“互联网+教育”中高校智慧、数字媒体实验室的建设分析

摘要：高校在“互联网+教育”中积极探索智慧、数字媒体实验室的建设工作，能有效推进教育信息化进程、培养学科人才。通过调查发现，高校在构建智慧、数字媒体实验室过程中，需要用到智能传感、RFID、大数据等先进技术，同时在各项技术辅助下，还会涉及基础设施建设、内部网络建设、服务应用建设工作，流程十分精细和复杂。对此，高校今后应利用此类技术，应加强自动识别、信息采集、视频监控、教研管理等工作，为突破教育困境提供可行方案。

关键词：“互联网+教育”；智慧实验室；数字媒体；建设路径

随着教育教学改革工作进程的深入化，创新与实践成为高校人才培养的新目标，而在创新实践教育中，高校教育领域开始涌现出一片信息化转型的发展浪潮，高校教育工作不得不由以往传统教学形态向智能化、数字化形态转变，于是高校开始探索借助信息化技术来开拓信息化教育平台的新途径。以高校实验室建设工作为例，在教育教学中许多专业课程中会涉及大量实验，以往传统实验室的基础设施、服务应用功能已经难以满足学生多样化的实验需求，因此构建智慧型、数字化的实验室便成为高校的首选改革目标。以人工智能、RFID技术、大数据技术为支撑的智慧实验室的应用形式为学生创造了虚拟化的实验平台和实验空间，学生能利用这些虚拟技术在平台中进行复杂的实验流程，极大满足了当前高校教育改革工作要求，由此可见，高校如今积极探索智慧、数字媒体实验室的构建工作具有现实意义。

一、“互联网+教育”下高校智慧、数字媒体实验室的建设意义

（一）有利于推进教育信息化进程

“互联网+教育”形势下，高校智慧、数字媒体实验室的构建有利于推进教育信息化发展进程。如今智慧、数字媒体实验室已经在部分高校推广使用，也产生了较为良好的教学反响，获得了师生的一致认同，这一成绩说明该实验室的构建创新是教育信息化改革的成功实践，标志着学生今后的实验训练活动不再局限于狭窄紧凑的实验室，而可以突破时间空间限制，随时随地设计实验和参与实验。同时，这一实验室的构建，能将学生转化为教学课堂的主体，引导学生主动参与教学工作、实时分享实验教学中遇到的问题，讨论解决方案，而教师则充当辅助者、引导者的角色，从旁给予学生帮助，这一教学模式恰好与教育信息化的建设目标相契合，由此可见，智慧、数字媒体实验室的建设对推进教育信息化工作能发挥正向作用。

（二）有利于培育信息化学科人才

“互联网+教育”形势下，高校智慧、数字媒体实验室的构建有利于培育信息化学科人才。高校传统人才培养过程中，由于条件限制，给学生创设的实验室设备简陋、许多设施不够齐全，学生只能轮班进行实验操作，而且在实地调查研究中发现，如今许多高校仍存在实验室数量不够等现象，难以满足学生的学习实验需求。而借助多项信息技术创设的智慧实验室，学生不仅能多人在线，共同参与实验项目，而且学生可根据自身喜好和擅长之处，随意选择所要开展的实验项目，进行线上虚拟化实验，实验完成后，还能檢验自己的实验过程、浏览其他相类似的实验项目，培养自身独立思考、动手操作的能力。如此能在不断实验、不断巩固中提升自身实践能力，成长为学科人才。由此可见，智慧、数字媒体实验室的构建对人才建设工作也有促进作用[1]。

（三）有利于改革专业学科体系

如今借助大数据、云计算这一发展机遇，开展智慧实验室建设工作，是符合教育改革、符合学科转型要求的必然举措。智慧、数字媒体实验室的成功构建与运用，能给高校实验型教育工作的创新带来经验支撑。而且从专业学科体系的改革层面来讲，智慧实验室中人工智能、RFID技术的应用，能给不同学科都创设虚拟仿真实验平台，平台中，许多实验器材、实验设备都是1：1仿真配置，各类物理、化学实验器材、实验效果也都能模拟真实情况来呈现，学生只要按照操作步骤，选择想要参与的实验项目，完成实验操作即可，如此不仅能满足学生的实验需求，同时还能极大减轻教师的教学压力，教师能留出更多空余时间教授学生理论知识和社会实践技能，合理分配了专业学科的教学任务配比。另外，物理、化学以外的其他理工类学科也能在该实验室中设计线上实验教学项目，如此大大推进了专业学科体系的革新。

