大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)在實驗室中的應(yīng)用和實踐

文/韋樹成，廖劍斌

利用大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)實現(xiàn)精準(zhǔn)管理、保障安全、教學(xué)改革、科研、競賽和智慧教學(xué)，本文旨在提高教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)勢,通過大數(shù)據(jù)挖掘和精準(zhǔn)決策的使用,找出影響教學(xué)質(zhì)量的因素,改進(jìn)影響實驗室管理和教學(xué)的各個細(xì)節(jié),以對精準(zhǔn)督導(dǎo)、精細(xì)化改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提供重要的技術(shù)支撐，全面落實“產(chǎn)、學(xué)、研、用、賽”。

計算機(jī)實驗室教學(xué)是高職院校教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)高技術(shù)水平、創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵，而高職院校計算機(jī)實驗室是大學(xué)生實操學(xué)習(xí)、實踐創(chuàng)新、開闊眼界的場所。但傳統(tǒng)的機(jī)房實驗室存在著不能及時反映實驗設(shè)備的利用和損壞等情況，與實驗室設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)信息規(guī)模小、管理模式落后，且面對日益增多的實驗室教學(xué)與管理需求,傳統(tǒng)的人工管理也受到了強(qiáng)烈的沖擊,于是提升實驗室的數(shù)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(xiàn)階段，高職院校的機(jī)房實驗室存在諸多問題。

（一)實驗室設(shè)備落后

部分機(jī)房實驗室設(shè)備已經(jīng)投入使用多年，故障頻發(fā)，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(tǒng)的人工開鎖模式，極其不便；機(jī)房內(nèi)部的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備只是安裝攝像頭，無法智能調(diào)節(jié)實驗室溫度，無法監(jiān)控每臺設(shè)備的運行情況。

（二)管理手段滯后

實驗室仍然采用傳統(tǒng)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(xùn)、實踐課程需要人工去安排；現(xiàn)有的實驗室管理軟件功能有限。這些都導(dǎo)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(shù)據(jù)空缺

不收集教師實驗教學(xué)數(shù)據(jù)和學(xué)生使用實驗設(shè)備以及實驗學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，只有傳統(tǒng)的紙質(zhì)信息登記表，將導(dǎo)致實驗室管理者無法快速、全面、精準(zhǔn)地掌握實驗設(shè)備狀況、學(xué)生實驗情況。

（四)缺乏大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)平臺

人工智能和大數(shù)據(jù)專業(yè)雖已成為高職院校的新興專業(yè)，然而校內(nèi)未配備大數(shù)據(jù)實踐平臺和人工智能實訓(xùn)室；學(xué)生雖然在學(xué)習(xí)與專業(yè)相關(guān)的知識，但是無法把學(xué)到的技術(shù)應(yīng)用到具體的實踐中。這些都將導(dǎo)致學(xué)生難以真正掌握與大數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)

二、實驗室建設(shè)大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)的意義和目的

高職院校應(yīng)運用“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念,以大數(shù)據(jù)為核心,拓展大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)在實驗室正常教學(xué)與日常管理中的應(yīng)用,構(gòu)建全新的實驗室管理模式，能實現(xiàn)實驗室、實驗儀器設(shè)備與實驗耗材管理的規(guī)范化、信息化，提升實驗教學(xué)的管理水平與服務(wù)水平。

大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)全面落實“產(chǎn)、學(xué)、研、用、賽”一體化的思想和模式，從課程設(shè)計、項目教學(xué)、科研、競賽和校企合作等方面注重學(xué)生綜合素質(zhì)及高層次職業(yè)技能人才的培養(yǎng)；利用現(xiàn)有虛擬化教學(xué)資源，搭建實戰(zhàn)平臺，將課程設(shè)計、項目教學(xué)和大數(shù)據(jù)分析三者融為一體，由難而易、循序漸進(jìn)，逐步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量和成效；利用大數(shù)據(jù)融合框架，創(chuàng)建與企業(yè)一致的實戰(zhàn)與科研環(huán)境，提升學(xué)生的動手能力和項目實戰(zhàn)能力，使得學(xué)生所學(xué)知識與企業(yè)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(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)的設(shè)計和功能

大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云服務(wù)、數(shù)據(jù)安全等相關(guān)技術(shù)結(jié)合而成。大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)包括實驗室管理、教務(wù)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、決策分析等模塊。各模塊間數(shù)據(jù)共享，通過數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒炇覕?shù)據(jù)中關(guān)鍵信息資源挖掘出來，并進(jìn)行決策分析，為實驗室的發(fā)展提供幫助。構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)分析的管理系統(tǒng)，能基本實現(xiàn)實驗室管理、教務(wù)管理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘功能。其中，系統(tǒng)架構(gòu)分為展現(xiàn)層、SaaS層、PaaS層、采集層。

學(xué)校通過管理系統(tǒng)挖掘出有利于提升實驗室教學(xué)的數(shù)據(jù)，提高教學(xué)質(zhì)量。首先對由實驗室教學(xué)設(shè)備、教學(xué)資源庫、學(xué)生基本信息、學(xué)生在實驗室中的操作信息等組成的資源數(shù)據(jù)庫進(jìn)行采集和分析，將有效數(shù)據(jù)收集分類，將無用的數(shù)據(jù)刪除；應(yīng)用挖掘算法、聚類算法、支持向量機(jī)（SVM)算法等技術(shù)進(jìn)行挖掘與分析，分析得出數(shù)據(jù)之間相關(guān)聯(lián)的內(nèi)在關(guān)系，實現(xiàn)實驗室的全過程管理，方便實驗室管理者及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。

