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本文由《現(xiàn)代教育技術(shù)》雜志授權(quán)發(fā)布 作者：陳穎、高東鋒 摘要
在信息化浪潮席卷全球的今天，以互聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備為代表的信息技術(shù)己滲透到社會的各個行業(yè)。作為教育領(lǐng)域的排頭兵，現(xiàn)代信息技術(shù)引發(fā)了高校在教學(xué)、科研、管理等各方面的變革，甚至己經(jīng)成為高校在信息社會生存和發(fā)展的新動力。使用信息手段和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立智能實驗室管理系統(tǒng)，能有效提高實驗室儀器設(shè)備的使用效益，減輕管理部門和實驗人員的工作負擔，促進實驗室資源共享和開放管理的實現(xiàn)[1]。 一高校實驗教學(xué)中心建設(shè)情況 改革開放后，我國高等教育投入力度加大，高校建設(shè)速度明顯加快，高校實驗室資源的數(shù)量和質(zhì)量都得到顯著提升。為了進一步推動高等學(xué)校實驗教學(xué)改革，促進優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合與共享，教育部于2005年啟動了“國家級實驗教學(xué)示范中心”工作，在“十一五”、“十二五”期間分別評審并建設(shè)了501個和180個國家級實驗教學(xué)示范中心。 隨著高校實驗室建設(shè)水平的提高，實驗室管理工作的復(fù)雜性和艱巨性大大増加，對工作的規(guī)范性和高效性也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的實驗室管理模式己不再適應(yīng)，甚至產(chǎn)生了巨大的阻力，暴露出信息滯后和失真、使用效益差、管理效率低等問題。傳統(tǒng)實驗室的信息化改造己是大勢所趨。自2012年起，繼建設(shè)國家級實驗教學(xué)示范中心后，教育部開展了“國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心”的建設(shè)，現(xiàn)己批準建設(shè)兩批共200個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心。其重點在信息化實驗教學(xué)資源建設(shè)，核心是共享優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源，以推動高等教育信息化和實驗室智能化建設(shè)。 二智能實驗室的管理優(yōu)勢 建設(shè)智能實驗室，可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢，使原始的資料、設(shè)備、項目、人員的管理通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬仿真技術(shù)等來實現(xiàn)，并帶動開放管理等模式的創(chuàng)新[2]。它主要具有以下意義和優(yōu)勢： 1髙校信息化的重要部分 高校信息化是學(xué)校在知識經(jīng)濟時代發(fā)展的重要舉措。作為高校教學(xué)和科研工作的重要基礎(chǔ)與載體，智能實驗室管理系統(tǒng)的建設(shè)是高校信息化中不可缺少的部分。 2實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時和動態(tài)響應(yīng) 信息化管理能夠?qū)崟r反映出實驗室的真實情況，主管部門可隨時查詢儀器設(shè)備使用情況，實驗室人員可隨時查看實驗課程情況，以便及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。同時也為實現(xiàn)動態(tài)響應(yīng)創(chuàng)造了條件，有利于實現(xiàn)自動化管理。 3提髙實驗設(shè)備利用率 網(wǎng)絡(luò)化的信息化管理實現(xiàn)了實驗室信息的共享，并提供了方便快捷的交流途徑。借助于系統(tǒng)，實驗人員能夠快速掌握全校的實驗室資源信息，從而使實驗室的使用效益得到充分發(fā)揮。同時，管理部門能借此對實驗室資源進行優(yōu)化配置。 4提升管理工作效率 信息化管理能夠通過實驗室信息的隨時更新，自動生成統(tǒng)計報表上報，將實驗室管理人員從繁重的信息統(tǒng)計工作中解放出來，從而將精力投入到實驗平臺、資源等的建設(shè)工作中。同時簡化行政程序，縮短處理周期，提高管理工作的效率。 三智能實驗室的建設(shè)與實施方案 1智能實驗室建設(shè)要素 智能實驗室建設(shè)不只是管理工具的改變，更是一種管理模式的創(chuàng)新，是一項需要統(tǒng)籌規(guī)劃和持續(xù)推進的復(fù)雜工程。在具體建設(shè)工作中，應(yīng)充分考慮以下要素： （1）與數(shù)字化校園建設(shè)規(guī)劃一致 智能實驗室管理系統(tǒng)作為高校信息化建設(shè)的重要一環(huán)，應(yīng)按照數(shù)字化校園的規(guī)劃要求，采用統(tǒng)一的信息標準和基礎(chǔ)架構(gòu)，同時與其它信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，互聯(lián)互通，實現(xiàn)實時交換。在實際工作中，實驗室信息管理系統(tǒng)往往需要人事部門的實驗室人員信息、教務(wù)部門的學(xué)生信息、課程信息等數(shù)據(jù)支持，其生成的實驗課程成績、實驗室人員工作量等信息又需要推送到相關(guān)職能部門。 （2）實驗資源建設(shè) 實驗室信息資源的開發(fā)和利用是智能實驗室建設(shè)的核心。信息資源是運用信息技術(shù)，將傳統(tǒng)的教學(xué)科研素材改造成易于知識傳播的、有助于理解和運用的數(shù)字化資源。實驗室信息資源包括各種工程軟件、模擬仿真系統(tǒng)、教學(xué)視頻、電子化講義、作業(yè)、測試等。這些資源是正常開展信息化實驗教學(xué)的前提，也在一定程度上體現(xiàn)了高校和實驗室的管理水平。 （3）人才隊伍建設(shè) 人是智能實驗室建設(shè)、管理和運行的主體，對信息化工作的質(zhì)量起著決定性的作用。