論大數據引領高校實驗室管理創新

摘 ?要 闡述大數據的特點與優勢，分析大數據與高校實驗室管理融合現狀，提出大數據引領高校實驗室管理創新的路徑，以期為建設數字智能化高校實驗室管理模式提出對策建議。

關鍵詞 大數據;高校實驗室;智慧實驗室;實驗教學;安全管理;安全教育

中圖分類號：G482 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）19-0001-03

1 引言

大數據作為信息時代的新技術、新資源，已經滲透到經濟社會領域的方方面面，深刻地影響著人們的日常生活，尤其是影響著教育理念、教育方式、學校管理等工作的變革與發展。大數據在信息儲存、數據傳遞、資源共享、智能管理中具有獨特的優勢，在高校實驗室管理中具有重要的應用價值。具體來看，大數據與高校實驗室管理的融合，有助于推動新時代高校實驗教學數字化、多元化，為實驗室安全管理信息化提供系統保障，促進高校實驗室設備管理智能化，可以說大數據是引領高校實驗室管理創新的引擎。為此，本研究擬從高校實驗室教學、安全管理與設備管理等幾個方面來探析大數據引領高校實驗室管理創新的現實路徑，為建設數字智能化高校實驗室管理模式提出對策建議。

2 大數據的特點與優勢

大數據是信息時代以海量的數據獲取存儲、計算分析、傳輸共享為基礎，輔助傳統行業的運營管理革新，驅動各行各業的信息化和智能化的一種技術與資源的統稱。大數據的基本特點是數據信息資源海量性、數據種類多樣性、數據結構系統性、數據計算分析科學性、數據共享傳輸及時性。準確把握大數據的特點，瞄準其優勢，是將大數據運用于具體行業領域的前提，也是發掘大數據應用價值，使其與高校實驗室管理有機融合，發揮大數據的驅動引領功能的前提。

大數據的特點 ?隨著互聯網信息技術的飛速發展，數據成為現代經濟社會生活的核心技術與資源。近十年來，數據收集、存儲、處理與傳輸技術不斷升級，為大數據的應用提供了重要支撐。大數據作為新興的技術資源，具有其自身的特點，這些特點具體表現在以下幾個方面。

首先是大數據信息資源的海量性。這主要是借助于計算機等信息存儲設備，將大量的數據進行電子化，實現云存儲。數據存儲設備技術不斷升級增容，為海量數據信息化云存儲提供了可能。數據存儲量從GB升級到PB（1 PB等于10億GB）、ZB（1 ZB等于1萬億GB），如谷歌公司每天要處理的數據達上百PB，相當于美國國家圖書館儲藏的所有紙質出版物數據的上萬倍。根據國際權威機構Statista的統計和預測，全球數據量在2020年有望達到50.5 ZB[1]。海量數據的生產與存儲，為大數據計算分析提供了素材。

其次，大數據具有多樣性的特點。大數據與傳統文本數據有很大差別，由于全面整合了文字、圖片、視頻、音頻等數據資源，并將之電子化、結構化，實現數據類型多樣化。

再次，大數據具有系統性和科學性的特點。由于數據獲取和存儲技術的進步，大數據能夠將數據完整采集，確保數據的完整性，如實時監控系統能將長時間段的數據信息保存。在數據處理中，大數據借用計算機進行科學計算分析，實現數據的系統性，提升數據的科學性和精準度。

最后，大數據具有及時性特點。大數據借助互聯網，能夠及時將數據傳輸到終端，實現數據遠程共享交換，如社交媒體的動態更新、在線直播，信息數據均實現及時傳播，有效減少傳統數據在傳遞中的時間延誤與失真等問題。

大數據在高校實驗室管理中的優勢 ?大數據的上述特征實際上也是其現實價值所在，在高校實驗室管理中，大數據有以下幾個方面的優勢。

1）大數據有助于豐富高校實驗教學資源和教學技術手段。海量、多樣教學數據資源的可獲得性，有效彌補了高校實驗教學資源的不足。

2）大數據技術的支撐有助于高校實驗室安全管理的科學性和精準度。大數據分析與實時遠程監控等技術的使用，將解決實驗室安全管理的盲點，提升安全管理的科學化水平。同時可以建立實驗室管理的安全預警指標體系，將經驗數據和關鍵風險點管理結合起來，提升安全管理的針對性和精準度。

3）大數據的及時傳輸與共享，便于整合實驗室設備資源，構建智慧實驗室，優化實驗設備使用流程，提高實驗用品采購、預約使用、校內外調劑共享的效率，實現實驗室設備資源利用的最優化。

