高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)構(gòu)建研究

趙 陽(yáng)，廉靜靜，王海霞，龐璽斌

（大連海事大學(xué)航海學(xué)院 遼寧 大連 116026）

高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)與科學(xué)研究的重要場(chǎng)所，是專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的重要支撐基地。隨物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的發(fā)展，高等教育已步入教育信息化建設(shè)2.0時(shí)代，專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)著眼于信息技術(shù)素養(yǎng)的提升，以及創(chuàng)新融合精神的轉(zhuǎn)變。因此，高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也要與時(shí)俱進(jìn)，在現(xiàn)代信息技術(shù)的加持下加快智能化升級(jí)，積極構(gòu)建專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)，更快更好地服務(wù)于教學(xué)與科研，進(jìn)一步凸顯專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的育人功能，深化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)改革。

在構(gòu)建高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)時(shí)，應(yīng)融合OBE理念，致力于打造以成果導(dǎo)向?yàn)橹行膶W(xué)習(xí)環(huán)境。智慧管理平臺(tái)不僅要滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的教學(xué)、科研要求，而且還要充分利用先進(jìn)的前沿技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室“人”“機(jī)”“物”“環(huán)境”等資源的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、互聯(lián)共享，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室資源的開(kāi)放，為師生提供便捷有序的智慧服務(wù)[1]。同時(shí)，智慧管理平臺(tái)構(gòu)建還應(yīng)具有可拓展性，預(yù)留并兼容多平臺(tái)接口，平臺(tái)隨實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需求變化和發(fā)展，可進(jìn)行不斷完善和更新，保證系統(tǒng)平臺(tái)的持續(xù)性和活力[2]。

1 高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室管理現(xiàn)狀

高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室管理涉及的人員和部門(mén)較為繁雜，實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備、耗材、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施因?qū)I(yè)性質(zhì)的不同而存在較大差異，管理難度較大[3]。目前大部分專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室管理存在以下一些共性問(wèn)題。

1.1 專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備多，實(shí)驗(yàn)室管理人員少

一般高校的實(shí)驗(yàn)室管理人員主要由實(shí)驗(yàn)教師兼任，實(shí)驗(yàn)教師在完成既定實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，還要負(fù)責(zé)諸多儀器設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的事務(wù)性工作，如實(shí)驗(yàn)室使用登記、設(shè)備報(bào)修、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全、實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生等。因此，一些發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題容易被擱置，隱患積累，事故易發(fā)。

1.2 文件報(bào)表較多

因?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)室的工作涉及本科教學(xué)、專(zhuān)業(yè)科研、學(xué)科建設(shè)、社會(huì)服務(wù)等多方面，每個(gè)學(xué)期需要填報(bào)并提交各部門(mén)的文件報(bào)表都很多，工作量大，有些數(shù)據(jù)是需要更新的，但有一些數(shù)據(jù)是重復(fù)的，工作量大。若借助智慧管理平臺(tái)，可對(duì)每個(gè)學(xué)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存共享，做到基本數(shù)據(jù)可隨時(shí)查閱，最新數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，避免重復(fù)性工作，提高效率。

1.3 實(shí)驗(yàn)室資源共享程度不夠

部分高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了儀器設(shè)備資源共享平臺(tái)，但實(shí)際上線(xiàn)設(shè)備較少、覆蓋率低，有些儀器設(shè)備往往僅供專(zhuān)項(xiàng)研究使用，共享平臺(tái)運(yùn)行的實(shí)際情況不佳。同時(shí)，各學(xué)院專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室一般采取獨(dú)立管理的方式，共享的設(shè)備、數(shù)據(jù)、成果等很少，這不利于新時(shí)代多學(xué)科融合發(fā)展及復(fù)合型人才的培養(yǎng)，資源存在一定的浪費(fèi)。

1.4 實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理難

實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放是提高實(shí)驗(yàn)室使用率，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室育人功效的有效手段。在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放中，對(duì)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的預(yù)約、審核、現(xiàn)場(chǎng)管控、實(shí)驗(yàn)成果搜集等需要耗費(fèi)大量的人力物力來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室沿用原有傳統(tǒng)的管理模式，實(shí)驗(yàn)室的日常事務(wù)較多、人員有限，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放存在一定難度。

