新文科背景下经管类智慧实验室建设研究

张梦琪 史新和

（金陵科技学院商学院，江苏 南京 211169）

0 引言

在数字经济飞速发展时代，高校经管类专业正经历着“新文科”范式转变。 社会需要熟悉现代经济学原理和方法，同时具备新工科能力的高素质人才。 作为高校人才培养的重要基地， 实验室是开展课程实验、集中实践、创新项目、学科竞赛及工程实训的重要载体。 相关研究表明，通过整合实验室软件、硬件和实践教学资源，构建智能化、综合性、跨专业、虚实一体的智慧实验室， 能够将传统经济类专业多媒体实验室、开放式实验室、 实验教学中心、O2O 实验教学体系及管理模式优化提升，更好为创新型人才培养和成果培育提供保障和支撑。

本文针对金陵科技学院一流学科及专业人才培养创新模式发展需要，从商学院实验室建设工作实际出发，依循“新文科”建设内涵，提出依托物联网、结合云计算和移动互联网技术，集成软—硬设备、建设数字资源库，设计自动运行控制系统、构建虚—实一体的智能管理平台，增强科教融通、打造专业—产业协同的实验教学体系， 建设契合新经济业态发展人才培养需要的智慧实验室。

1 智慧实验室建设背景及意义

伴随新经济环境中信息网络技术的广泛应用，信息化实验室已成为高校实验室建设的主流趋势。 但仍存在设备共用率低、资源共享弱、维护成本高、管理难度大等诸多问题。 硬件孤立分散、软件种类繁杂，软件单机安装、保护卡人工还原及运行日志纸质存储等传统管理方式使得实验室在高素质人才培养中的作用难以发挥出来。 为了让理论与实践在新经济人才培养中更好的相辅相成，必须引入新技术对现有实验室进行重构与革新。 研究表明，遵照“互联网+教育”模式，通过商—工结合、教—管协同，建立能够自洽循环、可自迭代升级、 具有上升生命周期的智慧型实验室，不仅能够提高教科研资源、 资料共享及实验室利用率，还是实践教学的项目决策、设备运行、质量控制以及管理科学等方面的提升基础，就长远意义而言，也更有助于经济类学生的学习能力、操作能力、开放性思维的培养。

2 智慧实验室的建设思路与基本架构

目前金陵科技学院商学院建有1 个省级重点实验室、1 个市级人才培养示范基地、1 个省级知识产权战略研究中心，实验室面积5 600 平方米，设备3 000多万，计算机500 台，涉及近100 个软件，承担9 个本科专业的实践教学任务，是经济管理类省级重点学科的科技创新基地。 从数字经济时代社会发展、人才培养、科技创新等角度出发，商学院智慧实验室建设思路是以“互联网+技术”为主要媒介，结合智能控制、环境传感技术，打造“开放式、多维度、数字化”的智慧空间，构建“资源共享化、功能模块化、管理智能化”的主体架构。 智慧实验室建设思路如图1 所示。

图1 智慧实验室建设思路

“智慧+实验室”主体平台包含四个模块，具有存储数字化、运行智能化和管理信息化等智慧功能。 实验室智慧系统主体框架如图2 所示。

图2 实验室智慧系统主体框架示意图

2.1 信息化管理模块

运用Java 语言建立基于Web 平台的高校实验室在线预约管理系统（2020SR1242309）。 师生可通过在线预约系统查看实验室安排表， 自主开展课程设计。分散放置的仪器设备纳入智能化统一监管后，实验员可实时根据云端共享信息，方便师生了解与实验相关的软、硬件配备状态，灵活地调整项目安排。

设置多镜像存储系统，利用云桌面技术将多种软件环境和数据存储集中化管理。 师生可通过网络方便访问服务器上的特定桌面操作系统；实验管理员则通过后台轻松管理授课桌面环境， 快速升级各类软件，降低系统的病毒感染率； 定时进行云桌面自动恢复，可提高网络虚拟空间利用率。 在服务器上安装多系统镜像，还可方便转换不同操作系统，增加了实验室开放过程中各课程项目运行各自对应软件的灵活性、系统性。

2.2 智能化环境模块

借助于物联网技术和智能感测技术，构建实验室物理空间的智能环境。 将传感器与终端控制技术结合，实行实验室的断电控制、远程唤醒、幕布控制等；将各实验室按仪器配置和操作分类，以“线下+线下”混接、“串联+并联”混搭的方式，统筹各实验室软硬件在不同课程及项目中集约化使用。 运行自动化及管理智能化的智慧实验室最大优势在于可根据教学计划尽可能多地安排课程及项目，节约有限空间的运行成本、提高物理空间利用率。

2.3 数字化存储模块

构建新形态教学资源是信息技术与教学深度融合的重要任务之一。 依托“智慧+实验室”建设，将人工智能、大数据、云计算、区块链等现代信息技术与专业融合，构建“在线课程群”，开展基于在线课程的“翻转”教学、线上线下混合式教学和研究性教学等；秉持以“学”为中心，利用互联网构建会计学、国际贸易、电子商务等专业课程群的“网络实践平台”，探索在线教学与真实教学协同互补的“互联网＋”实验教学新模式；设计开发“商业银行小微企业信贷供给虚拟仿真实验”等虚拟仿真教学项目，建设基于远程控制技术的“虚拟实验室”，进行“沉浸式”网上实验；以数字化技术为手段，完善教学科研、创新创业实验资源，开发科教融合资源，强化案例教学、构建学生科研、创新训练等富媒体、数字化的“实践案例资料库”；根据电子商务、现代物流、区块链等具有鲜明“新文科”特点的实验实训要求，专业技能嵌入行业岗位，融入智慧交通、物流运输、交易数据、贸易决策、商务分析等领域，形成由计算机网络、多媒体、沙盘库、数据库、软件库等组成的数字化实验教学云。

