“智能+”时代高校实验室信息化建设的实践

范桐菲 李中闯

(吉林艺术学院艺术管理学院 吉林长春 130021)

加快一流大学与一流学科建设是党的十九大提出的新任务，为落实此项任务，实验室建设是不可或缺的重要环节。唯有在实验室的支持下，高校才能取得更为理想的科研成果，为学科建设打好基础。在高校实验室建设进程中，相关教育工作者需要致力于提升实验室管理效率与管理水平，勇于借助5G 虚拟仿真技术，构建网络全覆盖的智慧校园与绿色实验室，充分发挥信息技术的优势，为高校实验室注入新的活力[1]。

1 “智能+”时代高校实验室信息化建设策略

1.1 建设虚拟仿真实验教学平台

虚拟仿真技术是一项依托于5G技术的高新科技，在“智能+”时代的高校实验室信息化建设中发挥了日渐重要的作用。虚拟仿真实验室涵盖了多媒体技术、电子技术、网络技术、人机交互技术、人工智能技术等各项新科技，能实现对不同各类的工程项目做出简化的目标，在提升高校学生实践能力与创新意识的过程中极为重要[2-3]。

在建设虚拟仿真实验室的具体操作过程中，可从电子信息虚拟仿真实验教学中心、通信与网络虚拟仿真实验教学中心两部分入手，在两部分内容共同支持下完成虚拟仿真实验项目培育与孵化工作。其中最具效果的项目是网络虚拟仿真实验教学中心搭建了自身专用的“虚实结合”通信平台与网络仿真平台，在此平台中，SDN技术得到了充分利用，使各项虚拟化通信实验与网络实验都能应用于真实的校园网络环境中。在影视项目管理相关实验中，此平台支持供多门理论专业课程与综合训练项目有效落实，为学生开展实验提供了较多便利。

1.2 建设自主实践教学平台

实验是科研的基础，也是提升学生创新意识的主要方式，在学生实验课程的过程中，学生能实现动脑与动手同步进行，从而能在实验环节拓宽自身视野，以自身在实验中获取的知识解决实际问题，达到提升思维水平的目标。

在建设自主实践教学平台的第一阶段，学校改善了以往封闭式实践教学管理模式，使其转化为开放式实践教学管理模式。在开放式管理模式下，学校依托于实验室构建了开放预约系统，学生可利用课余时间在系统中预约实验。同时自主实践教学平台与校企积极合作，在影视项目管理教学中与各大影视制作公司合作，使学生能在实验的同时最大限度地提升自身编导水平。此外，学生也在合作企业的支持下投入不同设计活动，在活动中完成自主学习的计划。学校为支持学生进行自主实践，也与影视项目管理领域中的成功从业人员展开合作，邀请其定期进入校园开展讲座，现场指导学生更好地完成实验。学校同时也在不断完善自主实践教学平台，实验室中同步加入更多实验内容与仿真设备，使学生能够在实验室中身临其境地感受影视项目管理工作，为其日后工作提供了良好基础。

在建设自主实践教学平台的第二阶段，学校致力于改革实验教学内容。使原有的广播电视采编实验教学中心更为完善，不仅负责校内影视艺术类实验教学，更为学生提供了全过程实验操作平台。在此平台中，广播电视采编实验教学中心以影视行业生产流程为依据，建立了由采集到编写再到演播的一体化全过程教学，使学生在实验过程中能收获更多专业技能，从而全面提升自己的从业素质。在实验教学过程中，平台依照学生身心发展特点与认知特点将实践教学划分为四部分，即认知、动手、创意、创新，并将实践教学整体划分为课内时间完成内容与课外时间完成内容两部分，依照空间分为校内完成与校外完成两个空间，依照课程标准分为必修与等候两种业务课，共同构建了既具备层次性也能满足不同时间与空间需求的全过程实践教学课程体系。现阶段已逐步形成自身特色实验教学业务流程，如广播电台方面的采集、编写、演播一体化流程，电视台方面的导播、采集、编写、制作、播出一体化流程等，此类全过程实践教学能更大程度地提升学生对自身将从事工作的适应能力与迁移能力，同时使其提前了解自身所处行业，具备整体性把握能力。