2 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)構(gòu)建

本文以“大連海事大學(xué)航海學(xué)院”為例，其航海實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室占地面積約6000m2，下設(shè)航海儀器、船藝等11個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，配置專(zhuān)業(yè)儀器設(shè)備約1500余臺(tái)套，在國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型院校中處于領(lǐng)先水平[4]。中心近年來(lái)積極推進(jìn)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)建設(shè)，并在航海模擬器、電子海圖等實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試點(diǎn)，進(jìn)行智慧化管理，取得了較好效果并得到了進(jìn)一步推廣，有效促進(jìn)了實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理水平的提高。

2.1 專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)構(gòu)架

實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)軟件、物聯(lián)網(wǎng)、智能芯片、無(wú)線(xiàn)射頻等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)室全面業(yè)務(wù)的流程化管理，同時(shí)將信息識(shí)別、遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能與實(shí)驗(yàn)室管理服務(wù)進(jìn)行了融合。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前高校院系二級(jí)管理的需求，組織構(gòu)架明確，模塊化形式便于學(xué)校和學(xué)院系結(jié)合發(fā)展不斷進(jìn)行調(diào)整升級(jí)[5]。

實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)主要由硬件模塊和軟件模塊構(gòu)成，通過(guò)校園局域網(wǎng)與校級(jí)綜合管理平臺(tái)進(jìn)行信息共享。智慧管理平臺(tái)支持有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)的接入方式，可在網(wǎng)頁(yè)端和移動(dòng)端登錄操作，極大地方便了平臺(tái)使用人員。實(shí)驗(yàn)室管理人員可通過(guò)平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行流程化管控，完成實(shí)驗(yàn)室教學(xué)、資產(chǎn)設(shè)備、開(kāi)放、采購(gòu)、維保、統(tǒng)計(jì)等相關(guān)工作；校級(jí)各部門(mén)可通過(guò)平臺(tái)調(diào)取、查閱實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息數(shù)據(jù)，獲取實(shí)驗(yàn)室相關(guān)報(bào)表等，節(jié)省時(shí)間，提升工作效率；師生可登錄平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放預(yù)約、儀器共享等，助力教學(xué)科研工作的開(kāi)展。

2.2 智慧管理平臺(tái)硬件模塊

平臺(tái)的硬件模塊主要由智能門(mén)禁終端、智能電源控制、監(jiān)控視頻系統(tǒng)、智能環(huán)境監(jiān)測(cè)、應(yīng)用展示系統(tǒng)等模塊構(gòu)成。

2.2.1 智能門(mén)禁終端

采用RFID技術(shù)，對(duì)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)一門(mén)禁改造。師生員工如需進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，需要由門(mén)禁授權(quán)終端通過(guò)智慧管理平臺(tái)對(duì)人員的校園“一卡通”進(jìn)行授權(quán)，之后人員持卡進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室時(shí)，卡片閱讀器將進(jìn)行身份數(shù)據(jù)采集、核實(shí)，聯(lián)動(dòng)門(mén)禁系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，從而阻止未經(jīng)授權(quán)人員的進(jìn)出。通過(guò)智能門(mén)禁終端可實(shí)現(xiàn)課程考勤、開(kāi)放預(yù)約、安全準(zhǔn)入等功能，同時(shí)門(mén)禁識(shí)別信息將上傳至智慧管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)有需要時(shí)相關(guān)歷史記錄可便于查閱和調(diào)取。

