论大数据引领高校实验室管理创新

摘  要 阐述大数据的特点与优势，分析大数据与高校实验室管理融合现状，提出大数据引领高校实验室管理创新的路径，以期为建设数字智能化高校实验室管理模式提出对策建议。

关键词 大数据;高校实验室;智慧实验室;实验教学;安全管理;安全教育

中图分类号：G482    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）19-0001-03

1 引言

大数据作为信息时代的新技术、新资源，已经渗透到经济社会领域的方方面面，深刻地影响着人们的日常生活，尤其是影响着教育理念、教育方式、学校管理等工作的变革与发展。大数据在信息储存、数据传递、资源共享、智能管理中具有独特的优势，在高校实验室管理中具有重要的应用价值。具体来看，大数据与高校实验室管理的融合，有助于推动新时代高校实验教学数字化、多元化，为实验室安全管理信息化提供系统保障，促进高校实验室设备管理智能化，可以说大数据是引领高校实验室管理创新的引擎。为此，本研究拟从高校实验室教学、安全管理与设备管理等几个方面来探析大数据引领高校实验室管理创新的现实路径，为建设数字智能化高校实验室管理模式提出对策建议。

2 大数据的特点与优势

大数据是信息时代以海量的数据获取存储、计算分析、传输共享为基础，辅助传统行业的运营管理革新，驱动各行各业的信息化和智能化的一种技术与资源的统称。大数据的基本特点是数据信息资源海量性、数据种类多样性、数据结构系统性、数据计算分析科学性、数据共享传输及时性。准确把握大数据的特点，瞄准其优势，是将大数据运用于具体行业领域的前提，也是发掘大数据应用价值，使其与高校实验室管理有机融合，发挥大数据的驱动引领功能的前提。

大数据的特点  随着互联网信息技术的飞速发展，数据成为现代經济社会生活的核心技术与资源。近十年来，数据收集、存储、处理与传输技术不断升级，为大数据的应用提供了重要支撑。大数据作为新兴的技术资源，具有其自身的特点，这些特点具体表现在以下几个方面。

首先是大数据信息资源的海量性。这主要是借助于计算机等信息存储设备，将大量的数据进行电子化，实现云存储。数据存储设备技术不断升级增容，为海量数据信息化云存储提供了可能。数据存储量从GB升级到PB（1 PB等于10亿GB）、ZB（1 ZB等于1万亿GB），如谷歌公司每天要处理的数据达上百PB，相当于美国国家图书馆储藏的所有纸质出版物数据的上万倍。根据国际权威机构Statista的统计和预测，全球数据量在2020年有望达到50.5 ZB[1]。海量数据的生产与存储，为大数据计算分析提供了素材。

其次，大数据具有多样性的特点。大数据与传统文本数据有很大差别，由于全面整合了文字、图片、视频、音频等数据资源，并将之电子化、结构化，实现数据类型多样化。

再次，大数据具有系统性和科学性的特点。由于数据获取和存储技术的进步，大数据能够将数据完整采集，确保数据的完整性，如实时监控系统能将长时间段的数据信息保存。在数据处理中，大数据借用计算机进行科学计算分析，实现数据的系统性，提升数据的科学性和精准度。

最后，大数据具有及时性特点。大数据借助互联网，能够及时将数据传输到终端，实现数据远程共享交换，如社交媒体的动态更新、在线直播，信息数据均实现及时传播，有效减少传统数据在传递中的时间延误与失真等问题。

大数据在高校实验室管理中的优势  大数据的上述特征实际上也是其现实价值所在，在高校实验室管理中，大数据有以下几个方面的优势。

1）大数据有助于丰富高校实验教学资源和教学技术手段。海量、多样教学数据资源的可获得性，有效弥补了高校实验教学资源的不足。

2）大数据技术的支撑有助于高校实验室安全管理的科学性和精准度。大数据分析与实时远程监控等技术的使用，将解决实验室安全管理的盲点，提升安全管理的科学化水平。同时可以建立实验室管理的安全预警指标体系，将经验数据和关键风险点管理结合起来，提升安全管理的针对性和精准度。

3）大数据的及时传输与共享，便于整合实验室设备资源，构建智慧实验室，优化实验设备使用流程，提高实验用品采购、预约使用、校内外调剂共享的效率，实现实验室设备资源利用的最优化。

