高校專業實驗室智慧管理平臺構建研究

趙 陽，廉靜靜，王海霞，龐璽斌

（大連海事大學航海學院 遼寧 大連 116026）

高校專業實驗室是進行實踐教學與科學研究的重要場所，是專業人才培養的重要支撐基地。隨物聯網、區塊鏈、大數據等信息技術的發展，高等教育已步入教育信息化建設2.0時代，專業人才培養應著眼于信息技術素養的提升，以及創新融合精神的轉變。因此，高校專業實驗室建設也要與時俱進，在現代信息技術的加持下加快智能化升級，積極構建專業實驗室智慧管理平臺，更快更好地服務于教學與科研，進一步凸顯專業實驗室的育人功能，深化實驗室建設改革。

在構建高校專業實驗室智慧管理平臺時，應融合OBE理念，致力于打造以成果導向為中心學習環境。智慧管理平臺不僅要滿足日益增長的教學、科研要求，而且還要充分利用先進的前沿技術手段，實現實驗室“人”“機”“物”“環境”等資源的統籌協調、互聯共享，加強實驗室資源的開放，為師生提供便捷有序的智慧服務[1]。同時，智慧管理平臺構建還應具有可拓展性，預留并兼容多平臺接口，平臺隨實驗室建設需求變化和發展，可進行不斷完善和更新，保證系統平臺的持續性和活力[2]。

1 高校專業實驗室管理現狀

高校專業實驗室管理涉及的人員和部門較為繁雜，實驗室的儀器設備、耗材、實驗基礎設施因專業性質的不同而存在較大差異，管理難度較大[3]。目前大部分專業實驗室管理存在以下一些共性問題。

1.1 專業儀器設備多，實驗室管理人員少

一般高校的實驗室管理人員主要由實驗教師兼任，實驗教師在完成既定實驗教學任務的同時，還要負責諸多儀器設備的維護和保養，實驗室相關的事務性工作，如實驗室使用登記、設備報修、實驗室環境安全、實驗室衛生等。因此，一些發現的問題容易被擱置，隱患積累，事故易發。

1.2 文件報表較多

因專業實驗室的工作涉及本科教學、專業科研、學科建設、社會服務等多方面，每個學期需要填報并提交各部門的文件報表都很多，工作量大，有些數據是需要更新的，但有一些數據是重復的，工作量大。若借助智慧管理平臺，可對每個學期的數據進行保存共享，做到基本數據可隨時查閱，最新數據實時更新，避免重復性工作，提高效率。

1.3 實驗室資源共享程度不夠

部分高校實驗室設置了儀器設備資源共享平臺，但實際上線設備較少、覆蓋率低，有些儀器設備往往僅供專項研究使用，共享平臺運行的實際情況不佳。同時，各學院專業實驗室一般采取獨立管理的方式，共享的設備、數據、成果等很少，這不利于新時代多學科融合發展及復合型人才的培養，資源存在一定的浪費。

1.4 實驗室開放管理難

實驗室開放是提高實驗室使用率，發揮實驗室育人功效的有效手段。在專業實驗室開放中，對實驗室開放的預約、審核、現場管控、實驗成果搜集等需要耗費大量的人力物力來實現。開放實驗室沿用原有傳統的管理模式，實驗室的日常事務較多、人員有限，實驗室開放存在一定難度。

2 專業實驗室智慧管理平臺構建

本文以“大連海事大學航海學院”為例，其航海實踐實驗教學中心實驗室占地面積約6000m2，下設航海儀器、船藝等11個專業實驗室，配置專業儀器設備約1500余臺套，在國內外同類型院校中處于領先水平[4]。中心近年來積極推進專業實驗室智慧管理平臺建設，并在航海模擬器、電子海圖等實驗室進行試點，進行智慧化管理，取得了較好效果并得到了進一步推廣，有效促進了實踐實驗教學中心管理水平的提高。

2.1 專業實驗室智慧管理平臺構架

實踐實驗教學中心專業實驗室智慧管理平臺，利用計算機軟件、物聯網、智能芯片、無線射頻等技術，實現了對實驗室全面業務的流程化管理，同時將信息識別、遠程控制、實時監控等功能與實驗室管理服務進行了融合。該平臺實現了當前高校院系二級管理的需求，組織構架明確，模塊化形式便于學校和學院系結合發展不斷進行調整升級[5]。

實驗室智慧管理平臺主要由硬件模塊和軟件模塊構成，通過校園局域網與校級綜合管理平臺進行信息共享。智慧管理平臺支持有線和無線的接入方式，可在網頁端和移動端登錄操作，極大地方便了平臺使用人員。實驗室管理人員可通過平臺對實驗室進行流程化管控，完成實驗室教學、資產設備、開放、采購、維保、統計等相關工作；校級各部門可通過平臺調取、查閱實驗室相關信息數據，獲取實驗室相關報表等，節省時間，提升工作效率；師生可登錄平臺進行實驗室開放預約、儀器共享等，助力教學科研工作的開展。

2.2 智慧管理平臺硬件模塊

平臺的硬件模塊主要由智能門禁終端、智能電源控制、監控視頻系統、智能環境監測、應用展示系統等模塊構成。

2.2.1 智能門禁終端

采用RFID技術，對教學中心實驗室進行統一門禁改造。師生員工如需進出實驗室，需要由門禁授權終端通過智慧管理平臺對人員的校園“一卡通”進行授權，之后人員持卡進出實驗室時，卡片閱讀器將進行身份數據采集、核實，聯動門禁系統開關，從而阻止未經授權人員的進出。通過智能門禁終端可實現課程考勤、開放預約、安全準入等功能，同時門禁識別信息將上傳至智慧管理平臺數據庫，當有需要時相關歷史記錄可便于查閱和調取。

