教育信息化2.0背景下高校實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

李振宏

基金項(xiàng)目：南寧學(xué)院2020年校級科研項(xiàng)目：《基于互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代背景下高校實(shí)臉室管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)——以南寧學(xué)院為例》，項(xiàng)目編號：2020XJO7

摘要：高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室是開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和培養(yǎng)人才的關(guān)鍵所在。《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》明確了實(shí)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開放與分享，注重培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性。文章從我國高校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況出發(fā)，對我國高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與運(yùn)行情況進(jìn)行了剖析，并對其進(jìn)行了探討。同時(shí)，對智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合管理提供了策略，為高校實(shí)驗(yàn)室管理建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：教育信息化2.0;高校實(shí)驗(yàn)室;綜合管理;策略分析

引言高校的實(shí)驗(yàn)室主要開展實(shí)驗(yàn)教育，對知識傳授和學(xué)生能力培養(yǎng)具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能和5 G技術(shù)的飛速發(fā)展，教育大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐步成型，實(shí)驗(yàn)方法和方法也在不斷地改變，實(shí)驗(yàn)教學(xué)將更加重視學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，共享實(shí)驗(yàn)資源，對資源進(jìn)行優(yōu)化。教育部出臺的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中，明確指出：整合各類教學(xué)科研資源，實(shí)行資源共享，要求高校建立智能實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)高校智能教育系統(tǒng)的建立，構(gòu)建智慧教學(xué)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開放與共享，拓寬實(shí)驗(yàn)資源的覆蓋面，必須在新形勢下，加速建設(shè)智能實(shí)驗(yàn)室。

一、高校實(shí)驗(yàn)室管理問題面臨的難題

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)施損壞較為嚴(yán)重問題

高校實(shí)驗(yàn)室是供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的場所。隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大，對實(shí)驗(yàn)儀器的需求與日俱增，同時(shí)也對高校實(shí)驗(yàn)室的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)提出了更高的需求。首先，大量的學(xué)生出入實(shí)驗(yàn)室，會(huì)加大儀器的損耗概率，而且還有可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞[1]。其次，很多學(xué)生都沒有實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)，必須通過反復(fù)嘗試來獲得更多經(jīng)驗(yàn)，所以不可避免地會(huì)出現(xiàn)操作問題，加速儀器的損耗。最后，高校實(shí)驗(yàn)儀器費(fèi)用比較高，儀器維護(hù)和保養(yǎng)耗費(fèi)比較大，同時(shí)，由于學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的保護(hù)意識不強(qiáng)，造成了實(shí)驗(yàn)室管理壓力。

2.實(shí)驗(yàn)室管理水平相對落后

目前，我國高校的實(shí)驗(yàn)管理工作仍處于較低的階段，有關(guān)的各種規(guī)章制度還需進(jìn)一步強(qiáng)化。首先，由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備和儀器管理必須隨著設(shè)備的更新，而采取新的管理措施，而由于管理人員管理水平低，導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)室管理工作的忽視。其次，由于實(shí)驗(yàn)室管理人員的素質(zhì)低下，不但會(huì)降低實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行效果，還會(huì)降低實(shí)驗(yàn)儀器的使用率，從而成為制約高校實(shí)驗(yàn)教育和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要因素，限制了學(xué)生能力水平的提高。第三，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的人才培養(yǎng)，是當(dāng)前困擾我國實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的一個(gè)重大課題，既要提高實(shí)驗(yàn)室管理重視程度，又要采取科學(xué)的方法，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理人員的有效利用。