2 影视艺术实验室智能+设备的应用

自2016年以来，我国文化部市场司已为高校影视艺术类专业提供了各类政策支持，高校虚拟现实VR/AR 产学研联盟模式已日渐落实。以北京电影学院为首的艺术院校首次将此类技术提上日程。此类智能+设备以VR虚拟现实技术为依托，为高校学生构建了沉浸式体验动漫文化的平台，打造了影视艺术重点实验室。这些影视艺术实验室将融合相关产业的专业技术人才，在推进技术和内容开发与实践方面上提供了储备的专业人才。在此基础上，各大高校也相应借助了HTC、微软等国内科技企业在虚拟现实技术领域的先进经验，整合当地影视公司的资源，促进虚拟现实技术在商业上的实践应用，推动国内虚拟现实领域产学研一体化的发展。在此过程中，各个影视公司作为影视商业化的专业机构，也积极参加了高校影视艺术实验室智能+建设工作，使场景化应用在影视管理实验中发挥更大作用。

3 “智能+”时代高校实验室功能结构设计

3.1 “智能+”时代高校实验室子系统

该实验室的子系统包含以下3 个系统，具体叙述如下。

3.1.1 教师授课系统

授课是高校教学的主题，因此授课系统也是高校影视管理实验室中最为重要的子系统之一。教师授课系统包含了教学管理、实验资源管理和实验技术文件资料等功能模块。教学管理主要是为教师对学生的实验成绩考核评定、实验室现场指导和实验室教学管理等提供了帮助。实验资源管理主包括维护和更新实验技术文件，还提供了编写实验教学大纲、实验教学课程、实验指导书、实验疑难问题解答和研究性实验项目的实验方案等功能。实验资源管理的主要功能是开发、管理、调度实验资源，它包括开发虚拟实验环境、发布实验资源、调度实验资源、实验设备管理和实验档案维护等功能。

3.1.2 学生学习系统

实验学生学习系统是一个计算机辅助学生实验学习系统，它由实验学习、提交实验文档和实验考核等模块组成。实验学习模块包含教学大纲、教程和指导书，为学生学习提供了必要的学习资料，同时在线实验学习、在线实验讨论、在线疑难提问、在线实验仿真和现场实验操作等功能还为学生构建了与同学就学习过程中遇到的问题进行沟通的平台，也能更好地参与师生之间的交流和互动，实现了实验仿真的在线学习。提交实验文档模块是指学生在线提交实验文档，它包括提交实验预习报告、提交实验报告、提交实验预约申请和提交实验考核答卷等功能。实验考核模块则提供了实验设计考核、实验操作考核和实验成绩查询等功能。

3.1.3 数据管理系统

数据管理系统管理实验教学资源和检测校准数据，它由实验教学资源管理和检测校准数据维护等模块组成。实验教学资源管理旨在管理和维护实验教学资源，它主要包括在线实验技术文件、虚拟现实实验环境、在线实验指导、实验教学讨论区、其他资源链接和实验教学资源维护等功能。检测校准数据维护包括检测校准基础数据、检测校准数据查询、检测校准数据维护等功能。

3.2 “智能+”时代高校实验室分区

3.2.1 沉浸式大屏交互体验区

在此区域中，学生应当以班级为单位整体使用实验室，该区域旨在为全班学生提供同步参加3D 教学的契机。此区域应当由大屏幕完成教学展示，并投入高分辨率的工程投影设备，使教学过程中的视觉体验始终保持清晰与真实性，学生能在此屏幕中观看到更具真实度的色彩。此区域可充分利用计算机虚拟现实技术与仿真技术，兼顾智能控制与交互设备，使教学能以三维可视的方式得以呈现。同时，也需要在此区域中投入可穿戴设备，使学生能在实验过程中充分体验沉浸感学习，获取更具真实感的体验。此类设备都有助于提升教学模式的真实感，使学生能在探索专业的过程中更具学习兴趣，从而达到提升实验质量的目标。