2.2.2 智能電源控制

對實驗室電源控制系統進行統一改造，實現實驗室遠程開關和供電控制。管理人員登錄智慧管理平臺可選擇需要的實驗室門禁、儀器設備以及室內照明燈等，進行開關和供電操作，系統自動記錄開關節點和使用時間。電源系統也支持由進出實驗室人員授權的“一卡通”進行控制。同時通過平臺可監控實驗室每一路電源的用電狀態，保證設備安全，輔以備用UPS電源模塊，在主電源發生故障時可及時切換，保障實驗室及服務器的運行，以及平臺數據安全。

2.2.3 監控視頻系統

在實驗室架設無死角監控視頻系統，由智慧管理平臺控制室進行統一控制。監控攝像頭云臺可隨意轉換角度、方向，并可進行縮放操作，支持單向語音功能，可對實驗室使用過程進行全方位監控，并配合實驗室對講系統，可實現遠程實驗指導、安全監測等功能。

2.2.4 智能環境監測

在實驗室布設溫濕度、煙感、空氣質量、移動監測等傳感器，當某項環境指標出現異常時，可觸發傳感器報警，并通過智慧管理平臺在第一時間由移動端報告管理人員[6]。智能環境監測模塊可在無人狀態下，對實驗室漏水、起火、氣體泄漏、盜搶等事故的實時預防監控，切實有效地減少了實驗室安全隱患，最大限度地避免了安全事故的發生。

2.2.5 應用展示系統

多媒體應用展示系統作為現代化教學的有效手段，在實驗室教學科研中扮演著必不可少的角色。應用展示系統主要由控制系統、視頻演示屏、音響設備等構成，利用智慧管理平臺可對多媒體設備進行遠程播放控制。依托不同專業實驗室，結合教學科研的不同需求，應用展示系統內容主要包括實驗室簡介、電子課牌、儀器設備使用操作演示、安全知識提示、科普課程等，讓專業實驗室做到有聲也有色。

2.3 智慧管理平臺軟件模塊

平臺軟件模塊主要由基礎數據管理、實驗教學管理、儀器資產管理、實驗室開放管理、統計分析管理等模塊構成。

2.3.1 基礎數據管理

基礎數據主要涉及實驗室樓宇、樓層、面積等屬性信息，還包括每學年各實驗室開設的專業實驗課程學時、實驗項目數據，以及教學質量體系審核表單數據，還有專職實驗室管理人員信息等。這些信息和數據需要前期導入平臺數據庫，并可進行調整修改，是其他模塊正常運行的基本保障。

2.3.2 實驗教學管理

教務人員利用平臺可按照每學期教學計劃，結合實驗室儀器設備情況，按照課程、授課教師、教學周次、節次、學生數量、學生分組等安排實驗室，自動生成課表并發送給授課教師、學生、實驗室管理人員。教學時授課教師可結合門禁系統進行考勤簽到，實驗過程中可利用視頻監控進行指導監督。課后利用平臺可進行實驗報告提交、批改，匯總實驗成績，進行課時統計。

2.3.3 儀器資產管理

儀器設備管理信息主要包括設備名稱、設備編號、處所、型號規格、數量、廠家、價值、經費、領用人等基礎信息，還可以通過設備電子標簽對設備或固定資產的入庫、狀態、使用、維護、變更、調撥等信息進行跟蹤，實現設備的全生命周期精細化管理。校級主管部門可對實驗室儀器資產情況進行跟蹤，及時更新數據，為下一步實驗室設備及資產采購提供基本信息，并通過分析進行科學決策。

2.3.4 實驗室開放管理

實驗室開放可以充分發揮專業師生的主體地位，激發師生實踐創新的熱情，提高實驗室資源的利用率。管理人員操作平臺實驗室開放管理模塊，首先對開放實驗室資源、開放時間、開放實驗項目等進行設置并發布，經平臺公眾號推送給師生，之后師生登錄平臺進行預約，并生成預約單據進行門禁授權，最后按時進入實驗室進行實驗。首次預約的師生需要進行安全知識學習，并通過考核才可發放預約權限，結合實驗過程中的表現平臺可設置一定的獎懲措施，如信譽積分、回收權限等。

2.3.5 統計分析管理

統計分析管理主要包括儀器設備、教學質量體系審核、實驗成果三個層面。儀器設備層面主要是指各實驗室儀器設備服務于教學、科研、社會服務的機時、使用率統計，以及設備維護、校準及相關耗材費用明細等。教學質量體系審核工作量大且煩瑣，現利用平臺可結合記錄數據自動生成相關數據或表單，經授課教師和管理人員在線填寫確認后，對接校級相關部分進行數據和表單提交，充分節省了資源，提高了工作效率。實驗成果是對師生依托實驗室開放進行的實驗項目成果進行搜集，涵蓋創新性實驗項目，省市、國家級競賽，橫向、縱向科研項目等，成果形式包括但不限于研究報告、論文、獎項及專利等。

3 結語

高校專業實驗室智慧管理平臺的建設是教育信息化的必然要求。根據航海實踐實驗教學中心在專業實驗室建設的經驗，提出了專業實驗室智慧管理平臺基本架構及基本工作流程，并分析平臺主要組成部分的功能。實踐表明，智慧管理平臺通過創新工作方式方法，極大地提高實驗室管理水平及工作效率，實現了實驗室管理和教學科研服務的融合。專業實驗室智慧平臺建設同時是一項長期工程，應集合多方力量，建立多層次、多環節的工作機制，并在建設實踐中積極反饋，集思廣益，不斷修正方向、調整思路，以適應專業教育人才培養和現代化信息技術的發展。