四、大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)在實驗室中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)在實驗室日常教學(xué)和管理中，不斷在教學(xué)方法、課程設(shè)計、管理模式、師資隊伍建設(shè)、課程思政教學(xué)的培養(yǎng)上進(jìn)行探索和改革。高職院校以產(chǎn)業(yè)學(xué)院為依托，使項目教學(xué)、專業(yè)建設(shè)與實驗室建設(shè)相協(xié)調(diào)，繼續(xù)堅持以“應(yīng)用型、高品質(zhì)、創(chuàng)新型”作為現(xiàn)代信息化人才培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生為本，完善以傳授知識、培養(yǎng)能力、提高技能為核心，在管理模式、教學(xué)方法等方面緊密跟蹤學(xué)科發(fā)展前沿，不斷提高和創(chuàng)新大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)。

（一)打造“產(chǎn)學(xué)研用賽”大數(shù)據(jù)實驗云平臺

高職院校應(yīng)依托產(chǎn)業(yè)學(xué)院，建立“產(chǎn)學(xué)研用賽”大數(shù)據(jù)實驗云平臺，即包含教學(xué)、實驗、實訓(xùn)、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(shù)，同時適用于局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)教學(xué)實驗、考試作業(yè)、自學(xué)測試、資源共享、課程開發(fā)、綜合評估、大數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能。該平臺使用方便，功能強(qiáng)大，維護(hù)升級簡單，安全可靠，并提供了大量的大數(shù)據(jù)科學(xué)微視頻、教學(xué)課件、素材、源碼、實驗案例，方便教師上課使用、學(xué)生實驗練習(xí)使用。

（二)健全“產(chǎn)學(xué)研用賽”大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)模式

高職院校應(yīng)建立健全“產(chǎn)學(xué)研用賽”大數(shù)據(jù)人才協(xié)調(diào)培養(yǎng)模式，通過大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)實驗室來創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立起專業(yè)化的人才培訓(xùn)基地，為區(qū)域大數(shù)據(jù)發(fā)展提供源源不斷的人才保障。大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)實驗室還將結(jié)合不同地域和行業(yè)的特色，將企業(yè)的崗位需求與學(xué)校的人才培養(yǎng)結(jié)合起來，開展協(xié)同育人、制訂人才培養(yǎng)及崗位培訓(xùn)計劃，為企業(yè)大數(shù)據(jù)相關(guān)崗位提供完整的人力資源解決方案，緩解大數(shù)據(jù)人才嚴(yán)重緊缺的問題。

（三)加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)

目前，在高職院校專職的實驗室管理人員中，具有較強(qiáng)管理能力又精通數(shù)據(jù)分析的人才很少。要實現(xiàn)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(yǎng)，特別是數(shù)據(jù)分析方面的培訓(xùn)。第一，高職院校應(yīng)制定相應(yīng)的實驗室崗位職責(zé)，突出崗位性質(zhì)。鑒于目前大部分實驗室都由教師兼職管理，高職院校應(yīng)建立和完善人才選拔機(jī)制，通過引進(jìn)和內(nèi)部培養(yǎng)的方式，建立一支高素質(zhì)的專職實驗室管理人才隊伍。第二，領(lǐng)導(dǎo)層面應(yīng)高度重視信息化人才隊伍的培養(yǎng)，出臺相關(guān)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(yīng)創(chuàng)新培養(yǎng)方式，選送優(yōu)秀的專職實驗室管理人員到企業(yè)培訓(xùn)，到兄弟院校參觀、交流等，不斷提升他們的大數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用能力。第四，對于大數(shù)據(jù)分析實驗室的管理，高職院校要組織人員編寫詳細(xì)的操作管理手冊，提供給教職工使用。

（四)強(qiáng)化課程思政教育

實驗室教學(xué)是課程思政教育的重要組成部分，是“立德樹人”的主戰(zhàn)場。為貫徹落實中共中央、國務(wù)院《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)新形勢下高校思想政治工作的意見》精神，高職院校應(yīng)將思想政治工作貫穿實驗室教育教學(xué)全過程。教師應(yīng)采用多元化的教學(xué)模式，并融入當(dāng)代人文素質(zhì)教育內(nèi)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(tǒng)文化、國家網(wǎng)絡(luò)安全、職業(yè)道德等思政元素貫穿教學(xué)；通過設(shè)置“一句話問答”的方式收集數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)分析，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)在課程教學(xué)中的育人作用，承擔(dān)起“課程思政”工作的主體責(zé)任。

五、結(jié)語

大數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)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(jìn)，同時在實驗室的建設(shè)布局中要考慮合理性，注重總體規(guī)劃，完善管理制度和人才培養(yǎng)模式，充分運用數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、信息決策功能，為實驗室管理、教學(xué)改革決策提供依據(jù)，以實現(xiàn)高效、規(guī)范的管理。