高校专业实验室智慧管理平台构建研究

赵 阳，廉静静，王海霞，庞玺斌

（大连海事大学航海学院 辽宁 大连 116026）

高校专业实验室是进行实践教学与科学研究的重要场所，是专业人才培养的重要支撑基地。随物联网、区块链、大数据等信息技术的发展，高等教育已步入教育信息化建设2.0时代，专业人才培养应着眼于信息技术素养的提升，以及创新融合精神的转变。因此，高校专业实验室建设也要与时俱进，在现代信息技术的加持下加快智能化升级，积极构建专业实验室智慧管理平台，更快更好地服务于教学与科研，进一步凸显专业实验室的育人功能，深化实验室建设改革。

在构建高校专业实验室智慧管理平台时，应融合OBE理念，致力于打造以成果导向为中心学习环境。智慧管理平台不仅要满足日益增长的教学、科研要求，而且还要充分利用先进的前沿技术手段，实现实验室“人”“机”“物”“环境”等资源的统筹协调、互联共享，加强实验室资源的开放，为师生提供便捷有序的智慧服务[1]。同时，智慧管理平台构建还应具有可拓展性，预留并兼容多平台接口，平台随实验室建设需求变化和发展，可进行不断完善和更新，保证系统平台的持续性和活力[2]。

1 高校专业实验室管理现状

高校专业实验室管理涉及的人员和部门较为繁杂，实验室的仪器设备、耗材、实验基础设施因专业性质的不同而存在较大差异，管理难度较大[3]。目前大部分专业实验室管理存在以下一些共性问题。

1.1 专业仪器设备多，实验室管理人员少

一般高校的实验室管理人员主要由实验教师兼任，实验教师在完成既定实验教学任务的同时，还要负责诸多仪器设备的维护和保养，实验室相关的事务性工作，如实验室使用登记、设备报修、实验室环境安全、实验室卫生等。因此，一些发现的问题容易被搁置，隐患积累，事故易发。

1.2 文件报表较多

因专业实验室的工作涉及本科教学、专业科研、学科建设、社会服务等多方面，每个学期需要填报并提交各部门的文件报表都很多，工作量大，有些数据是需要更新的，但有一些数据是重复的，工作量大。若借助智慧管理平台，可对每个学期的数据进行保存共享，做到基本数据可随时查阅，最新数据实时更新，避免重复性工作，提高效率。

1.3 实验室资源共享程度不够

部分高校实验室设置了仪器设备资源共享平台，但实际上线设备较少、覆盖率低，有些仪器设备往往仅供专项研究使用，共享平台运行的实际情况不佳。同时，各学院专业实验室一般采取独立管理的方式，共享的设备、数据、成果等很少，这不利于新时代多学科融合发展及复合型人才的培养，资源存在一定的浪费。

1.4 实验室开放管理难

实验室开放是提高实验室使用率，发挥实验室育人功效的有效手段。在专业实验室开放中，对实验室开放的预约、审核、现场管控、实验成果搜集等需要耗费大量的人力物力来实现。开放实验室沿用原有传统的管理模式，实验室的日常事务较多、人员有限，实验室开放存在一定难度。

2 专业实验室智慧管理平台构建

本文以“大连海事大学航海学院”为例，其航海实践实验教学中心实验室占地面积约6000m2，下设航海仪器、船艺等11个专业实验室，配置专业仪器设备约1500余台套，在国内外同类型院校中处于领先水平[4]。中心近年来积极推进专业实验室智慧管理平台建设，并在航海模拟器、电子海图等实验室进行试点，进行智慧化管理，取得了较好效果并得到了进一步推广，有效促进了实践实验教学中心管理水平的提高。

2.1 专业实验室智慧管理平台构架

实践实验教学中心专业实验室智慧管理平台，利用计算机软件、物联网、智能芯片、无线射频等技术，实现了对实验室全面业务的流程化管理，同时将信息识别、远程控制、实时监控等功能与实验室管理服务进行了融合。该平台实现了当前高校院系二级管理的需求，组织构架明确，模块化形式便于学校和学院系结合发展不断进行调整升级[5]。

实验室智慧管理平台主要由硬件模块和软件模块构成，通过校园局域网与校级综合管理平台进行信息共享。智慧管理平台支持有线和无线的接入方式，可在网页端和移动端登录操作，极大地方便了平台使用人员。实验室管理人员可通过平台对实验室进行流程化管控，完成实验室教学、资产设备、开放、采购、维保、统计等相关工作；校级各部门可通过平台调取、查阅实验室相关信息数据，获取实验室相关报表等，节省时间，提升工作效率；师生可登录平台进行实验室开放预约、仪器共享等，助力教学科研工作的开展。

2.2 智慧管理平台硬件模块

平台的硬件模块主要由智能门禁终端、智能电源控制、监控视频系统、智能环境监测、应用展示系统等模块构成。

2.2.1 智能门禁终端

采用RFID技术，对教学中心实验室进行统一门禁改造。师生员工如需进出实验室，需要由门禁授权终端通过智慧管理平台对人员的校园“一卡通”进行授权，之后人员持卡进出实验室时，卡片阅读器将进行身份数据采集、核实，联动门禁系统开关，从而阻止未经授权人员的进出。通过智能门禁终端可实现课程考勤、开放预约、安全准入等功能，同时门禁识别信息将上传至智慧管理平台数据库，当有需要时相关历史记录可便于查阅和调取。

