教育信息化2.0背景下高校实验室综合管理系统的应用研究

李振宏

基金项目：南宁学院2020年校级科研项目：《基于互联网+时代背景下高校实脸室管理系统的研究与设计——以南宁学院为例》，项目编号：2020XJO7

摘要：高等学校的实验室是开展实验教学和培养人才的关键所在。《教育信息化2.0行动计划》明确了实行实验教学资源的开放与分享，注重培养学生的个性。文章从我国高校实验室的实际情况出发，对我国高校实验室的建设与运行情况进行了剖析，并对其进行了探讨。同时，对智能实验教学综合管理提供了策略，为高校实验室管理建设提供参考。

关键词：教育信息化2.0;高校实验室;综合管理;策略分析

引言高校的实验室主要开展实验教育，对知识传授和学生能力培养具有十分重大的现实意义。随着大数据、人工智能和5 G技术的飞速发展，教育大数据已经逐步成型，实验方法和方法也在不断地改变，实验教学将更加重视学生的个性化发展，共享实验资源，对资源进行优化。教育部出台的《教育信息化2.0行动计划》中，明确指出：整合各类教学科研资源，实行资源共享，要求高校建立智能实验室，促进高校智能教育系统的建立，构建智慧教学系统。为了实现高质量的实验教学资源开放与共享，拓宽实验资源的覆盖面，必须在新形势下，加速建设智能实验室。

一、高校实验室管理问题面临的难题

1.实验设施损坏较为严重问题

高校实验室是供学生进行实验的场所。随着高校招生规模的扩大，对实验仪器的需求与日俱增，同时也对高校实验室的独立实验提出了更高的需求。首先，大量的学生出入实验室，会加大仪器的损耗概率，而且还有可能导致实验设备损坏[1]。其次，很多学生都没有实验操作经验，必须通过反复尝试来获得更多经验，所以不可避免地会出现操作问题，加速仪器的损耗。最后，高校实验仪器费用比较高，仪器维护和保养耗费比较大，同时，由于学生对实验仪器的保护意识不强，造成了实验室管理压力。

2.实验室管理水平相对落后

目前，我国高校的实验管理工作仍处于较低的阶段，有关的各种规章制度还需进一步强化。首先，由于实验室的设备和仪器管理必须随着设备的更新，而采取新的管理措施，而由于管理人员管理水平低，导致对实验室管理工作的忽视。其次，由于实验室管理人员的素质低下，不但会降低实验室的运行效果，还会降低实验仪器的使用率，从而成为制约高校实验教育和实验教学质量的重要因素，限制了学生能力水平的提高。第三，加强实验室的人才培养，是当前困扰我国实验室发展的一个重大课题，既要提高实验室管理重视程度，又要采取科学的方法，促进实验室管理人员的有效利用。

3.高校实验室存在着安全隐患

随着高校实验室的逐渐对外开放，各类实验项目日益增多，应用越来越频繁。因此，其存在的安全性问题也是不容忽视的。首先，安全问题是当前高校实验室管理中的薄弱环节，应结合当前形势，采取科学、先进的管理手段。其次，在保证实验顺利进行的同时，也不会对学生的创意产生任何的限制，因此，在进行实验时，要对安全和可行性进行全面的分析，学生进行实验期间，教师要对实验步骤进行安全性和可行性评估[2]。最后，在严格落实各项管理规定的前提下，必须强化对药物储存的管理，提高实验安全性，实行药品存储智能化管理。

4.资源开放共享不足

高校实验室的开放和资源共享是为了充分利用高校的资源来支持教学和研究，提高资源利用率。当前许多实验室的资源开放与共享还面临着以下问题：实验教学时间的限制，使学生在一定时间里无法有效地提升自己的实际操作能力。教育资源分布较分散，各院系之间的资源配置也不均衡，存在"信息孤岛"现象。由于时间、地点等条件制约，教师和学生不能根据自身需要随时随地使用实验室的教学资料，在实验室进行各种实验项目的基础上，取得的科研成绩和为服务社会的目标难以达成[3]。