3 大数据与高校实验室管理融合现状

高校实验室管理作为一项重要的教育管理活动，是提升实验室管理效率、安全性的关键，也是加强素质教育，提高学生动手实践能力的重要渠道。因此，实验室管理必须融入现代信息技术，实现管理与教学的与时俱进，而大数据作为现代信息技术的核心，在高校实验室管理中具有重要的应用价值。总体来看，国内外高校实验室在实验教学、安全管理与设备管理等环节，已初步实现与大数据的融合。

大数据与高校实验教学管理的融合  实验教学是高校实验室管理的核心内容。大数据与高校实验教学的融合主要体现在教学手段与技术、教学资源的数字化。比如，在实验设计讲解过程中，充分利用音频、视频等大数据资源，将抽象单调的实验操作具体化，不仅可以提高实验教学效率，而且能激发大学生对实验课的兴趣。在地方普通高校理工科实验教学中，往往受制于实验设备资源，有些大型贵重仪器实验操作无法开课，但是高校实验教学大数据平台的共享课程资源解决了这一难题。又如部分高校已建立起思想政治理论课VR实验室，将教学内容可视化、动态化，让学生在实验室体验到历史、现实场景，提升了教学效率，拓展和丰富了教学手段，解决了文科课程以纯理论灌输为主，缺乏实验教学内容和渠道的难题。尤其是2020年，由于新冠肺炎疫情在全球蔓延，全球高校大多停止校园课堂教学，大数据平台为停课不停学、在线实习实践等提供了重要支撑保障，高校实验教学大多采用“一平三端”的教学模式，实现远程实验教学。

大数据与高校实验安全管理的融合  安全责任重于泰山，实验室安全管理是校园安全管理的重要组成部分，是平安校园的窗口与载体。充分利用计算机网络和信息技术，构建基于信息化平台建设的实验室安全管理体系，就成为各高校普遍采用的一种方式[2]。大数据与高校实验安全管理的融合主要有以下几个契合点。

1）将大数据与实验室安全管理信息化、系统化相融合。比如运用大数据平台，可在实验室安全管理中进行智能门禁系统设置、实验过程记录与安全监测，在实验过程中进行风险智能提示，并对每一位学生建立实验安全信息档案，以解决传统实验安全管理碎片化的问题。

2）以大数据促进安全教育多样化。充分利用大数据平台，将实验安全教育短视频、音频、宣传图册、动画等嵌入微信等社交媒体中，让实验安全教育常态化、多样化。

3）将大数据与高校实验安全预警与风险点监控相融合。充分利用实验安全信息系统所记录的数据，并进行科学分析，精准筛选出实验操作、教学、管理过程中可能存在的重大风险点，以提高警惕、做好防范。对学生的实验过程信息进行大数据分析，对存在重大安全隐患的实验环节、不按安全规程进行操作的环节进行精准定位，开展安全警示教育，實现实验室安全管理全覆盖、零死角。

大数据与高校实验室设备管理的融合  实验仪器设备及实验用品是高校实验教学、科研工作的物质保障，其管理也是学校管理的重点之一。大数据融入高校实验室设备管理，主要体现在设备的配置、使用、处置等环节。

1）大数据在高校实验设备管理中的运用，优化了实验设备资源配置。实验仪器设备和实验用品采购是高校的重要开支之一，采购设备与实验教学科研需求的匹配度是设备管理的关键。当前，各高校基本实现设备仪器采购系统申报、线上招标等信息化管理。

2）大数据为大型设备仪器操作提供了便捷。由于仪器设备更新升级快，高校实验室管理人员很难及时更替设备相关的知识，导致很多大型设备和高端精密仪器购入后无法及时操作使用。而大数据平台的运用可将新设备操作流程可视化，运用远程协助平台随时与厂家取得联系，实验教师也可对学生进行远程指导。此外，运用大数据平台可对老旧实验设备、实验器材以及实验废物进行及时修理、更换和处置，实现高校实验设备“进—出—管”全过程实时监控与系统跟踪。

4 大数据引领高校实验室管理创新的路径

在大数据浪潮中，新的资源观、教学观、教师发展观应运而生[3]。大数据与高校实验室管理的融合，在很大程度上促成了实验教学的信息化、实验安全管理的科学化与精准化、实验设备管理的高效率。但从现实来看，要将大数据与高校实验室管理深度融合，还必须总结经验，从教学理念与思维、实验安全与技术、实验室产出与效益等几个关键指标上下功夫，全面整合大数据资源，以大数据为驱动引擎，持续推进高校实验室管理变革创新。

