn)預(yù)約。

①大型儀器開放預(yù)約:提供大型儀器的在線預(yù)約功能。預(yù)約申請(qǐng)通過審批后，可使用預(yù)約儀器。有條件的學(xué)?？梢圆捎眠h(yuǎn)程監(jiān)控的方式，使用電子設(shè)備控制儀器和讀取數(shù)據(jù)。

②開放實(shí)驗(yàn)預(yù)約:為學(xué)生的大創(chuàng)項(xiàng)目、自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等提供實(shí)驗(yàn)室的開放預(yù)約功能。實(shí)驗(yàn)室管理人員設(shè)置開放時(shí)間、地點(diǎn)和項(xiàng)目，學(xué)生通過在線安全教育課程后可自由選擇，實(shí)驗(yàn)室據(jù)此配備必要的設(shè)備、耗材和指導(dǎo)教師。具體流程與實(shí)驗(yàn)教學(xué)類似。

（4）其它

除以上功能外，高校還可根據(jù)自身需要，開發(fā)實(shí)驗(yàn)室安全教育課程、儀器設(shè)備維修、人員工作量統(tǒng)計(jì)等模塊。同時(shí)設(shè)計(jì)自己學(xué)校的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備論證、耗材審批以及學(xué)校審核評(píng)估和專業(yè)認(rèn)證提供事實(shí)依據(jù)。

另外，信息技術(shù)日新月異，智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案也需要不斷改進(jìn)與更新。譬如隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，開發(fā)移動(dòng)設(shè)備端的實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，以能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理。

四 結(jié)語

通過建設(shè)和實(shí)施智能實(shí)驗(yàn)室，可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的功能。在真實(shí)項(xiàng)目涉及高危或極端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，以及高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等方面的情況時(shí)，讓學(xué)生在可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，這將成為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)任務(wù)之所在。

智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的建設(shè)過程對(duì)其它信息化建設(shè)工作管理平臺(tái)的構(gòu)建和管理模式的創(chuàng)新都有一定借鑒意義，希望本文能為我國(guó)高校信息化和實(shí)驗(yàn)室智能化的建設(shè)提供一種新的思路。

[1]陳穎.基于情境感知的智慧校園體系及運(yùn)營(yíng)模式探究[D].北京:北京交通大學(xué),2013:1-3.

[2]盧娜.高校實(shí)驗(yàn)室的信息化管理[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2007,(10):377-378.

[3]盛蘇英,等.高校實(shí)驗(yàn)室信息化管理的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012,(12):184-187.

[4]屈泳.基于校園網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2010,(5):133-135.

Research on the Construction and Implementation Scheme of the University Intelligent Laboratory

CHEN Ying1GAO Dong-feng2
(1. President Office, Beijing Jiaotong University, Beijing, China 100044;2. Laboratory Division of Higher Education Department, Ministry of Education, Beijing, China 100816)

In view of the current problem existed in the construction of the college experimental teaching demonstration center and virtual simulation experiment teaching center, the positive significance of the information management for improving the efficiency and the equipment utilization rate of the laboratory is described, the key factor of realization of the information is analyzed, and the construction and implementation scheme of the intelligent laboratory is proposed in this paper, which has certain guiding significance to the realization of laboratory information management.

intelligent laboratory; information construction; information management system

G40-057

A【論文編號(hào)】1009—8097（2015）08—0088—05【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2015.08.013

編輯:小米

陳穎，副主任，副研究員，博士，研究方向?yàn)楦呓萄芯浚]箱為chenying@bjtu.edu.cn。

2015年3月5日