因此，應(yīng)通過引進高級專業(yè)人員、開展信息技能培訓(xùn)等方式全面提升實驗室人員的素質(zhì)，重點強化其信息的管理和應(yīng)用能力。 （4）網(wǎng)絡(luò)硬件建設(shè) 先進的硬件設(shè)備和完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是實現(xiàn)智能實驗室建設(shè)的物質(zhì)保障。具體來說，包括服務(wù)器、安全監(jiān)控設(shè)備、身份驗證設(shè)備、實驗儀器專用監(jiān)控與控制設(shè)備等。智能實驗室管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。 （5）信息管理系統(tǒng)建設(shè) 一個完善、靈活、友好的信息管理系統(tǒng)是成功開展實驗室信息化管理的關(guān)鍵，各項信息化管理功能都集中通過它來實現(xiàn)。好的系統(tǒng)能大大提高管理人員的工作效率，而差的系統(tǒng)不僅會讓使用者的體驗大打折扣，還會直接影響實驗室資源共享等功能的實現(xiàn)。 2信息管理系統(tǒng)的功能和組成 功能完善的智能實驗室管理系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)對儀器設(shè)備的管理、對實驗項目的管理、大型儀器設(shè)備開放共享、實驗室開放預(yù)約、實驗室信息查詢、情況統(tǒng)計等功能[3]，其模塊組成如圖2所示。 （1）實驗教學(xué)管理模塊 實驗教學(xué)管理模塊可以實現(xiàn)實驗教學(xué)的過程管理，按照不同學(xué)科、不同類型的實驗，其業(yè)務(wù)流程不盡相同，大致設(shè)計為：由實驗課教師或?qū)嶒炇夜芾砣藛T安排實驗項目、時間、地點、設(shè)備和指導(dǎo)教師；學(xué)生根據(jù)自身情況選擇項目，通過預(yù)習(xí)后選擇實驗時間、地點和設(shè)備；指導(dǎo)教師根據(jù)選課和預(yù)習(xí)情況準備實驗；學(xué)生通過在門禁系統(tǒng)、設(shè)備電子控制系統(tǒng)刷卡進行身份驗證，并在教師的指導(dǎo)下進行實驗并提交實驗報告；指導(dǎo)教師通過預(yù)習(xí)情況、現(xiàn)場表現(xiàn)、報告成績等給出項目成績。 （2）日常管理模塊 日常管理模塊包括實驗室管理、儀器設(shè)備管理和耗材管理。 ①實驗室管理：主要用來展示和管理實驗室基礎(chǔ)信息，如實驗室地點、負責人、所屬實驗中心以及承擔的實驗項目等。 ②儀器設(shè)備管理：一方面對設(shè)備編號、名稱、型號、廠商、購置日期以及運行情況等進行展示和管理，為大型儀器的開放提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另一方面采用項目管理方式，對設(shè)備的論證、采購、日常管理等進行追蹤，以期提高設(shè)備的使用效益。 ③耗材管理：提供耗材申購、審批、領(lǐng)用的流程管理和庫存管理，可自動提交采購需求。同時可分類、分實驗室、分實驗項目統(tǒng)計耗材的消耗量，避免資源浪費。 （3）開放平臺模塊 開放平臺模塊包括大型儀器開放預(yù)約和開放實驗預(yù)約。 ①大型儀器開放預(yù)約：提供大型儀器的在線預(yù)約功能。預(yù)約申請通過審批后，可使用預(yù)約儀器。有條件的學(xué)校可以采用遠程監(jiān)控的方式，使用電子設(shè)備控制儀器和讀取數(shù)據(jù)。 ②開放實驗預(yù)約：為學(xué)生的大創(chuàng)項目、自主創(chuàng)新實驗等提供實驗室的開放預(yù)約功能。實驗室管理人員設(shè)置開放時間、地點和項目，學(xué)生通過在線安全教育課程后可自由選擇，實驗室據(jù)此配備必要的設(shè)備、耗材和指導(dǎo)教師。具體流程與實驗教學(xué)類似。 （4）其它 除以上功能外，高校還可根據(jù)自身需要，開發(fā)實驗室安全教育課程、儀器設(shè)備維修、人員工作量統(tǒng)計等模塊。同時設(shè)計自己學(xué)校的統(tǒng)計報表，為實驗室設(shè)備論證、耗材審批以及學(xué)校審核評估和專業(yè)認證提供事實依據(jù)。 另外，信息技術(shù)日新月異，智能實驗室的建設(shè)方案也需要不斷改進與更新。譬如隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，開發(fā)移動設(shè)備端的實驗室管理平臺，以能夠隨時隨地進行實驗室教學(xué)和管理。 四結(jié)語 通過建設(shè)和實施智能實驗室，可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)優(yōu)勢，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)[4]，進一步拓展實驗教學(xué)示范中心的功能。在真實項目涉及高危或極端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，以及高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等方面的情況時，讓學(xué)生在可靠、安全和經(jīng)濟的虛擬環(huán)境中開展實驗，實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能，這將成為虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)任務(wù)之所在。 智能實驗室管理系統(tǒng)的建設(shè)過程對其它信息化建設(shè)工作管理平臺的構(gòu)建和管理模式的創(chuàng)新都有一定借鑒意義，希望本文能為我國高校信息化和實驗室智能化的建設(shè)提供一種新的思路。 作者簡介：陳穎，北京交通大學(xué)學(xué)校辦公室，副主任，副研究員，博士，研究方向為高教研究，郵箱為chenying@bjtu.edu.cn。 轉(zhuǎn)載自：《現(xiàn)代教育技術(shù)》 Vol.25 No.8 2015 排版、插圖來自公眾號：MOOC（微信號：openonline） |
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