實驗室智能管理系統(tǒng)在高校實踐教學(xué)中設(shè)計及應(yīng)用

朱麗娜

摘要：實驗室智能管理是高校實驗室管理發(fā)展的主要方向和必然趨勢。實驗室智能管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)主要運用于高校實驗實踐教學(xué)中，不斷圍繞教師和學(xué)生的教學(xué)需要，為學(xué)生提供更可靠豐富的實驗教學(xué)資源。本文主要對實驗室智能管理系統(tǒng)的在高校實踐教學(xué)中的具體應(yīng)用價值和應(yīng)用方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：實驗室；智能管理系統(tǒng)；應(yīng)用設(shè)計

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）34-0268-02

實驗室智能管理系統(tǒng)不僅可以加強(qiáng)高校實驗室的管理水平，而且用來提高實驗室應(yīng)用效率，促進(jìn)學(xué)生更好的走進(jìn)實驗課，在具體的實驗操作中學(xué)習(xí)掌握理論知識，不斷豐富學(xué)生的動手實驗機(jī)會，達(dá)到實驗教學(xué)的要求。

一、實驗室智能管理系統(tǒng)在高校實踐教學(xué)中的主要應(yīng)用

1.系統(tǒng)維護(hù)功能，實驗室智能管理系統(tǒng)是提高實驗教學(xué)效率的重要手段，通過實驗室智能管理系統(tǒng)可以幫助教師收集學(xué)生的各種信息和課堂表現(xiàn)，促進(jìn)教師全面把握實踐課的基本情況。首先，該系統(tǒng)能夠用來幫助教師聯(lián)絡(luò)溝通實驗室管理部門，合理分配實踐教學(xué)資源。為實踐課教師劃定可使用的實驗室資源及各種條件，在提供了方便條件的同時，也限定了實踐課教師的各項義務(wù)與責(zé)任。其次，自動備份所有實踐課程取得的實驗數(shù)據(jù)，方便幫助教師評估學(xué)生實驗情況。教師通過實踐數(shù)據(jù)分析，輕松找到理論教學(xué)中存在的問題及漏洞。第三，一旦出現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)丟失問題，還可以在實驗室智能管理系統(tǒng)中恢復(fù)實驗課上取得的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效存儲功能。

2.實驗室的管理，實驗室智能管理系統(tǒng)可以把教師從具體瑣碎的實驗室管理活動中解決出來，讓教師以更多的精力投入到教學(xué)中。首先，實驗室智能管理系統(tǒng)為教師提供了較為友好操作界面，便于教師全面掌握實驗室的狀況。其次，為教師設(shè)計了各種實驗數(shù)據(jù)的參考依據(jù)，教師能充分的使用和共享數(shù)據(jù)信息，方面教師有效調(diào)取以往實驗課程中取得的各種數(shù)據(jù)信息。第三，形成了實踐課程的連貫性，能夠在全面存儲以往數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)進(jìn)行實踐教學(xué)，極大的保持了實踐課程的連續(xù)性和遞進(jìn)性。第四，智能管理系統(tǒng)能對實踐過程進(jìn)行360度的全景回看，幫助教師與學(xué)生共同分析實驗細(xì)節(jié)，有利于幫助學(xué)生及時糾正實踐操作中的錯誤。

3.學(xué)生的管理，實驗室智能管理系統(tǒng)與學(xué)生的學(xué)籍系統(tǒng)相連接，教師通過實驗室智能管理系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行全面的掌握。首先，學(xué)生憑借學(xué)號和密碼登陸實驗室操作系統(tǒng)，學(xué)生可以隨時查看以往自己的實驗情況，以及教師評價、實驗課程表、本節(jié)課的實驗項目等。其次，學(xué)生在實驗室智能管理系統(tǒng)中調(diào)取以往存儲的數(shù)據(jù)信息，能夠隨時閱讀并預(yù)習(xí)自己的實驗內(nèi)容。第三，隨著實驗室管理系統(tǒng)的智能化，在教師綜合評價的基礎(chǔ)上，還可以為學(xué)生安排一些個性化的實驗內(nèi)容，不斷幫助學(xué)生提高實驗水平和能力。