二、“互联网+教育”下高校智慧、数字媒体实验室的应用技术

（一）智能传感技术

传感技术与计算机技术、通信技术并称为信息技术领域的三大支柱。当前物联网正在广泛应用，物联网中的传感技术也被大众应用到了日常生活和教育领域中，其已成为衡量国家信息化发展程度的重要标尺。从定义上来看，此项技术是从自然资源中提炼信息，然后再对提炼出的信息内容进行处理、变换、识别的一门多学科现代工程技术，其在应用中涉及了传感器、信息处理和识别、开发设计等活动。在如今高校智慧、数字媒体实验室构建中，便是利用了智能传感技术。利用传感器来搜寻感知实验室内安全、环境状况，以保证实验活动正常进行。比如实验室安保系统需要IP摄像头拍摄环境影像、人员进出实验室要用到红外感应、室内火灾安全检查工作要用到烟雾传感器等等，可见这一技术在智慧、数字媒体实验室中应用较为广泛[2]。

（二）RFID识别技术

RFID识别技术指的是一种射频识别技术，属于自动识别技术中的一种类型。主要原理为通过无线射频方式，利用阅读器隔空阅读既定标签，实现对标签的有效识别。该技术在日常生活中应用十分广泛，比如有停车场管理、生产线自动化、汽车防盗器等。如今高校智慧、数字媒体实验室构建中，为满足不同人群的教学活动、管理工作需求，增设了不同频率的RFID设备，比如刷卡考勤、身份识别等设备，学生和教师在进入实验室之前需要刷卡认证，师生的个人信息将会被录入设备中进行保存，设备识别到人员的身份之后，便会开通门禁，允许人员进入。同时高频率的RFID设备还能记录实验设备的出入库、使用时长、安全系数等，当实验室中的相关设备被违禁带出或带入时，识别设备便会自动报警，提醒管理人员注意。

（三）大数据处理技术

大数据又称为巨量资料，指的是所获取的资料数量海量到无法通过具体的软件设备所提炼，对于如何定义大数据技术，研究机构Gartner给出了回答，即大数据是需要运用先进处理技术，将海量信息进行获取、存储、管理、分析等操作流程的数据集合，具有高增长率、海量化、多样化的特点。大数据技术价值的发挥需要多项技术协同配合来完成，这些技术包括信息采集、数据处理、数据库存储、云计算、可视化等等。当前，高校智慧、数字媒体实验室构建过程中，便利用大数据技术对实验室内的实验信息、事务审核、数据共享和业务办理等内容进行了数据化处理，极大便利了师生实验教学资料的搜集和教学活动的开展。

三、“互联网+教育”下高校智慧、数字媒体实验室建设内容

（一）基础设施层

按照信息化建设的普遍规律，高校智慧、数字媒体实验室构建中多采用“3+2”的模式，由基础设施层、内部网络层、服务应用层等基本层面为主，运行保障体系、信息标准体系作为辅助条件，共同构建“互联网+教育”模式下的实验室服务平台。其中，基础设施层是基础保障部分。该部分主要由实验室中的基础设施、教学科研设备、信息化设备等部分组成，信息化设备中又包括云平台、物联网设施等。高校在构建智慧、数字媒体实验室时，云平台这部分设施会将主机虚拟化处理、大数据处理以及应用服务处理，而物联网设施将会对室内的传感器、移动终端、射频识别等数据进行信息接收和实时反馈，以此感知师生的整个实验过程[3]。

（二）内部网络层

内部网络层主要负责智慧、数字媒体实验室中的中间资源传输管理层，在基础设施层面的辅助下，帮助实验室的操作人员正常开展各项实验活动项目。简言之，其主要的功能就是为人员提供网络数据的传输。在这一层中，物联网、移动智能终端、有线局域网和无线局域网等网络连接方式都会用到实验室项目数据传输中，充当媒介枢纽来发挥作用。在具体高校智慧、数字媒体实验室中，内部网络层会运用到实验数据采集预处理、实验网络高速访问、人员身份认证、实验室智慧管理等内容层面。同时，实验室日常的安全管理工作中也需用到这一网络层，比如在火灾预警、烟雾火警探测、室内环境探测等工作中，管理人员会借助物联网网关，将监测到的数据传输到相关服务器中，其他人员便能实时接收，进而采取措施及时做出应对。

（三）服务应用层

服务应用层是“3+2”的模式中的最后一个环节，这一环节主要负责实验室内的信息服务应用工作，为师生提供便捷智能化实验服務。具体操作中，人员通过人工智能、RFID、大数据等技术初步搭建好智慧实验云平台，然后将各种实验项目信息、操作步骤流程、以往实验案例等内容都录入到平台系统中，下载相关应用操作软件，人员按照既定步骤操作实验平台中的系统即可。同时，在服务应用层中，还能给人员提供实验数据采集、实验设备管理、实验资源管理、实验工具共享等多维度功能服务，促进师生互联、生生互通，最终实现人与设备的高效互动。此外，服务应用层还对信息传输标准化、信息应用标准化等体系能发挥保护作用，具体能对实验室信息系统的安全、实验室运行保障等工作进行运营监测与管控，有效保障实验教学信息的正常传输。

