大數據分析管理系統在實驗室中的應用和實踐

文/韋樹成，廖劍斌

利用大數據分析管理系統實現精準管理、保障安全、教學改革、科研、競賽和智慧教學，本文旨在提高教學質量的優勢,通過大數據挖掘和精準決策的使用,找出影響教學質量的因素,改進影響實驗室管理和教學的各個細節,以對精準督導、精細化改進教學質量提供重要的技術支撐，全面落實“產、學、研、用、賽”。

計算機實驗室教學是高職院校教學的重要組成部分，是培養高技術水平、創新型人才的關鍵，而高職院校計算機實驗室是大學生實操學習、實踐創新、開闊眼界的場所。但傳統的機房實驗室存在著不能及時反映實驗設備的利用和損壞等情況，與實驗室設備相關的數據信息規模小、管理模式落后，且面對日益增多的實驗室教學與管理需求,傳統的人工管理也受到了強烈的沖擊,于是提升實驗室的數字信息化管理水平就顯得尤為重要。

一、高職院校實驗室存在的問題

現階段，高職院校的機房實驗室存在諸多問題。

（一)實驗室設備落后

部分機房實驗室設備已經投入使用多年，故障頻發，雖然投入大量維修升級資金，但收獲效果甚微。實驗室門禁仍然采用傳統的人工開鎖模式，極其不便；機房內部的環境監控設備只是安裝攝像頭，無法智能調節實驗室溫度，無法監控每臺設備的運行情況。

（二)管理手段滯后

實驗室仍然采用傳統的人工管理手段，實驗室管理員同時管理多個實驗室，力不從心；實驗室的實訓、實踐課程需要人工去安排；現有的實驗室管理軟件功能有限。這些都導致實驗室管理的工作效率不高，無形中增加了管理成本。

（三)實驗數據空缺

不收集教師實驗教學數據和學生使用實驗設備以及實驗學習數據，只有傳統的紙質信息登記表，將導致實驗室管理者無法快速、全面、精準地掌握實驗設備狀況、學生實驗情況。

（四)缺乏大數據學習平臺

人工智能和大數據專業雖已成為高職院校的新興專業，然而校內未配備大數據實踐平臺和人工智能實訓室；學生雖然在學習與專業相關的知識，但是無法把學到的技術應用到具體的實踐中。這些都將導致學生難以真正掌握與大數據相關的技術

二、實驗室建設大數據分析管理系統的意義和目的

高職院校應運用“互聯網+”的理念,以大數據為核心,拓展大數據分析管理系統在實驗室正常教學與日常管理中的應用,構建全新的實驗室管理模式，能實現實驗室、實驗儀器設備與實驗耗材管理的規范化、信息化，提升實驗教學的管理水平與服務水平。

大數據分析管理系統全面落實“產、學、研、用、賽”一體化的思想和模式，從課程設計、項目教學、科研、競賽和校企合作等方面注重學生綜合素質及高層次職業技能人才的培養；利用現有虛擬化教學資源，搭建實戰平臺，將課程設計、項目教學和大數據分析三者融為一體，由難而易、循序漸進，逐步提高學生學習的質量和成效；利用大數據融合框架，創建與企業一致的實戰與科研環境，提升學生的動手能力和項目實戰能力，使得學生所學知識與企業崗位人才需求無縫銜接；同時與教師的科研工作緊密配合，有助于提高教師的科研水平。

三、大數據分析管理系統的設計和功能

大數據分析管理系統由數據庫、人工智能技術、數據分析技術、云服務、數據安全等相關技術結合而成。大數據分析管理系統包括實驗室管理、教務管理、數據分析、數據挖掘、決策分析等模塊。各模塊間數據共享，通過數據分析和數據挖掘將實驗室數據中關鍵信息資源挖掘出來，并進行決策分析，為實驗室的發展提供幫助。構建基于大數據分析的管理系統，能基本實現實驗室管理、教務管理、數據分析、數據挖掘功能。其中，系統架構分為展現層、SaaS層、PaaS層、采集層。

