实验室智能管理系统在高校实践教学中设计及应用

朱丽娜

摘要：实验室智能管理是高校实验室管理发展的主要方向和必然趋势。实验室智能管理系统应当主要运用于高校实验实践教学中，不断围绕教师和学生的教学需要，为学生提供更可靠丰富的实验教学资源。本文主要对实验室智能管理系统的在高校实践教学中的具体应用价值和应用方法进行探讨。

关键词：实验室；智能管理系统；应用设计

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）34-0268-02

实验室智能管理系统不仅可以加强高校实验室的管理水平，而且用来提高实验室应用效率，促进学生更好的走进实验课，在具体的实验操作中学习掌握理论知识，不断丰富学生的动手实验机会，达到实验教学的要求。

一、实验室智能管理系统在高校实践教学中的主要应用

1.系统维护功能，实验室智能管理系统是提高实验教学效率的重要手段，通过实验室智能管理系统可以帮助教师收集学生的各种信息和课堂表现，促进教师全面把握实践课的基本情况。首先，该系统能够用来帮助教师联络沟通实验室管理部门，合理分配实践教学资源。为实践课教师划定可使用的实验室资源及各种条件，在提供了方便条件的同时，也限定了实践课教师的各项义务与责任。其次，自动备份所有实践课程取得的实验数据，方便帮助教师评估学生实验情况。教师通过实践数据分析，轻松找到理论教学中存在的问题及漏洞。第三，一旦出现实验数据丢失问题，还可以在实验室智能管理系统中恢复实验课上取得的数据，实现数据有效存储功能。

2.实验室的管理，实验室智能管理系统可以把教师从具体琐碎的实验室管理活动中解决出来，让教师以更多的精力投入到教学中。首先，实验室智能管理系统为教师提供了较为友好操作界面，便于教师全面掌握实验室的状况。其次，为教师设计了各种实验数据的参考依据，教师能充分的使用和共享数据信息，方面教师有效调取以往实验课程中取得的各种数据信息。第三，形成了实践课程的连贯性，能够在全面存储以往数据的基础上，继续进行实践教学，极大的保持了实践课程的连续性和递进性。第四，智能管理系统能对实践过程进行360度的全景回看，帮助教师与学生共同分析实验细节，有利于帮助学生及时纠正实践操作中的错误。

3.学生的管理，实验室智能管理系统与学生的学籍系统相连接，教师通过实验室智能管理系统对学生进行全面的掌握。首先，学生凭借学号和密码登陆实验室操作系统，学生可以随时查看以往自己的实验情况，以及教师评价、实验课程表、本节课的实验项目等。其次，学生在实验室智能管理系统中调取以往存储的数据信息，能够随时阅读并预习自己的实验内容。第三，随着实验室管理系统的智能化，在教师综合评价的基础上，还可以为学生安排一些个性化的实验内容，不断帮助学生提高实验水平和能力。

4.实验课程的管理，实验课程是与理论教学课程相关，实验课采用自动编码的方式，极大的减轻了教师的教学负担，提高了实践教学的效率。其次，实验室智能管理系统具有查看课程简介和课程内容等功能，并且为教师查阅学生的信息提供了方便，课程管理界面还能够用来全面统计学生的实验数据。第四，实验管理功能还起到了类似于教学秘书的作用，学生通过该系统来自助打印实验课程表，帮助学生全面掌握并安排好教学时间。第五，完善了实验课程的耗材管理，实验室管理部门根据课程教学需要为具体课程分配实验耗材，避免浪费的同时，保证满足学生的使用需要。

二、智能实验室管理系统运行需要的条件

1.实验室环境条件要求，首先，要在每个实验台位有可供安装智能实验室系统终端的空间，并且保证不与其他实验仪器设备发生冲突。其次，做好智能管理系统的终端保护，特别注重安排PE保护线，以防止电流对人和实验设备的伤害。第三，在每个实验室内至少有一台主机与实验室智能管理系统的主机相联系。最好使用无线设备进行数据连接，可以采用2.4G及以上无线射频网，同时保证无线信息的隐蔽性好，保证信号传输不受到干扰。第四，保证智能管理系统的外接视频设备、数据自动记录设备等正常运作，以便达到较高的智能化水平，为科学分析学生的实验数据打下基础。