2.2.2 智能电源控制

对实验室电源控制系统进行统一改造，实现实验室远程开关和供电控制。管理人员登录智慧管理平台可选择需要的实验室门禁、仪器设备以及室内照明灯等，进行开关和供电操作，系统自动记录开关节点和使用时间。电源系统也支持由进出实验室人员授权的“一卡通”进行控制。同时通过平台可监控实验室每一路电源的用电状态，保证设备安全，辅以备用UPS电源模块，在主电源发生故障时可及时切换，保障实验室及服务器的运行，以及平台数据安全。

2.2.3 监控视频系统

在实验室架设无死角监控视频系统，由智慧管理平台控制室进行统一控制。监控摄像头云台可随意转换角度、方向，并可进行缩放操作，支持单向语音功能，可对实验室使用过程进行全方位监控，并配合实验室对讲系统，可实现远程实验指导、安全监测等功能。

2.2.4 智能环境监测

在实验室布设温湿度、烟感、空气质量、移动监测等传感器，当某项环境指标出现异常时，可触发传感器报警，并通过智慧管理平台在第一时间由移动端报告管理人员[6]。智能环境监测模块可在无人状态下，对实验室漏水、起火、气体泄漏、盗抢等事故的实时预防监控，切实有效地减少了实验室安全隐患，最大限度地避免了安全事故的发生。

2.2.5 应用展示系统

多媒体应用展示系统作为现代化教学的有效手段，在实验室教学科研中扮演着必不可少的角色。应用展示系统主要由控制系统、视频演示屏、音响设备等构成，利用智慧管理平台可对多媒体设备进行远程播放控制。依托不同专业实验室，结合教学科研的不同需求，应用展示系统内容主要包括实验室简介、电子课牌、仪器设备使用操作演示、安全知识提示、科普课程等，让专业实验室做到有声也有色。

2.3 智慧管理平台软件模块

平台软件模块主要由基础数据管理、实验教学管理、仪器资产管理、实验室开放管理、统计分析管理等模块构成。

2.3.1 基础数据管理

基础数据主要涉及实验室楼宇、楼层、面积等属性信息，还包括每学年各实验室开设的专业实验课程学时、实验项目数据，以及教学质量体系审核表单数据，还有专职实验室管理人员信息等。这些信息和数据需要前期导入平台数据库，并可进行调整修改，是其他模块正常运行的基本保障。

2.3.2 实验教学管理

教务人员利用平台可按照每学期教学计划，结合实验室仪器设备情况，按照课程、授课教师、教学周次、节次、学生数量、学生分组等安排实验室，自动生成课表并发送给授课教师、学生、实验室管理人员。教学时授课教师可结合门禁系统进行考勤签到，实验过程中可利用视频监控进行指导监督。课后利用平台可进行实验报告提交、批改，汇总实验成绩，进行课时统计。

2.3.3 仪器资产管理

仪器设备管理信息主要包括设备名称、设备编号、处所、型号规格、数量、厂家、价值、经费、领用人等基础信息，还可以通过设备电子标签对设备或固定资产的入库、状态、使用、维护、变更、调拨等信息进行跟踪，实现设备的全生命周期精细化管理。校级主管部门可对实验室仪器资产情况进行跟踪，及时更新数据，为下一步实验室设备及资产采购提供基本信息，并通过分析进行科学决策。

2.3.4 实验室开放管理

实验室开放可以充分发挥专业师生的主体地位，激发师生实践创新的热情，提高实验室资源的利用率。管理人员操作平台实验室开放管理模块，首先对开放实验室资源、开放时间、开放实验项目等进行设置并发布，经平台公众号推送给师生，之后师生登录平台进行预约，并生成预约单据进行门禁授权，最后按时进入实验室进行实验。首次预约的师生需要进行安全知识学习，并通过考核才可发放预约权限，结合实验过程中的表现平台可设置一定的奖惩措施，如信誉积分、回收权限等。

2.3.5 统计分析管理

统计分析管理主要包括仪器设备、教学质量体系审核、实验成果三个层面。仪器设备层面主要是指各实验室仪器设备服务于教学、科研、社会服务的机时、使用率统计，以及设备维护、校准及相关耗材费用明细等。教学质量体系审核工作量大且烦琐，现利用平台可结合记录数据自动生成相关数据或表单，经授课教师和管理人员在线填写确认后，对接校级相关部分进行数据和表单提交，充分节省了资源，提高了工作效率。实验成果是对师生依托实验室开放进行的实验项目成果进行搜集，涵盖创新性实验项目，省市、国家级竞赛，横向、纵向科研项目等，成果形式包括但不限于研究报告、论文、奖项及专利等。

3 结语

高校专业实验室智慧管理平台的建设是教育信息化的必然要求。根据航海实践实验教学中心在专业实验室建设的经验，提出了专业实验室智慧管理平台基本架构及基本工作流程，并分析平台主要组成部分的功能。实践表明，智慧管理平台通过创新工作方式方法，极大地提高实验室管理水平及工作效率，实现了实验室管理和教学科研服务的融合。专业实验室智慧平台建设同时是一项长期工程，应集合多方力量，建立多层次、多环节的工作机制，并在建设实践中积极反馈，集思广益，不断修正方向、调整思路，以适应专业教育人才培养和现代化信息技术的发展。