人工智能技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用研究

王清菊

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?近年來，在我國教育事業(yè)快速發(fā)展的背景下，高校實(shí)驗(yàn)室管理面臨更多挑戰(zhàn)，為提升高校實(shí)驗(yàn)室管理水平，需要對(duì)傳統(tǒng)的管理模式進(jìn)行改變，通過人工智能技術(shù)促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室管理的創(chuàng)新，使高校實(shí)驗(yàn)室管理能夠充分滿足我國教學(xué)改革發(fā)展的需求。為實(shí)現(xiàn)這一目的，針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行存在的問題進(jìn)行分析，探究人工智能技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用，希望能為相關(guān)工作人員提供一些有效參考依據(jù)。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?人工智能技術(shù);高校;實(shí)驗(yàn)室管理;應(yīng)用研究

[中圖分類號(hào)] ?G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2020）07-0198-02

當(dāng)期我國教育改革不斷深化，對(duì)技能型人才及創(chuàng)新性人才的需求越來越高，為滿足人才培養(yǎng)的需求，高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入不斷提高，在滿足教學(xué)實(shí)踐需求的同時(shí)，也給實(shí)驗(yàn)室管理工作帶來更多問題。在進(jìn)行高校實(shí)驗(yàn)室管理過程中，由于受到人員不足、儀器使用頻率較高、實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行時(shí)間較長等因素的影響，難以保證實(shí)驗(yàn)室管理的整體效率，且容易出現(xiàn)各種各樣的安全問題。面對(duì)這種情況，需要借助人工智能技術(shù)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室管理進(jìn)行創(chuàng)新，促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室管理水平的提升，使其能夠更好地服務(wù)于高校教育的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及各方面綜合能力的目標(biāo)。

一、高校實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行存在的問題分析

（一）實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間固定

在以往高校實(shí)驗(yàn)室管理過程中，實(shí)驗(yàn)室開放的時(shí)間都是固定的，需要用有限的時(shí)間完成教學(xué)實(shí)踐，這就使得學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間比較緊張，難以保證學(xué)習(xí)質(zhì)量。目前教學(xué)實(shí)踐逐漸向多元化發(fā)展，教學(xué)模式也不斷創(chuàng)新，使得教學(xué)實(shí)踐的時(shí)間、形式和內(nèi)容更加靈活，但是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間固定的情況下，難以保證實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度及整體效果，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的高效利用[1]。

（二）不規(guī)范的設(shè)備操作帶來較多維修成本

根據(jù)以往高校實(shí)驗(yàn)室的使用情況來看，部分學(xué)生存在操作不規(guī)范的情況，導(dǎo)致儀器設(shè)備受損問題頻繁出現(xiàn)，給學(xué)校帶來較大的損失。同時(shí)，在儀器設(shè)備損壞次數(shù)增多的情況下，也增加了儀器設(shè)備的維修難度，使得實(shí)驗(yàn)進(jìn)度受到較大影響。造成設(shè)備操作不規(guī)范的主要原因就是儀器使用環(huán)境較差、學(xué)生未能經(jīng)過專門的培訓(xùn)等等，這些都是實(shí)驗(yàn)室管理中要充分考慮到的問題。

（三）缺乏實(shí)驗(yàn)過程的監(jiān)督管理及評(píng)價(jià)

在進(jìn)行高校實(shí)驗(yàn)室管理工作時(shí)，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)情況進(jìn)行充分了解，便于對(duì)其進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，為高校實(shí)驗(yàn)室管理的改進(jìn)提供更多依據(jù)。同時(shí)，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行情況及設(shè)備使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。在智能管理系統(tǒng)未能建好的情況下，常常出現(xiàn)補(bǔ)記錄、補(bǔ)臺(tái)賬等不良現(xiàn)象，無法做出有效評(píng)價(jià)，給高校實(shí)驗(yàn)室管理帶來一定挑戰(zhàn)。

（四）實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中的安全隱患較多

當(dāng)前高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理的投入不斷增加，對(duì)安全設(shè)備的使用更加重視，但是在管理人員疏忽、儀器設(shè)備使用頻率過高、學(xué)生人數(shù)不斷增加的情況下，很容易出現(xiàn)各種各樣的安全事故，比如壓力容器、藥品試劑及電力方面的操作問題造成的爆炸事故等，嚴(yán)重威脅實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場人員的生命安全[2]。而人工智能技術(shù)能夠更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全管理，使實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中的安全隱患得到及時(shí)有效的解決。