二、智慧实验室建设体系分析

智能实验室是实现教育信息化2.0的一条主要途径，其目的在于建立一个智能教学与管理系统，引导和推动实验教学向智能化方向发展。智能实验室以信息技术为核心，通过物联网、云计算等技术，进行感知、物联，实现了对实验室各基础设施的互联，实现了智能管理与监测。智能化实验室充分利用了大数据、智能化控制等技术，完成了实验室管理与教学流程的一体化。然而，在此基础上，却忽视了人员、体制等要素与智能化模块的匹配。

1.智慧实验教学平台建设

智能实验平台是集教育资源、智能化实验、安全管理于一体的综合性实验平台，可以实现校内外开放共享的实验教学系统，以“智能化、数据化、共享”为主题，解决实验室资源共享、资源整合、师资队伍管理、实验室管理等问题，是高校实验室建设的核心，能够促进学生全面发展[4]。

2.师资队伍建设

实验室教师的培养应该包括：学科带头人、专业教师、管理人员、校外学者等。校外人员的加入使实验室的开放性和分享变得更强，所提供的社会服务数量也有所增长，并通过对现有的实验课程进行整合，使实验教学的内容得到不断的改进。在实践教学中，要充分发挥实验师教师的作用，让普通老师有平等的外出實习的权利，加强职称和学历等方面的结构调整，完善绩效评价体系。

3.文化环境建设

高校图书馆的人文氛围要与实验室的学科发展相适应，注重课桌、椅子的颜色与布局、墙面设计、采光照明等都要保持和谐。营造一个良好的学习氛围，既能提高学生的学习兴趣，又能激发学生的创新意识，还能使学生获得沉浸式的学习体验，从而提高实验的教学质量[5]。

4.机制体系建设

高校实验室建设和管理体系是以组织架构为基础，明确了高校内部各管理系统的内容、职能、利益和它们之间的关系。高校要注重实验室机制改革，可以制订长远的实验室建设计划，并通过有关的政策和规章制度推动实验室的建设。为了确保高校实验室管理和建设的时效性、开放性和可持续发展，需要在高校实验室建设和管理设计中，统一领导、多级部门联动分层管理。

三、智能实验平台建设措施

1.构建一体化的公共服务平台

在不斷加快改革的大背景下，各高校应充分认识自己的教学优势，加强实验室的建设，使各层次的学科教学、不同层次的研究工作有机结合，从而形成一个开放综合性的实验公共服务平台。在这样的大环境下，高校的教师和学生们不但可以互相交流，还可以获得与外界的联系[6]。为此，高等学校应坚持“教学相长、教研结合”的方针，把学科建设作为工作发展的重要组成部分，把培养和技术创新作为教育的重点，促使管理和服务在融合中落实，为院校师生构建良好的实验室环境，使他们不仅能成为实验室的主导者，而且可以从中收获更多知识。

2.推广全天候的开放管理模式

我国各大高校学生根据实验中心完成的项目已经达到了上百个，这样不仅能强化他们在高校实验室的建设中，可以建立一套智能化的管理体系，实现全天候的对外开放，使学生能够在网上预约，能够根据有关规定的要求，随意进出实验室，既可以促进学生的个性发展，也可以提高学生的整体素质[7]。其具体的管理方法有：一是加强学生的自主学习意识和自觉性。高校学生对实验教学中如果有疑问或有反复练习的要求，教师应尽早安排，特别是对于准备结业及实习的同学而言，在实验室全天开放的环境下，可以让学生有更多的时间来进行研究。二是提高学生的创造性思维和能力。高校实验室全天开放，为各学科的学生开展创造性实验奠定了基础。究其根源，是因为低年级学习负担太重，没有闲暇的空余时间进行实验，而全天的开放式教学，可以帮助学生调整自己的作息时间，进行更好的实验和实践。目前，全国各高校内已开展了近百个实验中心项目，既加强了学生自我管控意识，又促进了学生的创造性思维培养。

3.全面优化实验室教学方式

在高校实验室管理工作中，运用智慧化的管理系统和网上的信息化平台，可以为广大的教师和学生创造更多的学习空间。实验室管理者可以把相关实验教学的相关信息上传到网上，例如题库、教学大纲等，让学生在开始实验之前先进行预习，然后再通过网络学习来强化自己的知识。通过这种方法，可以减轻学生的学习负担，也可以让学生提前知道各学科的课程和方向，为以后的学业做好充分的准备[8]。另外，教师还可以将相关教材上传到网上，以便学生随时可以在任何地方进行下载和查看。同时，对学生的出勤率和平时的表现能够进行统计，既减轻了教师的管理负担，又使考试成绩统计更具科学性和规范化。