3.高校實(shí)驗(yàn)室存在著安全隱患

隨著高校實(shí)驗(yàn)室的逐漸對外開放，各類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目日益增多，應(yīng)用越來越頻繁。因此，其存在的安全性問題也是不容忽視的。首先，安全問題是當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)室管理中的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前形勢，采取科學(xué)、先進(jìn)的管理手段。其次，在保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的同時(shí)，也不會(huì)對學(xué)生的創(chuàng)意產(chǎn)生任何的限制，因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要對安全和可行性進(jìn)行全面的分析，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)期間，教師要對實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行安全性和可行性評估[2]。最后，在嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)管理規(guī)定的前提下，必須強(qiáng)化對藥物儲存的管理，提高實(shí)驗(yàn)安全性，實(shí)行藥品存儲智能化管理。

4.資源開放共享不足

高校實(shí)驗(yàn)室的開放和資源共享是為了充分利用高校的資源來支持教學(xué)和研究，提高資源利用率。當(dāng)前許多實(shí)驗(yàn)室的資源開放與共享還面臨著以下問題：實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間的限制，使學(xué)生在一定時(shí)間里無法有效地提升自己的實(shí)際操作能力。教育資源分布較分散，各院系之間的資源配置也不均衡，存在"信息孤島"現(xiàn)象。由于時(shí)間、地點(diǎn)等條件制約，教師和學(xué)生不能根據(jù)自身需要隨時(shí)隨地使用實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資料，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，取得的科研成績和為服務(wù)社會(huì)的目標(biāo)難以達(dá)成[3]。

二、智慧實(shí)驗(yàn)室建設(shè)體系分析

智能實(shí)驗(yàn)室是實(shí)現(xiàn)教育信息化2.0的一條主要途徑，其目的在于建立一個(gè)智能教學(xué)與管理系統(tǒng)，引導(dǎo)和推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)向智能化方向發(fā)展。智能實(shí)驗(yàn)室以信息技術(shù)為核心，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，進(jìn)行感知、物聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了對實(shí)驗(yàn)室各基礎(chǔ)設(shè)施的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了智能管理與監(jiān)測。智能化實(shí)驗(yàn)室充分利用了大數(shù)據(jù)、智能化控制等技術(shù)，完成了實(shí)驗(yàn)室管理與教學(xué)流程的一體化。然而，在此基礎(chǔ)上，卻忽視了人員、體制等要素與智能化模塊的匹配。

1.智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)

智能實(shí)驗(yàn)平臺是集教育資源、智能化實(shí)驗(yàn)、安全管理于一體的綜合性實(shí)驗(yàn)平臺，可以實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外開放共享的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，以“智能化、數(shù)據(jù)化、共享”為主題，解決實(shí)驗(yàn)室資源共享、資源整合、師資隊(duì)伍管理、實(shí)驗(yàn)室管理等問題，是高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的核心，能夠促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展[4]。

2.師資隊(duì)伍建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室教師的培養(yǎng)應(yīng)該包括：學(xué)科帶頭人、專業(yè)教師、管理人員、校外學(xué)者等。校外人員的加入使實(shí)驗(yàn)室的開放性和分享變得更強(qiáng)，所提供的社會(huì)服務(wù)數(shù)量也有所增長，并通過對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整合，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容得到不斷的改進(jìn)。在實(shí)踐教學(xué)中，要充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)師教師的作用，讓普通老師有平等的外出實(shí)習(xí)的權(quán)利，加強(qiáng)職稱和學(xué)歷等方面的結(jié)構(gòu)調(diào)整，完善績效評價(jià)體系。

3.文化環(huán)境建設(shè)

高校圖書館的人文氛圍要與實(shí)驗(yàn)室的學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)，注重課桌、椅子的顏色與布局、墻面設(shè)計(jì)、采光照明等都要保持和諧。營造一個(gè)良好的學(xué)習(xí)氛圍，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，還能使學(xué)生獲得沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量[5]。

4.機(jī)制體系建設(shè)