大数据引领高校实验室管理理念与思维创新  高校实验室既是科学研究的重地，也是培养人才的平台，因此，实验室管理必须树立服务科研、服务育人的整体性视角和系统性思维，不断推进实验室管理理念和思维创新。大数据作为一种技术资源，对社会的冲击已十分明显，也引领着经济社会各行业的变革与创新，尤其对教育思维理念产生颠覆式影响，大数据支持的线上教育已成为不可抗拒的洪流席卷全球。大数据思维本质上是一种复杂的系统性、整体性思维，要求人们从总体上把握事物的本质和联系，关注事物的动态变化过程，认真研究和对待整体与部分间关系。可见，大数据的系统性和整体性高度契合现代高等教育创新的价值要求。在高校实验室管理中，要充分运用大数据的优势与价值，引领实验教学与管理人员的理念创新，树立系统管理思维，培育动态过程管理观念。同时，要将大数据嵌入实验教学与育人各环节，引导大学生在实验过程中养成系统思维习惯，善于运用大数据进行创新。

大数据引领高校实验室安全与技术创新  大数据是基于互联网和信息技术发展而成的一种数据处理技术与方法。舍恩伯格在《大数据时代》一书中指出：“大数据是一种对互联网中由人们行为所产生的信息数据流进行搜集和系统分析的技术，通过大数据分析，能够进行科学的判断，进而为组织机构提供更精准的信息，使得其决策更具科学性。”[4]大数据引领高校实验室安全管理与技术创新主要集中在两个方面。

1）引领高校实验室安全信息化、数字化管理。针对存在危险因素的高温、高压、强磁、强辐射、剧毒、高腐蚀性等实验场地、设备及实验用品，建立数据信息平台，进行数字化控制和信息化管理。在大数据平台和技术支持下，建立高校实验室安全预警系统，逐步实现高危实验操作实时远程监控，建立完善实验室安全数据库，及时解决师生在实验中遇到的各种安全问题。

2）以大数据助推高校智能实验室建设，提高实验设备信息化、智能化水平。运用大数据分析，对实验室运行管理进行系统评估，对实验设备运行情况进行数据采集和监控，不断改进设备性能，升级软件系统。通过系统间数据的传递与交换，实现实验设备在日常管理、使用、维护等各方面的智能化管理[5]。将大数据与物联网、智能传感、移动终端APP等技术融合，打造高校智慧实验室，驱动实验室管理智能化创新。

大数据引领高校实验室产出与效益提升  仪器设备闲置与重复投资是高校实验室管理面临的一大难题，大数据的应用将优化高校实验设备购置预算和采购，提高实验室设备的利用率，从而提升实验资源的配置效率和产出效益。通过信息系统采集实验室管理的各种数据，进行分类甄选和科学分析，为实验室建设、仪器设备采购提供决策依据。通过开发实验设备管理软件，及时更新实验资源使用状态数据，并与移动通信设备连接，师生可通过AAP小程序预约较紧张的设备，实现校内校际实验资源共享[6]。利用大数据信息提升实验室设备资源共享便利度，为校内各实验室之间及其他高校实验室的设备资源共享、互借、协作提供平台渠道。利用大数据管理平台，探索建立实验及测试设备共享机制，可避免同一高校或区域大型实验设备重复投入购置，有效减少实验资源浪费。同时，对设备状态数据进行科学分析，开展节能减排与操作流程优化，提高实验室设备利用率，优化实验室设备的使用流程各环节，提升高校实验室的产出效益。

参考文献

[1]《大数据白皮书（2019年）》：全球数据量在今年有望达到41ZB[EB/OL].[2019-12-10].http：//vr.sina.com.cn/news/hot/2019-12-10/doc-iihnzahi6553724.shtml.

[2]朱臻，窦小刚.基于信息化平台建设的高校实验室安全管理体系研究[J].实验技术与管理，2020（4）：1-3，8.

[3]金陵.大数据与信息化教育变革[J].中国电化教育，2013（10）：8-13.

[4]舍恩伯格.大数据时代：生活、工作与思维的变革[M].杭州：浙江人民出版社，2013.

[5]张卫明，王红梅.高校实验室设备智能化管理模式探析[J].实验室研究与探索，2018（1）：247-251.

[6]殷社萍，王皎月.移动互联网时代高校实验室智能化管理与实践[J].实验技术与管理，2018（10）：256-258.

基金项目：中国博士后科学基金第67批面上项目（项目编号：2020M672421）;湖北师范大学创新创业教育改革项目“校政企联合打造高效双创协同发展研究”（项目编号：JG20190513014）。

作者：占瑛，湖北师范大学城市与环境学院，助理实验师，主要研究方向为无机化学与高校实验室管理（435002）。