2.2.2 智能電源控制

對(duì)實(shí)驗(yàn)室電源控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一改造，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和供電控制。管理人員登錄智慧管理平臺(tái)可選擇需要的實(shí)驗(yàn)室門(mén)禁、儀器設(shè)備以及室內(nèi)照明燈等，進(jìn)行開(kāi)關(guān)和供電操作，系統(tǒng)自動(dòng)記錄開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和使用時(shí)間。電源系統(tǒng)也支持由進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室人員授權(quán)的“一卡通”進(jìn)行控制。同時(shí)通過(guò)平臺(tái)可監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室每一路電源的用電狀態(tài)，保證設(shè)備安全，輔以備用UPS電源模塊，在主電源發(fā)生故障時(shí)可及時(shí)切換，保障實(shí)驗(yàn)室及服務(wù)器的運(yùn)行，以及平臺(tái)數(shù)據(jù)安全。

2.2.3 監(jiān)控視頻系統(tǒng)

在實(shí)驗(yàn)室架設(shè)無(wú)死角監(jiān)控視頻系統(tǒng)，由智慧管理平臺(tái)控制室進(jìn)行統(tǒng)一控制。監(jiān)控?cái)z像頭云臺(tái)可隨意轉(zhuǎn)換角度、方向，并可進(jìn)行縮放操作，支持單向語(yǔ)音功能，可對(duì)實(shí)驗(yàn)室使用過(guò)程進(jìn)行全方位監(jiān)控，并配合實(shí)驗(yàn)室對(duì)講系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、安全監(jiān)測(cè)等功能。

2.2.4 智能環(huán)境監(jiān)測(cè)

在實(shí)驗(yàn)室布設(shè)溫濕度、煙感、空氣質(zhì)量、移動(dòng)監(jiān)測(cè)等傳感器，當(dāng)某項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)出現(xiàn)異常時(shí)，可觸發(fā)傳感器報(bào)警，并通過(guò)智慧管理平臺(tái)在第一時(shí)間由移動(dòng)端報(bào)告管理人員[6]。智能環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊可在無(wú)人狀態(tài)下，對(duì)實(shí)驗(yàn)室漏水、起火、氣體泄漏、盜搶等事故的實(shí)時(shí)預(yù)防監(jiān)控，切實(shí)有效地減少了實(shí)驗(yàn)室安全隱患，最大限度地避免了安全事故的發(fā)生。

2.2.5 應(yīng)用展示系統(tǒng)

多媒體應(yīng)用展示系統(tǒng)作為現(xiàn)代化教學(xué)的有效手段，在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)科研中扮演著必不可少的角色。應(yīng)用展示系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、視頻演示屏、音響設(shè)備等構(gòu)成，利用智慧管理平臺(tái)可對(duì)多媒體設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程播放控制。依托不同專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合教學(xué)科研的不同需求，應(yīng)用展示系統(tǒng)內(nèi)容主要包括實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介、電子課牌、儀器設(shè)備使用操作演示、安全知識(shí)提示、科普課程等，讓專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室做到有聲也有色。

2.3 智慧管理平臺(tái)軟件模塊

平臺(tái)軟件模塊主要由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、儀器資產(chǎn)管理、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理、統(tǒng)計(jì)分析管理等模塊構(gòu)成。

2.3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要涉及實(shí)驗(yàn)室樓宇、樓層、面積等屬性信息，還包括每學(xué)年各實(shí)驗(yàn)室開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)，以及教學(xué)質(zhì)量體系審核表單數(shù)據(jù)，還有專(zhuān)職實(shí)驗(yàn)室管理人員信息等。這些信息和數(shù)據(jù)需要前期導(dǎo)入平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，并可進(jìn)行調(diào)整修改，是其他模塊正常運(yùn)行的基本保障。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理

教務(wù)人員利用平臺(tái)可按照每學(xué)期教學(xué)計(jì)劃，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備情況，按照課程、授課教師、教學(xué)周次、節(jié)次、學(xué)生數(shù)量、學(xué)生分組等安排實(shí)驗(yàn)室，自動(dòng)生成課表并發(fā)送給授課教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室管理人員。教學(xué)時(shí)授課教師可結(jié)合門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行考勤簽到，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可利用視頻監(jiān)控進(jìn)行指導(dǎo)監(jiān)督。課后利用平臺(tái)可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交、批改，匯總實(shí)驗(yàn)成績(jī)，進(jìn)行課時(shí)統(tǒng)計(jì)。

