高校智慧实验室管理服务思路分析

刘欣达，刘艳

（湖北中医药大学 信息工程学院，湖北武汉 430065）

2018 年4 月，教育部印发《教育信息化2.0 行动计划》，提出开展智慧教育创新发展行动，要求以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育模式的变革和生态重构[1]。高校实验室是实训指导和科研创新的重要场所[2-3]，对人才培养具有重要意义。实验室建设不仅体现高校的科研、育人水平，也在一定程度上反映了国家的创新实力。随着信息化时代的到来和我国“双一流”建设的开展，高校在实验室管理服务方面的投入也不断加大，且传统实验室的基础设施配置、服务应用已经难以满足学生多样化的实验需求[4]。因此，智慧实验室应运而生[5-6]，为高校实验室管理服务的发展指明了方向。

1 高校实验室实验教学平台建设

高校实验室的教学平台应优化资源配置，加强实验室之间的信息共享和资源整合，最大限度地提高资源的利用率，将线上线下教学相结合，避免因资源共享不畅造成的浪费，为学生的课后学习提供便利。高校应在合理范围内最大限度地开放实验室资源，在管理平台中加入开放预约功能，让学生预约实验时间，还可采用虚拟与实际相结合的方式，帮助学生积累实践经验。

1.1 实验室资源共享学习平台建设

实验室收集的实验数据只能保存在实验室，导致实验室的信息化程度较低，教师和学生难以调取实验数据。实验室资源共享学习平台可利用校园网将教师的教学视频、课件、题库等电子资料上传到系统平台，方便学生课前预习和课后复习。学生能够在实验室外利用平台上的电子实验教学资源学习，有助于提升实验效果[7]。学生把作业、实验数据和实验报告上传到平台，教师可随时对作业和实验报告进行批改。高校还可建立“口袋实验室”，让学生在手机上就能使用实验室的软件资源。

1.2 实验室开放预约平台建设

传统的实验室只能在实验课的固定时间开放，造成设备利用率低等问题[8-11]。创新型实验室应加大开放和共享力度，在教学平台中加入预约功能。已有学校在实验教学中心大厅用大屏滚动方式播放当前实验室的使用情况，学生扫描二维码即可使用微信小程序预约实验。

1.3 实验室虚拟仿真实验平台建设

虚拟仿真实验室可以搭建各种复杂、难以实现的实验环境，拓宽学生的眼界，使学生积累丰富的实践经验。将虚拟实验室联网，还可以实现远程共享实验室教学资源。

2 高校实验室资源管理平台建设

随着高校在实验室方面投入的逐渐增加和信息化时代的到来，实验室设备的种类和数量不断增加，对实验室资源管理的要求也越来越高。本文以湖北中医药大学信息工程学院实验教学中心为例，对高校实验室资源管理建设提出几点建议。

2.1 实验室门禁和电源管理平台

门禁系统主要通过校园卡对出入实验室的人员进行管理。通过RFID 识别技术读取并登记使用人员的校园卡信息，在管理平台上建立管理员、教师、学生、校外用户等不同的用户类别，按照他们使用实验室的时间对校园卡进行授权。可在平台上查询用户的刷卡记录，有助于实验室管理人员了解实验室的使用情况。门禁系统可自带实验室开放申请功能，主要包括空闲机房的预约、实验室管理人员审批和授权等功能，该系统能提高实验室资源的利用率，让实验室的开放时间更加灵活。平台查询统计模块可汇总采集到的数据，借助大数据技术对数据进行管理和分析，以便教务处和实验管理人员对所需数据进行统计和分析。门禁系统除了刷卡开关门的相关功能，也可加入机房用电管理功能，例如设置实验室夜晚定时自动断电，次日相应实验室门禁首次刷卡后电源自动上电。

2.2 实验室视频监控系统

监控系统就是在实验室不同角度安装监控设备，用来远程监控实验室的使用情况，是实验室安全的有效保障。监控的实时画面和声音可自动上传服务器进行保存，对实验教学质量、师生出勤率、设备安全等情况全程监控。监控系统还可在实验室作为考试场地时，为监考人员和考试人员提供考场信息，如考试就座判定、人数统计、违纪警告等[12]，以备上级部门检查和留存。监控设备中还可加入物联网传感器，增添温湿度监测和火灾报警电路等功能，并可将报警系统与校园警务系统连接。在监控设备不断更新过程中要注意视频输出接口的兼容，避免出现不同时期安装的监控设备的视频和音频不能在同一输出软件上显示的问题。

2.3 计算机机房云平台建设

实验室机房有大量的计算机，传统的维护方法需要耗费大量的时间和人力。目前，已有高校在实验室计算机管理方面开始接触云桌面的建设方案，从长远来看可以减少实验室的建设成本，并且大大减少维护时间和所需的人力成本。最新的云平台技术是供应商将应用软件统一部署在服务器上，用户根据需求向厂商订购应用软件服务，厂商根据客户所定软件的数量、时间等收费。这种服务模式的优势是由服务供应商维护和管理软件，用户只需拥有能够接入互联网的终端，即可随时随地使用软件。对于高校的机房管理来说，这种模式可以做到不同使用场景的计算机系统快速切换，快速增删教学软件，避免对正常的教学活动产生影响。云桌面技术还可以很好地解决计算机实验室硬件建设成本高且更新淘汰速度快的问题[13]。但这种技术需要较好的网络环境，且云技术相关软件的费用较高，部分学校难以负担。

2.4 实验仪器设备管理平台

部分高校的实验室设备管理还是采用传统的记录方法，由专门的资产管理员记账，设备的使用情况反映不直观且设备出现问题上报不及时[14]。部分仪器设备可能出现重复采购和闲置的问题，还有的仪器设备出现了故障也没有被及时上报和维修。实验室拥有大量仪器设备，设备的数据管理尤为重要。可通过实验室资产信息化管理清晰了解设备的使用状况、年限、存放地点等信息，避免仪器设备出现重复采购或闲置的问题。还可增加设备故障上报功能，例如在设备上粘贴二维码，使用者在发现故障后，用手机扫描二维码就可以通过网络上报故障仪器的编号信息、故障现象等，有助于实验室管理人员及时处理仪器故障。

3 实验室管理服务综合平台建设

实验室管理服务涉及很多方面，为了实现安全、高效和节能的管理目标，建立一个统一规划和统一管理的平台尤为重要[15]。结合上文所述，可建立高效智能实验室管理服务综合平台，具体内容如图1 所示。

图1 实验室管理服务综合平台

4 结语

本文对高校智慧实验室管理服务创新提出了一些建议。各实验室之间需做到信息互联，且有效利用校园网扩大实验室信息资源利用率。在实验室管理服务建设的过程中需统一规划，不同技术的建设项目需要互联互通和可持续发展。选用合适的管理平台和软件，能够让实验室的管理工作更加高效便捷，使实验室资源利用率最大化，为学生的实践教学创造更好的条件。随着高校智慧实验室管理服务建设的不断推进，高校实验室能够为高校的人才培养提供更有力的支持。