3 大數據與高校實驗室管理融合現狀

高校實驗室管理作為一項重要的教育管理活動，是提升實驗室管理效率、安全性的關鍵，也是加強素質教育，提高學生動手實踐能力的重要渠道。因此，實驗室管理必須融入現代信息技術，實現管理與教學的與時俱進，而大數據作為現代信息技術的核心，在高校實驗室管理中具有重要的應用價值。總體來看，國內外高校實驗室在實驗教學、安全管理與設備管理等環節，已初步實現與大數據的融合。

大數據與高校實驗教學管理的融合 ?實驗教學是高校實驗室管理的核心內容。大數據與高校實驗教學的融合主要體現在教學手段與技術、教學資源的數字化。比如，在實驗設計講解過程中，充分利用音頻、視頻等大數據資源，將抽象單調的實驗操作具體化，不僅可以提高實驗教學效率，而且能激發大學生對實驗課的興趣。在地方普通高校理工科實驗教學中，往往受制于實驗設備資源，有些大型貴重儀器實驗操作無法開課，但是高校實驗教學大數據平臺的共享課程資源解決了這一難題。又如部分高校已建立起思想政治理論課VR實驗室，將教學內容可視化、動態化，讓學生在實驗室體驗到歷史、現實場景，提升了教學效率，拓展和豐富了教學手段，解決了文科課程以純理論灌輸為主，缺乏實驗教學內容和渠道的難題。尤其是2020年，由于新冠肺炎疫情在全球蔓延，全球高校大多停止校園課堂教學，大數據平臺為停課不停學、在線實習實踐等提供了重要支撐保障，高校實驗教學大多采用“一平三端”的教學模式，實現遠程實驗教學。

大數據與高校實驗安全管理的融合 ?安全責任重于泰山，實驗室安全管理是校園安全管理的重要組成部分，是平安校園的窗口與載體。充分利用計算機網絡和信息技術，構建基于信息化平臺建設的實驗室安全管理體系，就成為各高校普遍采用的一種方式[2]。大數據與高校實驗安全管理的融合主要有以下幾個契合點。

1）將大數據與實驗室安全管理信息化、系統化相融合。比如運用大數據平臺，可在實驗室安全管理中進行智能門禁系統設置、實驗過程記錄與安全監測，在實驗過程中進行風險智能提示，并對每一位學生建立實驗安全信息檔案，以解決傳統實驗安全管理碎片化的問題。

2）以大數據促進安全教育多樣化。充分利用大數據平臺，將實驗安全教育短視頻、音頻、宣傳圖冊、動畫等嵌入微信等社交媒體中，讓實驗安全教育常態化、多樣化。

3）將大數據與高校實驗安全預警與風險點監控相融合。充分利用實驗安全信息系統所記錄的數據，并進行科學分析，精準篩選出實驗操作、教學、管理過程中可能存在的重大風險點，以提高警惕、做好防范。對學生的實驗過程信息進行大數據分析，對存在重大安全隱患的實驗環節、不按安全規程進行操作的環節進行精準定位，開展安全警示教育，實現實驗室安全管理全覆蓋、零死角。

大數據與高校實驗室設備管理的融合 ?實驗儀器設備及實驗用品是高校實驗教學、科研工作的物質保障，其管理也是學校管理的重點之一。大數據融入高校實驗室設備管理，主要體現在設備的配置、使用、處置等環節。

1）大數據在高校實驗設備管理中的運用，優化了實驗設備資源配置。實驗儀器設備和實驗用品采購是高校的重要開支之一，采購設備與實驗教學科研需求的匹配度是設備管理的關鍵。當前，各高校基本實現設備儀器采購系統申報、線上招標等信息化管理。

2）大數據為大型設備儀器操作提供了便捷。由于儀器設備更新升級快，高校實驗室管理人員很難及時更替設備相關的知識，導致很多大型設備和高端精密儀器購入后無法及時操作使用。而大數據平臺的運用可將新設備操作流程可視化，運用遠程協助平臺隨時與廠家取得聯系，實驗教師也可對學生進行遠程指導。此外，運用大數據平臺可對老舊實驗設備、實驗器材以及實驗廢物進行及時修理、更換和處置，實現高校實驗設備“進—出—管”全過程實時監控與系統跟蹤。

4 大數據引領高校實驗室管理創新的路徑

在大數據浪潮中，新的資源觀、教學觀、教師發展觀應運而生[3]。大數據與高校實驗室管理的融合，在很大程度上促成了實驗教學的信息化、實驗安全管理的科學化與精準化、實驗設備管理的高效率。但從現實來看，要將大數據與高校實驗室管理深度融合，還必須總結經驗，從教學理念與思維、實驗安全與技術、實驗室產出與效益等幾個關鍵指標上下功夫，全面整合大數據資源，以大數據為驅動引擎，持續推進高校實驗室管理變革創新。