2.3.3 儀器資產(chǎn)管理

儀器設(shè)備管理信息主要包括設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備編號(hào)、處所、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量、廠(chǎng)家、價(jià)值、經(jīng)費(fèi)、領(lǐng)用人等基礎(chǔ)信息，還可以通過(guò)設(shè)備電子標(biāo)簽對(duì)設(shè)備或固定資產(chǎn)的入庫(kù)、狀態(tài)、使用、維護(hù)、變更、調(diào)撥等信息進(jìn)行跟蹤，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全生命周期精細(xì)化管理。校級(jí)主管部門(mén)可對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器資產(chǎn)情況進(jìn)行跟蹤，及時(shí)更新數(shù)據(jù)，為下一步實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及資產(chǎn)采購(gòu)提供基本信息，并通過(guò)分析進(jìn)行科學(xué)決策。

2.3.4 實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理

實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放可以充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)師生的主體地位，激發(fā)師生實(shí)踐創(chuàng)新的熱情，提高實(shí)驗(yàn)室資源的利用率。管理人員操作平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理模塊，首先對(duì)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室資源、開(kāi)放時(shí)間、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等進(jìn)行設(shè)置并發(fā)布，經(jīng)平臺(tái)公眾號(hào)推送給師生，之后師生登錄平臺(tái)進(jìn)行預(yù)約，并生成預(yù)約單據(jù)進(jìn)行門(mén)禁授權(quán)，最后按時(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首次預(yù)約的師生需要進(jìn)行安全知識(shí)學(xué)習(xí)，并通過(guò)考核才可發(fā)放預(yù)約權(quán)限，結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的表現(xiàn)平臺(tái)可設(shè)置一定的獎(jiǎng)懲措施，如信譽(yù)積分、回收權(quán)限等。

2.3.5 統(tǒng)計(jì)分析管理

統(tǒng)計(jì)分析管理主要包括儀器設(shè)備、教學(xué)質(zhì)量體系審核、實(shí)驗(yàn)成果三個(gè)層面。儀器設(shè)備層面主要是指各實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備服務(wù)于教學(xué)、科研、社會(huì)服務(wù)的機(jī)時(shí)、使用率統(tǒng)計(jì)，以及設(shè)備維護(hù)、校準(zhǔn)及相關(guān)耗材費(fèi)用明細(xì)等。教學(xué)質(zhì)量體系審核工作量大且煩瑣，現(xiàn)利用平臺(tái)可結(jié)合記錄數(shù)據(jù)自動(dòng)生成相關(guān)數(shù)據(jù)或表單，經(jīng)授課教師和管理人員在線(xiàn)填寫(xiě)確認(rèn)后，對(duì)接校級(jí)相關(guān)部分進(jìn)行數(shù)據(jù)和表單提交，充分節(jié)省了資源，提高了工作效率。實(shí)驗(yàn)成果是對(duì)師生依托實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成果進(jìn)行搜集，涵蓋創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，省市、國(guó)家級(jí)競(jìng)賽，橫向、縱向科研項(xiàng)目等，成果形式包括但不限于研究報(bào)告、論文、獎(jiǎng)項(xiàng)及專(zhuān)利等。

3 結(jié)語(yǔ)

高校專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)的建設(shè)是教育信息化的必然要求。根據(jù)航海實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，提出了專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧管理平臺(tái)基本架構(gòu)及基本工作流程，并分析平臺(tái)主要組成部分的功能。實(shí)踐表明，智慧管理平臺(tái)通過(guò)創(chuàng)新工作方式方法，極大地提高實(shí)驗(yàn)室管理水平及工作效率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室管理和教學(xué)科研服務(wù)的融合。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室智慧平臺(tái)建設(shè)同時(shí)是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，應(yīng)集合多方力量，建立多層次、多環(huán)節(jié)的工作機(jī)制，并在建設(shè)實(shí)踐中積極反饋，集思廣益，不斷修正方向、調(diào)整思路，以適應(yīng)專(zhuān)業(yè)教育人才培養(yǎng)和現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展。