4.智能硬件层

智能硬件是实现实验室智能化的基础支撑。智能硬件由两个层次组成∶传感器设备和设备控制层。基础的智能设备有∶门、多媒体设备、实验设备、照明系统、电源开关、空调、计算机设备等。这些设备支持通过相应的控制器，实现指令操控，进而接入资源管控系统，实现信息系统自动化控制[9]。

5.资源管控系统

在部署完毕大量的智能硬件设备后，必须让设备可管理、可运维、可监控。资源管控系统基于智能设备提供的感知能力，将所有智能设备管理起来，对设备进行统一的监控。资源管控系统是上层应用系统访问智能硬件的唯一入口，所有智能硬件的指令都有资源管控系统授权通过后，发送到指定设备执行。

6.私有云存储

实验室实验体系会有大量业务数据和监控数据，所以在构建智能化实验室管理体系过程中，必须要提供与之匹配的云存储服务，能够保证各项实验数据、用户信息和其他数据可以保存。统一的云存储管理能够在应用过程中不断进行优化和拓展，可以充分发挥支撑作用，上层业务系统能够轻松进行数据共享[10]。

7.实验管理系统

实验管理系统是智能实验室的重要业务管理体系，其中包括系统管理人员、资源管理人员、教师，学生，统一的资料注册中心。实验管理是涵盖资源共享和内部人员，能够进行课程、教学、数据、人员、成绩、实验报告等实验相关业务功能。与此同时，为了实现和外部机构的资源共享，实验室管理系统还可以实现资源共享协议，将其介入到统一资源注册中心中。因此，统一资源注册中心也是实验管理系统的重要参与者。

8.统一资源注册中心

统一资源注册系统是一座跨部门资源的平台，能够实现资源共享，它可以为共享资源注册、统一账户、统一认证和资源管理服务。只要共享资源系统能够遵守上述约定，就可以加入到资源共享的联盟中，为其它组织提供大量的共享资源。利用资源共享协议，可以达到资源共享的目的。在注册中心进行了注册，会提供资源状态接口给注册中心进行监控。如果注册中心发现该资源无法使用，将会告知最终使用者，并终止该通道的使用。注册中心可以为最终用户提供资源查询和申请功能，让最终用户能够查看和访问共享资源。

四、结语：

综上所述，高校在构建智能实验室的理念上，既要重视智能实验的平台建设，又要重视与之相适应的软文化环境与体系构建。智能实验室的建设是一个长期而又繁重的项目，必须制定完善的项目计划与管理体系，并将职责划分清楚，才能让只能实验室的资源更好地为实验教学工作服务，从而达到实验室价值最大化。

参考文献：

[1]吴荻，张军，周海芳等.高校实验室综合信息管理系统的设计与实现[J].实验室研究与探索，2021，40（10）：266-268+284.

[2]张晓玲，朱志恒，黄静，刘江峰.高校实验室综合安全管理系统的设计与实现[J].信息与电脑（理论版），2020，32（23）：126-128.

[3]吴中全，李朝明，刘峰.高校实验室与设备综合管理系统的构建与实践[J].实验技术与管理，2020，37（11）：11-14.

[4]张琦，刘松，许霞.高校基础实验室综合管理系统的设计与实现[J].广州航海学院学报，2020，28（03）：78-82.

[5]杨波.高校实验室综合管理系统研究与应用[J].电脑知识与技术，2016，12（01）：111-112+114.

[6]陈志超，李振兴，孙涛.高校实验室综合管理系统的解决方案[J].科技展望，2014（08）：59.

[7]吴健斌.高校实验室开放综合管理系统的构建及实现[J].实验室研究与探索，2012，31（07）：220-223.

[8]凌桂珍.高校计算机实验室综合管理系统建设[J].电脑知识与技术，2011，7（22）：5283-5284.

[9]刘永.实验室智能综合管理平台下的高校实验室技术队伍建设[J].甘肃科技，2020，36（23）：84-86.

[10]刘永，宁玉富，孟繁兵.高校实验室智能综合管理平台技术研究综述[J].网络安全技术与应用，2020（09）：91-93.