四、“互联网+教育”下高校智慧、数字媒体实验室的建设思路

（一）加强自动识别功能建设

通过研究“互联网+教育”背景下高校智慧、数字媒体实验室的建设现状，发现其中存在一些识别功能单一、程序烦琐的问题，师生日常实验教学工作中，只能按照实验室管理流程一一进行操作，如此烦琐的程序不利于便捷高效地开展教学实验工作。对此，高校今后可在智慧云平台中增设自动识别功能建设，将所有在校师生及管理人员的人脸及基本信息录入到云平台程序管理中，将个人信息与平台流程对接，简化为一卡通识别、人脸识别、感应识别等程序模式，着力提升实验室管理、服务、教学工作的一体化和智能化水平[4]。

（二）完善高清信息采集系统

从智慧、数字媒体实验室功能特点上来看，其具有便捷性、交互性、实时性等智能化特点，集多项智慧功能于一身，是“互联网+教育”背景下各高校教育改革中创新出的有效举措。但部分高校在此类实验室构建中，课堂系统不够完善，信息采集工作、实验信息管理、教学作业查验等功能模块不够细化，学生许多实验成果无法及时采集和保存，影响了高校师生教学工作的成效。对此，高校可在实验室内增设智能高清录播系统，利用RFID射频识别技术在录播系统中细化信息自动跟踪、视频自动导播、课程网络直播等功能环节，要求师生在实验教学项目开展前，将这些功能全部开通，将高清视频同步录制到智慧云平台中，学生可在线下观看巩固，进行课后复习，有效实现教学资源的循环利用。

（三）构建视频监控管理系统

当前许多高校已经增设并使用了实验室管理这一系统，但在系统安全管理中存在一些漏洞。具体表现为高校实验室管理系统中监控管理功能设置不够完善，实验管理者人数有限，无法同时管理很多线下实验室的日常安全工作，安全监控管理功能的落后也会增大这一安全隐患。如此，需要高校在智慧、数字媒介实验室的构建中，积极构建视频监控管理系统，确保师生实验教学工作的安全。具体可在实验室内增设门禁感应系统，借助RFID识别技术对门禁控制器上的信息进行识别处理，对未被授权的陌生人进行自动拦截、报警，实现对实验室的安全管理。同时还可设置视频监控系统，高校利用无线网络将实验室与网络管理室畅通连接，将实验室内采集到的信息实时传输到管理室内，形成视频监控，并由多名管理人员轮流监督，实现集中管理、统一监控[5]。

（四）创设智慧教研管理平台

当前部分高校的经济条件和办学条件有限，因此在智慧、数字媒体实验室构建中有所乏力。即便购置了数字化实验设备，也只能在个别大班教室安装，各个专业的学生轮流协调，进行实验教学工作，而且实验室只能在固定时间开放，许多仪器设备也只能在规定课程时间内开放，平时周末或者节假日等时间实验室呈关闭状态。如此则较难满足学生的多样化学习需求。对此情况，高校在构建智慧、数字媒体实验室时，可适当延长线下实验室的开放时间，首先保证师生线下教学工作和课外学习活动需求，然后在线上实验室平台中，再分设线上线下双渠道教研管理平台，线下渠道负责学生的日常实验活动指导工作，线上渠道负责学生的实验课程预约、选课、设备学习、安全实验技能培训以及实验步骤录像等内容，如此所有学生便都能自由分配时间，参与实验项目的学习，便于发挥智慧、数字媒体实验室的服务功能。

五、结束语

如今“互联网+教育”形势下，高校智慧、数字媒体实验室的构建这一举措对于当前的高等教育而言，无疑是一次重大创新与突破，极大颠覆了传统教育思维认知和思维局限性，给日常教学工作、人才培养工作都创设了新的空间和渠道，相信高校在继续深入挖掘智慧实验室的功能和用途之下，未来智慧、数字媒体实验室的运用领域将日渐拓宽和泛化，为教育、科研工作产生更大的效用，加速教育事业的智慧化建设进程。

作者单位：金筱 绍兴文理学院元培学院

参  考  文  献

[1]吴德水.“互联网 + 教育”模式下高校智慧计算机实验室的建设研究[J].计算机产品与流通，2020（02）：253.

[2]徐坚.基于“互联网+”的应用技术大学计算机实验室联合模式探索[J].软件导刊，教育技术，2019，18（04）：60-61.

[3]战荫泽，张立东，李居尚.互联网+时代民办高校实验室建设及实验教学改革研究[J].黑龙江科学，2019，10（01）：42-43.

[4]李云.“互联网+教育”模式下高校智慧计算机实验室的建设研究[J].电子测试，2019（18）：106-107，105.

[5]张丹，崔光佐.“互联网+教育”背景下高校智慧实验室的构建[J].现代教育技术，2019，29（06）：122-126.

课题项目：浙江省高校实验室工作研究项目《互联网背景下高校智慧实验室的建设与优化》（编号：YB202221）。

金筱（1987.03-），男，汉族，浙江绍兴，硕士，讲师，研究方向：动画 、数字媒体艺术。