高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理體系是以組織架構(gòu)為基礎(chǔ)，明確了高校內(nèi)部各管理系統(tǒng)的內(nèi)容、職能、利益和它們之間的關(guān)系。高校要注重實(shí)驗(yàn)室機(jī)制改革，可以制訂長遠(yuǎn)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)計(jì)劃，并通過有關(guān)的政策和規(guī)章制度推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。為了確保高校實(shí)驗(yàn)室管理和建設(shè)的時(shí)效性、開放性和可持續(xù)發(fā)展，需要在高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理設(shè)計(jì)中，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、多級部門聯(lián)動(dòng)分層管理。

三、智能實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)措施

1.構(gòu)建一體化的公共服務(wù)平臺

在不斷加快改革的大背景下，各高校應(yīng)充分認(rèn)識自己的教學(xué)優(yōu)勢，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，使各層次的學(xué)科教學(xué)、不同層次的研究工作有機(jī)結(jié)合，從而形成一個(gè)開放綜合性的實(shí)驗(yàn)公共服務(wù)平臺。在這樣的大環(huán)境下，高校的教師和學(xué)生們不但可以互相交流，還可以獲得與外界的聯(lián)系[6]。為此，高等學(xué)校應(yīng)堅(jiān)持“教學(xué)相長、教研結(jié)合”的方針，把學(xué)科建設(shè)作為工作發(fā)展的重要組成部分，把培養(yǎng)和技術(shù)創(chuàng)新作為教育的重點(diǎn)，促使管理和服務(wù)在融合中落實(shí)，為院校師生構(gòu)建良好的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，使他們不僅能成為實(shí)驗(yàn)室的主導(dǎo)者，而且可以從中收獲更多知識。

2.推廣全天候的開放管理模式

我國各大高校學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)中心完成的項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到了上百個(gè)，這樣不僅能強(qiáng)化他們在高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，可以建立一套智能化的管理體系，實(shí)現(xiàn)全天候的對外開放，使學(xué)生能夠在網(wǎng)上預(yù)約，能夠根據(jù)有關(guān)規(guī)定的要求，隨意進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，既可以促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，也可以提高學(xué)生的整體素質(zhì)[7]。其具體的管理方法有：一是加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識和自覺性。高校學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如果有疑問或有反復(fù)練習(xí)的要求，教師應(yīng)盡早安排，特別是對于準(zhǔn)備結(jié)業(yè)及實(shí)習(xí)的同學(xué)而言，在實(shí)驗(yàn)室全天開放的環(huán)境下，可以讓學(xué)生有更多的時(shí)間來進(jìn)行研究。二是提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維和能力。高校實(shí)驗(yàn)室全天開放，為各學(xué)科的學(xué)生開展創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。究其根源，是因?yàn)榈湍昙墝W(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)太重，沒有閑暇的空余時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而全天的開放式教學(xué)，可以幫助學(xué)生調(diào)整自己的作息時(shí)間，進(jìn)行更好的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐。目前，全國各高校內(nèi)已開展了近百個(gè)實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目，既加強(qiáng)了學(xué)生自我管控意識，又促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維培養(yǎng)。

3.全面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方式

在高校實(shí)驗(yàn)室管理工作中，運(yùn)用智慧化的管理系統(tǒng)和網(wǎng)上的信息化平臺，可以為廣大的教師和學(xué)生創(chuàng)造更多的學(xué)習(xí)空間。實(shí)驗(yàn)室管理者可以把相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)信息上傳到網(wǎng)上，例如題庫、教學(xué)大綱等，讓學(xué)生在開始實(shí)驗(yàn)之前先進(jìn)行預(yù)習(xí)，然后再通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)來強(qiáng)化自己的知識。通過這種方法，可以減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，也可以讓學(xué)生提前知道各學(xué)科的課程和方向，為以后的學(xué)業(yè)做好充分的準(zhǔn)備[8]。另外，教師還可以將相關(guān)教材上傳到網(wǎng)上，以便學(xué)生隨時(shí)可以在任何地方進(jìn)行下載和查看。同時(shí)，對學(xué)生的出勤率和平時(shí)的表現(xiàn)能夠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，既減輕了教師的管理負(fù)擔(dān)，又使考試成績統(tǒng)計(jì)更具科學(xué)性和規(guī)范化。