2.4 质量分析模块

基于“互联网+”信息分析系统，形成智慧空间信息化管理闭环。 通过数据采集、计算机技术、信号处理能够快速准确地对课程实操、项目实训、集中实践、仿真模拟、创新竞赛等活动中的软硬件运行效率和管理成本进行分析、形成质量报告，为分析决策提供精细化支撑等；智慧实验室的数字化、网络化优势在于，作为自主、自动、自洽的智慧平台功能，实践教学“持续改进”教育教学理念，通过智能分析系统可以在实践教学过程中更加注重过程的实施、评价、考核、反馈、优化。 即时发现，智慧实验室课程项目开展情况、处理操作过程中出现的问题，实施实验过程性评估、及时整理，在共享和交换实验数据、信息等数字资源。 智慧空间管理闭环的形成，为实验室信息技术迭代升级及环境硬件持续建设提供质量分析依据。

3 基于智慧实验室的探索与实践

根据数字经济时代人才培养的平台要求，依托信息技术发展，运用计算机、物联网、云计算、大数据、移动互联等技术，构建“虚—实一体、商—工融通”实验平台，探索实践育人、实践教学模式改革；通过集成、交互、智能的“资源数字化、运行智能化及管理信息化”实践载体搭建，为“新文科“实践教育信息化发展探索解决方案。 其探索实践如图3 所示。

图3 基于智慧实验室建设的探索实践

3.1 开发智慧云平台，开展以“学生为中心”的育人实践

以“学生为中心”，实验云平台提供给学生课程及项目的参与路径是多渠道的、 时间空间是开放式的、学习模式是主动型的。 通过实验室预约平台、手机移动端App 软件，学生可在“智慧学习系统”内自主选课；基于二维码与蓝牙控制器联动技术，在得到实验管理员的即时授权后，学生通过微信扫码可自主选择实验教室、使用实验设备及系统；教师通过云端服务器，结合移动端口接入监管系统，在手机上随时随地查看进展、检查安全；学生完成实验项目后在线“提交结果”， 依据云端实验数据库系统会把信息实时动态地推送给教师，学生可以得到个性化指导和针对性帮助。 智慧云平台提高了学生在实验教学环节从内容到方式、流程、考核的全过程、自主性、参与度。

3.2 构建虚拟实验空间，探索“智慧+”实践教育模式改革

依托云计算构建“虚拟实验空间”，将实验项目驱动设计的概念纳入辅助技术的系统开发中，打破实验室固定物理空间、机房计算机系统之间的壁垒，如管理员根据课程及项目需要，通过后台服务器可快速将电子商务系统设计实验课运行下的HTML 系统，切换至金融工程软件应用技术教学所需的Python 环境等。作为新文科学科专业探索“智慧+”教育理念的信息化载体，立足软件开发、物联系统、虚拟空间到移动终端的系统化构建，智能发掘空间安排，交叉灵活地开设设计型、研究型、创新型实验；智能调整开放时间，在第一、二课堂里嵌入大赛实训环节、科技创新项目。 智能集成活动类型，以赛促教、以训助绩，提升实训、可生产、可真实运作的项目内涵。 通过开放共享、交叉并用的实验室可面向3 600 位师生的169 门课程及14个实验室开放项目和16 个大学生创新计划交叉嵌入同步实施。

3.3 设计物联网控制系统，搭建“商—工融合”智能载体

随着计算机技术的提升及高等教育的发展，实验室已从传统意义的单纯教学辅助空间，转变为“开放性、多维度、虚实一体”的新载体。 同时利用网络技术、智能控制技术和无线通信技术，可进行设备实时动态调试，服务器集群维护；有效存储与备份，标准化维护，即智能控制平台，快速地配置软、硬件资源。 将计算机、电源、投影、交换机、门禁等设施通过物联网技术接入中央控制管理平台，控制学生机、投影、交换机、 电源和门禁开启和关闭的实现单人对多个环节、多台设备的全方位管理。 主控系统通过智能终端管理单元与虚拟平台桌面架构结合，有效整合、集成商学院实验室的服务器、存储卡、路由器、交换机、终端、货运设备、移动导轨等资源，可实现人员与设备、设备与设备之间的信息交互与数据共享。 这种智能、自动开放的线上线下混合控制系统，可进行经济管理综合实验室、智能冷链物流管理创新实验室、物流运作模拟实验室及互联网经济与产业研究中心等拥有的14 间实验室的集成化智能控制。 以学生预期能力培养为导向反向设计智能实验室， 也为实践过程中的教学相长、设备共享、人机交互提供了“智慧物理空间”。

4 结语

随着高等教育改革发展及智慧教育的改革创新，高校实验室作为三全育人及协同创新载体，为新文科创新人才培养提供信息化的育人中心；为“互联网+”实践教学改革，提供智能化的实施环境；为产教融合发展，提供数字化的管理平台。 本文围绕新文科实验室建设目标，依托计算机、物联网、大数据、移动互联技术，建立云平台、控制系统、移动互联等模块，探索了新数字经济背景下实验室作为“智慧+教育”实践育人载体的建设研究。