二、人工智能技術(shù)及其應(yīng)用分析

（一）技術(shù)方向

作為一種現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，人工智能在我國各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，這一技術(shù)包括計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語音處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等多個(gè)部分。就當(dāng)前人工智能專業(yè)的發(fā)展情況來看，計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語言處理及機(jī)器學(xué)習(xí)是當(dāng)前相關(guān)人員比較關(guān)注的技術(shù)方向，提高對(duì)人工智能技術(shù)的認(rèn)識(shí)，有利于更好地運(yùn)用這一技術(shù)，為我國人民提供更好的技術(shù)服務(wù)[3]。

（二）應(yīng)用領(lǐng)域

1.計(jì)算機(jī)視覺

作為人工智能技術(shù)的重要部分，計(jì)算機(jī)視覺具有視頻識(shí)別和圖像識(shí)別兩個(gè)部分，其涉及的技術(shù)被廣泛應(yīng)用到教育、政府、醫(yī)療、電力、邊檢、公安、軍隊(duì)、司法、金融等各個(gè)行業(yè)，且取得了較好的應(yīng)用效果。同時(shí)，這一技術(shù)的主要場景包括文字識(shí)別、圖片識(shí)別、人臉識(shí)別、視頻監(jiān)控、圖像與視頻編輯、醫(yī)學(xué)影像診斷、工業(yè)視覺檢測、三維圖像視覺及智能駕駛等等。

2.語音識(shí)別

作為人工智能技術(shù)的重要部分，語音識(shí)別的主要作用就是對(duì)人類語音中含有的內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能夠成為字符序列、二進(jìn)制編碼等計(jì)算機(jī)可識(shí)別的輸入。在語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用過程中，包括聽寫數(shù)據(jù)的記錄、智能家居產(chǎn)品的控制、語音檢索文檔及語音導(dǎo)航等等。對(duì)于語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，還可以與語音合成、機(jī)器翻譯等技術(shù)相結(jié)合，使其能夠成為一個(gè)更加復(fù)雜且實(shí)用性較高的應(yīng)用，比如常見的語音翻譯等等[4]。

3.自然語音處理

通過這一技術(shù)能夠?qū)ψ匀徽Z音的音、形和義等信息進(jìn)行有效的處理和分析。通過自然語言的生成和理解能夠進(jìn)行人機(jī)之間的有效交流，是當(dāng)前人工智能領(lǐng)域及其他相關(guān)領(lǐng)域比較關(guān)注的一個(gè)課題。一般在自然語音處理過程中，主要表現(xiàn)為語音識(shí)別、語音合成、信息抽取、文本校對(duì)、文本分類、文本摘要、機(jī)器翻譯等幾種形式，能夠幫助計(jì)算機(jī)對(duì)自然語音進(jìn)行理解。同時(shí)，自然語音生成及自然語言理解是這一技術(shù)的主要流程，其應(yīng)用場景包括了社交媒體、情感分析、信息檢索、自動(dòng)回答、機(jī)器翻譯等等。

4.機(jī)器學(xué)習(xí)

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能技術(shù)的一大特點(diǎn)，能夠根據(jù)使用需求進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，使人工智能技術(shù)的功能、作用得以充分發(fā)揮。同時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)涉及計(jì)算機(jī)、線性代數(shù)、神經(jīng)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科，對(duì)技術(shù)人員的能力素質(zhì)有著較高的要求。目前機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用場景包括模式識(shí)別、商品圖片分類、廣告點(diǎn)擊行為預(yù)測、周期性數(shù)據(jù)預(yù)測、垃圾郵件過濾、大數(shù)據(jù)分析等等，在各個(gè)行業(yè)中體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值。

三、人工智能技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用策略分析

（一）構(gòu)建智能化的實(shí)驗(yàn)室管理控制系統(tǒng)