3.2.2 虚拟仿真开发工作区

虚拟仿真技术的核心内容在于计算机与传感器的有机结合，二者共同建立虚拟场景，使人机交互的目标能得到有效落实。VR 虚拟仿真技术是在三维虚拟环境中，借助头盔、眼镜、手套等媒介让用户置身虚拟环境中，摆脱现实环境。在这一过程中，用户可以从身处的虚拟环境中获得触觉和视觉的体验，从而达到与虚拟仿真环境的交流。同时，在VR虚拟现实技术不断开发与进步的基础上，用户的感官体验也会更加丰富，获得味觉体验也将成为一种可能。这样就能让用户借助外部媒介在虚拟环境中得到全方位的感知和互动交流。

此区域需要同步支持大量设备进行模拟仿真实验，并能建立各个小组，使不同小组的实验都能同步进行。同时在此区域中需要配置性能较高的工作站，使影视制作过程更为顺畅。针对学生所使用的桌椅等设备，则需要将其更换为可移动拼接的形式，使影视项目管理中不同专业的实验需求都能得到满足。此外，工作区中的反馈设备也需要全面落实人机接触交互设备，使学生能在各项先进设备的辅助下更好地发挥自身创造能力，将各个场景的VR与AR内容全面落实于自身工作中[4]。

3.2.3 VR与AR实验体验区

VR是虚拟现实实验的重要成果之一，也是实验室需要投入的一项关键区域。在此区域中，虚拟现实实验系统能完成显示终端的作用，使学生能在学习与实验过程中处于沉浸式体验环节，并在体验过程中利用虚拟现实设备完成交互操作，以此满足自身在实验与学习过程中的交互性需求。在此区域的辅助下，学生不仅能在实验中体验更为真实的环境，也能在操作中提前熟悉自身所处领域的专业内容，了解各项设备的运行状态[5]。

VR虚拟现实技术能通过使用3D技术完成自身运行过程，在此过程中，3D技术与用户触觉、听觉等生理特征相契合，以用户所使用的头盔为工具对其所处现实世界与虚拟世界进行有效隔绝。在隔绝状态下，用户仅能感受到自身所处虚拟世界的各类信息，从而产生一种身临其境之感，此类感受为用户提供了良好的沉浸式体验。在体验VR虚拟现实技术的过程中，用户能借助头盔与数据手套等设备向自身所处的虚拟环境发出指令，指令可涵盖语言与肢体动作等各方面信息，其所处的虚拟环境则能依据用户指令做出相关反应，使用户与自身所处环境形成一定交互性。

AR实验体验区更为先进，不仅能接触真实世界中的信息，也能同步结合虚拟世界中的信息，使双方能实现信息互补，为学生的实验与学习过程提供更为良好的体验感。在各项视觉化体验中，学生能通过自身佩戴的头盔显示器连接现实世界与计算机影像，以此接触日常生活中难于接触的事物。此项体验在影视制作过程中极为重要，学生通过不同体验能充分丰富自身作品内涵[6]。

4 结语

综上所述，高校为在“智能+”时代打造实验室教学平台，则需要充分利用5G 虚拟仿真技术，使实验室向集约化方向发展。对影视项目管理而言，实验室需要与传媒业务紧密相连，建设全方位与开放性学习平台，使学生能在实验室中接受更为系统且更具真实度的影视管理教学，使实验教学与科研保持同步进展，以此鼓励学生更大限度地参与实验，为其日后步入工作岗位奠定坚实基础。