4.實驗課程的管理，實驗課程是與理論教學(xué)課程相關(guān)，實驗課采用自動編碼的方式，極大的減輕了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，提高了實踐教學(xué)的效率。其次，實驗室智能管理系統(tǒng)具有查看課程簡介和課程內(nèi)容等功能，并且為教師查閱學(xué)生的信息提供了方便，課程管理界面還能夠用來全面統(tǒng)計學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)。第四，實驗管理功能還起到了類似于教學(xué)秘書的作用，學(xué)生通過該系統(tǒng)來自助打印實驗課程表，幫助學(xué)生全面掌握并安排好教學(xué)時間。第五，完善了實驗課程的耗材管理，實驗室管理部門根據(jù)課程教學(xué)需要為具體課程分配實驗耗材，避免浪費的同時，保證滿足學(xué)生的使用需要。

二、智能實驗室管理系統(tǒng)運行需要的條件

1.實驗室環(huán)境條件要求，首先，要在每個實驗臺位有可供安裝智能實驗室系統(tǒng)終端的空間，并且保證不與其他實驗儀器設(shè)備發(fā)生沖突。其次，做好智能管理系統(tǒng)的終端保護(hù)，特別注重安排PE保護(hù)線，以防止電流對人和實驗設(shè)備的傷害。第三，在每個實驗室內(nèi)至少有一臺主機(jī)與實驗室智能管理系統(tǒng)的主機(jī)相聯(lián)系。最好使用無線設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，可以采用2.4G及以上無線射頻網(wǎng)，同時保證無線信息的隱蔽性好，保證信號傳輸不受到干擾。第四，保證智能管理系統(tǒng)的外接視頻設(shè)備、數(shù)據(jù)自動記錄設(shè)備等正常運作，以便達(dá)到較高的智能化水平，為科學(xué)分析學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)打下基礎(chǔ)。

2.教師具備必要的操作能力，首先，不僅要求實驗課程教師有必要的計算機(jī)操作知識，而且能夠全面深入的了解智能管理系統(tǒng)的工作原理，記錄數(shù)據(jù)方法，簡單的維護(hù)和故障判斷能力，達(dá)到熟練使用智能管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。其次，能夠協(xié)調(diào)學(xué)生與智能管理信息進(jìn)行人機(jī)交互，能夠指導(dǎo)學(xué)生有效運用智能管理系統(tǒng)來查閱實驗所需相關(guān)資料。第三，要求教師必須遵守實驗室的操作流程及規(guī)范，愛護(hù)使用實驗室智能操作系統(tǒng)，能根據(jù)管理系統(tǒng)的運行情況提出合理化的改進(jìn)建議。

3.做好學(xué)生使用培訓(xùn)工作，首先，教師可以根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的功能對學(xué)生進(jìn)行必要的培訓(xùn)，幫助學(xué)生充分認(rèn)識實驗室智能管理系統(tǒng)的使用功能。其次，教師要肩負(fù)起指導(dǎo)學(xué)生使用的職責(zé)，能夠運用人機(jī)交互界面的主控制單元、實驗桌控制單元等進(jìn)行實驗教學(xué)。第三，能夠使用主機(jī)界面向從機(jī)發(fā)送指定的數(shù)據(jù)信號或指令，以便于解答學(xué)生提出的問題等。

三、實驗室智能管理系統(tǒng)的主要構(gòu)成

1.構(gòu)建必要的硬件平臺，實驗室智能管理平臺應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)出高校對實驗室管理的權(quán)威性，實驗課程教師對平臺的控制性，實驗室管理部門對平臺的維護(hù)性，這些功能都要依靠硬件設(shè)施來維護(hù)。首先，分層級建設(shè)不同的硬件管理平臺，主要包括校級平臺、院級平臺、客戶端平臺，各平臺相互之間的隸屬關(guān)系，并劃定相應(yīng)的使用權(quán)限。