大數據引領高校實驗室管理理念與思維創新 ?高校實驗室既是科學研究的重地，也是培養人才的平臺，因此，實驗室管理必須樹立服務科研、服務育人的整體性視角和系統性思維，不斷推進實驗室管理理念和思維創新。大數據作為一種技術資源，對社會的沖擊已十分明顯，也引領著經濟社會各行業的變革與創新，尤其對教育思維理念產生顛覆式影響，大數據支持的線上教育已成為不可抗拒的洪流席卷全球。大數據思維本質上是一種復雜的系統性、整體性思維，要求人們從總體上把握事物的本質和聯系，關注事物的動態變化過程，認真研究和對待整體與部分間關系。可見，大數據的系統性和整體性高度契合現代高等教育創新的價值要求。在高校實驗室管理中，要充分運用大數據的優勢與價值，引領實驗教學與管理人員的理念創新，樹立系統管理思維，培育動態過程管理觀念。同時，要將大數據嵌入實驗教學與育人各環節，引導大學生在實驗過程中養成系統思維習慣，善于運用大數據進行創新。

大數據引領高校實驗室安全與技術創新 ?大數據是基于互聯網和信息技術發展而成的一種數據處理技術與方法。舍恩伯格在《大數據時代》一書中指出：“大數據是一種對互聯網中由人們行為所產生的信息數據流進行搜集和系統分析的技術，通過大數據分析，能夠進行科學的判斷，進而為組織機構提供更精準的信息，使得其決策更具科學性。”[4]大數據引領高校實驗室安全管理與技術創新主要集中在兩個方面。

1）引領高校實驗室安全信息化、數字化管理。針對存在危險因素的高溫、高壓、強磁、強輻射、劇毒、高腐蝕性等實驗場地、設備及實驗用品，建立數據信息平臺，進行數字化控制和信息化管理。在大數據平臺和技術支持下，建立高校實驗室安全預警系統，逐步實現高危實驗操作實時遠程監控，建立完善實驗室安全數據庫，及時解決師生在實驗中遇到的各種安全問題。

2）以大數據助推高校智能實驗室建設，提高實驗設備信息化、智能化水平。運用大數據分析，對實驗室運行管理進行系統評估，對實驗設備運行情況進行數據采集和監控，不斷改進設備性能，升級軟件系統。通過系統間數據的傳遞與交換，實現實驗設備在日常管理、使用、維護等各方面的智能化管理[5]。將大數據與物聯網、智能傳感、移動終端APP等技術融合，打造高校智慧實驗室，驅動實驗室管理智能化創新。

大數據引領高校實驗室產出與效益提升 ?儀器設備閑置與重復投資是高校實驗室管理面臨的一大難題，大數據的應用將優化高校實驗設備購置預算和采購，提高實驗室設備的利用率，從而提升實驗資源的配置效率和產出效益。通過信息系統采集實驗室管理的各種數據，進行分類甄選和科學分析，為實驗室建設、儀器設備采購提供決策依據。通過開發實驗設備管理軟件，及時更新實驗資源使用狀態數據，并與移動通信設備連接，師生可通過AAP小程序預約較緊張的設備，實現校內校際實驗資源共享[6]。利用大數據信息提升實驗室設備資源共享便利度，為校內各實驗室之間及其他高校實驗室的設備資源共享、互借、協作提供平臺渠道。利用大數據管理平臺，探索建立實驗及測試設備共享機制，可避免同一高校或區域大型實驗設備重復投入購置，有效減少實驗資源浪費。同時，對設備狀態數據進行科學分析，開展節能減排與操作流程優化，提高實驗室設備利用率，優化實驗室設備的使用流程各環節，提升高校實驗室的產出效益。

參考文獻

[1]《大數據白皮書（2019年）》：全球數據量在今年有望達到41ZB[EB/OL].[2019-12-10].http：//vr.sina.com.cn/news/hot/2019-12-10/doc-iihnzahi6553724.shtml.

[2]朱臻，竇小剛.基于信息化平臺建設的高校實驗室安全管理體系研究[J].實驗技術與管理，2020（4）：1-3，8.

[3]金陵.大數據與信息化教育變革[J].中國電化教育，2013（10）：8-13.

[4]舍恩伯格.大數據時代：生活、工作與思維的變革[M].杭州：浙江人民出版社，2013.

[5]張衛明，王紅梅.高校實驗室設備智能化管理模式探析[J].實驗室研究與探索，2018（1）：247-251.

[6]殷社萍，王皎月.移動互聯網時代高校實驗室智能化管理與實踐[J].實驗技術與管理，2018（10）：256-258.

基金項目：中國博士后科學基金第67批面上項目（項目編號：2020M672421）;湖北師范大學創新創業教育改革項目“校政企聯合打造高效雙創協同發展研究”（項目編號：JG20190513014）。

作者：占瑛，湖北師范大學城市與環境學院，助理實驗師，主要研究方向為無機化學與高校實驗室管理（435002）。