2.教师具备必要的操作能力，首先，不仅要求实验课程教师有必要的计算机操作知识，而且能够全面深入的了解智能管理系统的工作原理，记录数据方法，简单的维护和故障判断能力，达到熟练使用智能管理系统的标准。其次，能够协调学生与智能管理信息进行人机交互，能够指导学生有效运用智能管理系统来查阅实验所需相关资料。第三，要求教师必须遵守实验室的操作流程及规范，爱护使用实验室智能操作系统，能根据管理系统的运行情况提出合理化的改进建议。

3.做好学生使用培训工作，首先，教师可以根据现有设备的功能对学生进行必要的培训，帮助学生充分认识实验室智能管理系统的使用功能。其次，教师要肩负起指导学生使用的职责，能够运用人机交互界面的主控制单元、实验桌控制单元等进行实验教学。第三，能够使用主机界面向从机发送指定的数据信号或指令，以便于解答学生提出的问题等。

三、实验室智能管理系统的主要构成

1.构建必要的硬件平臺，实验室智能管理平台应当体现出高校对实验室管理的权威性，实验课程教师对平台的控制性，实验室管理部门对平台的维护性，这些功能都要依靠硬件设施来维护。首先，分层级建设不同的硬件管理平台，主要包括校级平台、院级平台、客户端平台，各平台相互之间的隶属关系，并划定相应的使用权限。

2.开发智能软件系统，实验室智能管理系统为了达到更好的人机互动，本文建议采用JAVA语言编写独立的软件操作系统。该软件平台主要基于以下模块系统发挥作用。首先，用户模块，主要用来传递用户数据信息，通过用户的权限，为用户提供各种资源，并且根据用户的级别把数据信息直接联系到相关的数据处理及存储平台上。并且开发出可以进行统一认证和统一操作的友好界面。

3.加强对实验室的信息控制，为了保证实验室安全和实验室的合理正常使用，应当采用智能管理系统对实验室进行控制。首先，设计了门禁模块，实验室门卡集成到校园一卡通上，实现实验室的电子授权，学生通过刷卡开门，刷卡上课。其次，进行智能电源控制，照明电源控制功能主要由院级平台完成，它通过远程开关的形式来制服控指挥实验室的照明系统，当实验室预约使用时，平台同时为学生开启照明系统，当学生离开后，照明系统自动关闭。第三，视频监视功能，为了全面监督实验室的运行状况，由全方位的视频摄像系统对实验室情况进行全程监控，教师还通过对学生进行远程指导，对实验内容进行回顾，还可以与软件平台相连接，对实验的细节放大。第四，使用语音互动和通讯系统，当学生预算刷卡开门后，语音系统即可启动，提醒学生注意事项，或者办理延时手续，帮助学生做好实验准备工作，还可以对学生的实验过程进行必要引导。

四、在高校实验教学中的注意事项

1.与学科课程相联系，实验室智能管理系统应当与学科建设同步，要随着学科课程的进展。首先，智能实验室管理系统要根据学生的需要，为培养学生的创新能力做贡献，要有利于促进实验的开放，更好地为教育教学工作服务。

2.提供更广阔自主学习空间，培养具有创新能力的学生是高校实验室发展的重要目的和价值取向，为了把实验室变成学生可充分共享的资源，应当借助实验室智能管理系统为学生提供自助学习平台。

五、结论

实验室智能管理系统在高校实验教学中的作用主要在于发挥其友好操作界面。它以数据的共享性、资源的节约性，服务的个性化得到教师和学生的广泛认可。智能管理系统不仅可以应用到实验教学活动中，而且还是教学改革的关键依据，对提高高校实践教学水平有重要意义和价值。

参考文献：

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[2]吴良，邹志宏，吴文华，陶然.智能实验室管理系统的开发与实践[J].实验室研究与探索，2012，（05）.