學校通過管理系統挖掘出有利于提升實驗室教學的數據，提高教學質量。首先對由實驗室教學設備、教學資源庫、學生基本信息、學生在實驗室中的操作信息等組成的資源數據庫進行采集和分析，將有效數據收集分類，將無用的數據刪除；應用挖掘算法、聚類算法、支持向量機（SVM)算法等技術進行挖掘與分析，分析得出數據之間相關聯的內在關系，實現實驗室的全過程管理，方便實驗室管理者及時發現問題和解決問題。

四、大數據分析管理系統在實驗室中的應用

大數據分析管理系統在實驗室日常教學和管理中，不斷在教學方法、課程設計、管理模式、師資隊伍建設、課程思政教學的培養上進行探索和改革。高職院校以產業學院為依托，使項目教學、專業建設與實驗室建設相協調，繼續堅持以“應用型、高品質、創新型”作為現代信息化人才培養目標，以學生為本，完善以傳授知識、培養能力、提高技能為核心，在管理模式、教學方法等方面緊密跟蹤學科發展前沿，不斷提高和創新大數據分析管理系統。

（一)打造“產學研用賽”大數據實驗云平臺

高職院校應依托產業學院，建立“產學研用賽”大數據實驗云平臺，即包含教學、實驗、實訓、考試、競賽于一體的綜合實驗平臺。該平臺采用Web與Docker容器技術，同時適用于局域網與互聯網，可實現教學實驗、考試作業、自學測試、資源共享、課程開發、綜合評估、大數據統計等功能。該平臺使用方便，功能強大，維護升級簡單，安全可靠，并提供了大量的大數據科學微視頻、教學課件、素材、源碼、實驗案例，方便教師上課使用、學生實驗練習使用。

（二)健全“產學研用賽”大數據人才培養模式

高職院校應建立健全“產學研用賽”大數據人才協調培養模式，通過大數據分析管理系統實驗室來創新人才培養模式，建立起專業化的人才培訓基地，為區域大數據發展提供源源不斷的人才保障。大數據分析管理系統實驗室還將結合不同地域和行業的特色，將企業的崗位需求與學校的人才培養結合起來，開展協同育人、制訂人才培養及崗位培訓計劃，為企業大數據相關崗位提供完整的人力資源解決方案，緩解大數據人才嚴重緊缺的問題。

（三)加強師資隊伍建設

目前，在高職院校專職的實驗室管理人員中，具有較強管理能力又精通數據分析的人才很少。要實現信息化、智能化管理，高職院校需要加大對專職實驗管理人才的培養，特別是數據分析方面的培訓。第一，高職院校應制定相應的實驗室崗位職責，突出崗位性質。鑒于目前大部分實驗室都由教師兼職管理，高職院校應建立和完善人才選拔機制，通過引進和內部培養的方式，建立一支高素質的專職實驗室管理人才隊伍。第二，領導層面應高度重視信息化人才隊伍的培養，出臺相關激勵制度，將信息化、智能化考核納入實驗管理考核和錄用范圍中。第三，高職院校應創新培養方式，選送優秀的專職實驗室管理人員到企業培訓，到兄弟院校參觀、交流等，不斷提升他們的大數據分析、應用能力。第四，對于大數據分析實驗室的管理，高職院校要組織人員編寫詳細的操作管理手冊，提供給教職工使用。

（四)強化課程思政教育

實驗室教學是課程思政教育的重要組成部分，是“立德樹人”的主戰場。為貫徹落實中共中央、國務院《關于加強和改進新形勢下高校思想政治工作的意見》精神，高職院校應將思想政治工作貫穿實驗室教育教學全過程。教師應采用多元化的教學模式，并融入當代人文素質教育內容，將社會主義核心價值觀、時代楷模、抗“疫”英雄、大國工匠、傳承中國傳統文化、國家網絡安全、職業道德等思政元素貫穿教學；通過設置“一句話問答”的方式收集數據，通過大數據分析管理系統開展數據分析，引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀，充分發揮大數據分析管理系統在課程教學中的育人作用，承擔起“課程思政”工作的主體責任。

五、結語

大數據分析管理系統為實驗室管理帶來了全新的理念，推動著高職院校實驗室管理的改革，特別是人、財、物三方面要與時俱進，同時在實驗室的建設布局中要考慮合理性，注重總體規劃，完善管理制度和人才培養模式，充分運用數據分析、數據挖掘、信息決策功能，為實驗室管理、教學改革決策提供依據，以實現高效、規范的管理。