2.開發(fā)智能軟件系統(tǒng)，實驗室智能管理系統(tǒng)為了達(dá)到更好的人機(jī)互動，本文建議采用JAVA語言編寫?yīng)毩⒌能浖僮飨到y(tǒng)。該軟件平臺主要基于以下模塊系統(tǒng)發(fā)揮作用。首先，用戶模塊，主要用來傳遞用戶數(shù)據(jù)信息，通過用戶的權(quán)限，為用戶提供各種資源，并且根據(jù)用戶的級別把數(shù)據(jù)信息直接聯(lián)系到相關(guān)的數(shù)據(jù)處理及存儲平臺上。并且開發(fā)出可以進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證和統(tǒng)一操作的友好界面。

3.加強(qiáng)對實驗室的信息控制，為了保證實驗室安全和實驗室的合理正常使用，應(yīng)當(dāng)采用智能管理系統(tǒng)對實驗室進(jìn)行控制。首先，設(shè)計了門禁模塊，實驗室門卡集成到校園一卡通上，實現(xiàn)實驗室的電子授權(quán)，學(xué)生通過刷卡開門，刷卡上課。其次，進(jìn)行智能電源控制，照明電源控制功能主要由院級平臺完成，它通過遠(yuǎn)程開關(guān)的形式來制服控指揮實驗室的照明系統(tǒng)，當(dāng)實驗室預(yù)約使用時，平臺同時為學(xué)生開啟照明系統(tǒng)，當(dāng)學(xué)生離開后，照明系統(tǒng)自動關(guān)閉。第三，視頻監(jiān)視功能，為了全面監(jiān)督實驗室的運行狀況，由全方位的視頻攝像系統(tǒng)對實驗室情況進(jìn)行全程監(jiān)控，教師還通過對學(xué)生進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，對實驗內(nèi)容進(jìn)行回顧，還可以與軟件平臺相連接，對實驗的細(xì)節(jié)放大。第四，使用語音互動和通訊系統(tǒng)，當(dāng)學(xué)生預(yù)算刷卡開門后，語音系統(tǒng)即可啟動，提醒學(xué)生注意事項，或者辦理延時手續(xù)，幫助學(xué)生做好實驗準(zhǔn)備工作，還可以對學(xué)生的實驗過程進(jìn)行必要引導(dǎo)。

四、在高校實驗教學(xué)中的注意事項

1.與學(xué)科課程相聯(lián)系，實驗室智能管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與學(xué)科建設(shè)同步，要隨著學(xué)科課程的進(jìn)展。首先，智能實驗室管理系統(tǒng)要根據(jù)學(xué)生的需要，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力做貢獻(xiàn)，要有利于促進(jìn)實驗的開放，更好地為教育教學(xué)工作服務(wù)。

2.提供更廣闊自主學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學(xué)生是高校實驗室發(fā)展的重要目的和價值取向，為了把實驗室變成學(xué)生可充分共享的資源，應(yīng)當(dāng)借助實驗室智能管理系統(tǒng)為學(xué)生提供自助學(xué)習(xí)平臺。

五、結(jié)論

實驗室智能管理系統(tǒng)在高校實驗教學(xué)中的作用主要在于發(fā)揮其友好操作界面。它以數(shù)據(jù)的共享性、資源的節(jié)約性，服務(wù)的個性化得到教師和學(xué)生的廣泛認(rèn)可。智能管理系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用到實驗教學(xué)活動中，而且還是教學(xué)改革的關(guān)鍵依據(jù)，對提高高校實踐教學(xué)水平有重要意義和價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝飛，李小磊.實驗室智能管理系統(tǒng)在高校實踐教學(xué)中的設(shè)計及應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2013，（12）.

[2]吳良，鄒志宏，吳文華，陶然.智能實驗室管理系統(tǒng)的開發(fā)與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，（05）.