為促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室管理的有效進(jìn)行，使實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷運(yùn)行，需要安裝感應(yīng)式的身份識(shí)別系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，普遍都是以讀卡式的門禁系統(tǒng)進(jìn)行身份識(shí)別，其中包括門禁控制器、感應(yīng)卡、讀卡器、電腦管理軟件、通訊轉(zhuǎn)換器、電鎖、開門按鈕、電源、消防聯(lián)動(dòng)、報(bào)警擴(kuò)展等等，能夠利用“一卡通”進(jìn)行身份驗(yàn)證，經(jīng)過驗(yàn)證后才可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。然而在科技時(shí)代的背景下，人臉識(shí)別技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，通過這一技術(shù)來取代傳統(tǒng)的門禁系統(tǒng)，能夠更加快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行身份識(shí)別，避免因校園卡損壞、丟失等問題造成無法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室等問題。同時(shí)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，感應(yīng)式的身份識(shí)別系統(tǒng)具有較高的適用性，在大型儀器中也有著較好的應(yīng)用效果，可以與儀器設(shè)備聯(lián)動(dòng)，借助電腦管理軟件對(duì)使用者的儀器使用情況進(jìn)行記錄，為實(shí)驗(yàn)室提供可靠的參考依據(jù)。

（二）構(gòu)建智能化的實(shí)驗(yàn)室管理軟件系統(tǒng)

通過人工智能技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室管理軟件系統(tǒng)，能夠有效提高實(shí)驗(yàn)室管理的效率，為使用者提供更好的服務(wù)[5]。首先，可以利用人工智能技術(shù)來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室資源管理軟件系統(tǒng)，便于對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行高效利用。具體來講，實(shí)驗(yàn)室資源管理的內(nèi)容包括管理人員的基本信息、教學(xué)實(shí)驗(yàn)及承擔(dān)項(xiàng)目信息、實(shí)驗(yàn)室儀器分類及相關(guān)檔案信息、易耗品及藥品存儲(chǔ)及消耗信息等等。其次，可以利用人工智能技術(shù)構(gòu)建功能完善的實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約系統(tǒng)，方便使用者提前進(jìn)行預(yù)約，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的高效利用。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約系統(tǒng)的構(gòu)建，其中包括使用者的基本信息、使用時(shí)間、設(shè)備使用資格、操作培訓(xùn)、管理員的審批權(quán)、實(shí)驗(yàn)室使用的預(yù)約取消通知等等。在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室管理者的審批之后，才能夠使用實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)儀器設(shè)備。

（三）構(gòu)建示范中心資源共享平臺(tái)

隨著高校教育事業(yè)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源不斷積累，對(duì)這些資源進(jìn)行充分利用，能夠有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及學(xué)習(xí)質(zhì)量。但是就實(shí)際情況來看，許多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源存在利用率較低的情況，這主要就是因?yàn)槿狈煽康馁Y源共享平臺(tái)。通過人工智能技術(shù)構(gòu)建完善的示范中心資源共享平臺(tái)，可以提高相關(guān)教學(xué)資源的利用率，使學(xué)生能夠在不同的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，在提高學(xué)生實(shí)踐能力的同時(shí)，促進(jìn)不同學(xué)生之間的相互溝通、相互學(xué)習(xí)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及學(xué)習(xí)質(zhì)量得以有效提升。對(duì)于示范中心資源共享平臺(tái)的建設(shè)，其中的主要資源包括師資隊(duì)伍、儀器設(shè)備、管理制度及教學(xué)方法等等。通過對(duì)不同學(xué)院、不同中心的資源進(jìn)行整合，使資源共享平臺(tái)的構(gòu)建得以順利實(shí)現(xiàn)。在資源共享平臺(tái)的運(yùn)行中，借助示范中心管理、示范中心開放、實(shí)踐教學(xué)、儀器設(shè)備等幾個(gè)模塊進(jìn)行資源管理，合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)室管理軟件系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)室管理控制系統(tǒng)的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的有效整合，進(jìn)而為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源[6]。

四、結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國高校實(shí)驗(yàn)室管理逐漸暴露出一些不足，僅僅依靠傳統(tǒng)的管理模式很難滿足教學(xué)發(fā)展的要求，這就需要充分利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室管理的有效創(chuàng)新，從而促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)室管理工作的有效進(jìn)行，為教學(xué)實(shí)踐的開展奠定有利基礎(chǔ)。具體來講，可以利用人工智能技術(shù)來構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室管理控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室管理軟件系統(tǒng)及示范中心資源共享平臺(tái)，將人工智能技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，從而提高實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)儀器設(shè)備的使用效率，為學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供更加有利的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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◎編輯 司 楠