4.智能硬件層

智能硬件是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室智能化的基礎(chǔ)支撐。智能硬件由兩個(gè)層次組成∶傳感器設(shè)備和設(shè)備控制層?；A(chǔ)的智能設(shè)備有∶門、多媒體設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、照明系統(tǒng)、電源開關(guān)、空調(diào)、計(jì)算機(jī)設(shè)備等。這些設(shè)備支持通過相應(yīng)的控制器，實(shí)現(xiàn)指令操控，進(jìn)而接入資源管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)自動(dòng)化控制[9]。

5.資源管控系統(tǒng)

在部署完畢大量的智能硬件設(shè)備后，必須讓設(shè)備可管理、可運(yùn)維、可監(jiān)控。資源管控系統(tǒng)基于智能設(shè)備提供的感知能力，將所有智能設(shè)備管理起來，對設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控。資源管控系統(tǒng)是上層應(yīng)用系統(tǒng)訪問智能硬件的唯一入口，所有智能硬件的指令都有資源管控系統(tǒng)授權(quán)通過后，發(fā)送到指定設(shè)備執(zhí)行。

6.私有云存儲

實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)體系會(huì)有大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，所以在構(gòu)建智能化實(shí)驗(yàn)室管理體系過程中，必須要提供與之匹配的云存儲服務(wù)，能夠保證各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、用戶信息和其他數(shù)據(jù)可以保存。統(tǒng)一的云存儲管理能夠在應(yīng)用過程中不斷進(jìn)行優(yōu)化和拓展，可以充分發(fā)揮支撐作用，上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)能夠輕松進(jìn)行數(shù)據(jù)共享[10]。

7.實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)是智能實(shí)驗(yàn)室的重要業(yè)務(wù)管理體系，其中包括系統(tǒng)管理人員、資源管理人員、教師，學(xué)生，統(tǒng)一的資料注冊中心。實(shí)驗(yàn)管理是涵蓋資源共享和內(nèi)部人員，能夠進(jìn)行課程、教學(xué)、數(shù)據(jù)、人員、成績、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等實(shí)驗(yàn)相關(guān)業(yè)務(wù)功能。與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)和外部機(jī)構(gòu)的資源共享，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)資源共享協(xié)議，將其介入到統(tǒng)一資源注冊中心中。因此，統(tǒng)一資源注冊中心也是實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的重要參與者。

8.統(tǒng)一資源注冊中心

統(tǒng)一資源注冊系統(tǒng)是一座跨部門資源的平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，它可以為共享資源注冊、統(tǒng)一賬戶、統(tǒng)一認(rèn)證和資源管理服務(wù)。只要共享資源系統(tǒng)能夠遵守上述約定，就可以加入到資源共享的聯(lián)盟中，為其它組織提供大量的共享資源。利用資源共享協(xié)議，可以達(dá)到資源共享的目的。在注冊中心進(jìn)行了注冊，會(huì)提供資源狀態(tài)接口給注冊中心進(jìn)行監(jiān)控。如果注冊中心發(fā)現(xiàn)該資源無法使用，將會(huì)告知最終使用者，并終止該通道的使用。注冊中心可以為最終用戶提供資源查詢和申請功能，讓最終用戶能夠查看和訪問共享資源。

四、結(jié)語：

綜上所述，高校在構(gòu)建智能實(shí)驗(yàn)室的理念上，既要重視智能實(shí)驗(yàn)的平臺建設(shè)，又要重視與之相適應(yīng)的軟文化環(huán)境與體系構(gòu)建。智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是一個(gè)長期而又繁重的項(xiàng)目，必須制定完善的項(xiàng)目計(jì)劃與管理體系，并將職責(zé)劃分清楚，才能讓只能實(shí)驗(yàn)室的資源更好地為實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作服務(wù)，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)室價(jià)值最大化。

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