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

文章針對(duì)目前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中存在的問(wèn)題，闡述了信息化管理對(duì)提高實(shí)驗(yàn)室效率和設(shè)備利用率所起的積極作用，進(jìn)一步分析了實(shí)現(xiàn)信息化的核心要素，并提出智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)施方案，對(duì)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化管理具有一定的指導(dǎo)意義。

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(huì)的各個(gè)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(huì)生存和發(fā)展的新動(dòng)力。使用信息手段和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，能有效提高實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的使用效益，減輕管理部門和實(shí)驗(yàn)人員的工作負(fù)擔(dān)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室資源共享和開放管理的實(shí)現(xiàn)[1]。

一高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)情況

改革開放后，我國(guó)高等教育投入力度加大，高校建設(shè)速度明顯加快，高校實(shí)驗(yàn)室資源的數(shù)量和質(zhì)量都得到顯著提升。為了進(jìn)一步推動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源整合與共享，教育部于2005年啟動(dòng)了“國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”工作，在“十一五”、“十二五”期間分別評(píng)審并建設(shè)了501個(gè)和180個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。

隨著高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平的提高，實(shí)驗(yàn)室管理工作的復(fù)雜性和艱巨性大大増加，對(duì)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(shí)驗(yàn)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(wèn)題。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的信息化改造己是大勢(shì)所趨。自2012年起，繼建設(shè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心后，教育部開展了“國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”的建設(shè)，現(xiàn)己批準(zhǔn)建設(shè)兩批共200個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。其重點(diǎn)在信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，核心是共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，以推動(dòng)高等教育信息化和實(shí)驗(yàn)室智能化建設(shè)。

二智能實(shí)驗(yàn)室的管理優(yōu)勢(shì)

建設(shè)智能實(shí)驗(yàn)室，可以借助現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使原始的資料、設(shè)備、項(xiàng)目、人員的管理通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、模擬仿真技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，并帶動(dòng)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(shì)：

1髙校信息化的重要部分

高校信息化是學(xué)校在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)

信息化管理能夠?qū)崟r(shí)反映出實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)情況，主管部門可隨時(shí)查詢儀器設(shè)備使用情況，實(shí)驗(yàn)室人員可隨時(shí)查看實(shí)驗(yàn)課程情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)創(chuàng)造了條件，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

3提髙實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率

網(wǎng)絡(luò)化的信息化管理實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)人員能夠快速掌握全校的實(shí)驗(yàn)室資源信息，從而使實(shí)驗(yàn)室的使用效益得到充分發(fā)揮。同時(shí)，管理部門能借此對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行優(yōu)化配置。

4提升管理工作效率

信息化管理能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)室信息的隨時(shí)更新，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表上報(bào)，將實(shí)驗(yàn)室管理人員從繁重的信息統(tǒng)計(jì)工作中解放出來(lái)，從而將精力投入到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、資源等的建設(shè)工作中。同時(shí)簡(jiǎn)化行政程序，縮短處理周期，提高管理工作的效率。

三智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與實(shí)施方案

1智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要素

智能實(shí)驗(yàn)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(xiàng)需要統(tǒng)籌規(guī)劃和持續(xù)推進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)架構(gòu)，同時(shí)與其它信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交換。在實(shí)際工作中，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)往往需要人事部門的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課程成績(jī)、實(shí)驗(yàn)室人員工作量等信息又需要推送到相關(guān)職能部門。

（2）實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室信息資源的開發(fā)和利用是智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的核心。信息資源是運(yùn)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(shí)傳播的、有助于理解和運(yùn)用的數(shù)字化資源。實(shí)驗(yàn)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(cè)試等。這些資源是正常開展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提，也在一定程度上體現(xiàn)了高校和實(shí)驗(yàn)室的管理水平。

（3）人才隊(duì)伍建設(shè)

人是智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理和運(yùn)行的主體，對(duì)信息化工作的質(zhì)量起著決定性的作用。因此，應(yīng)通過(guò)引進(jìn)高級(jí)專業(yè)人員、開展信息技能培訓(xùn)等方式全面提升實(shí)驗(yàn)室人員的素質(zhì)，重點(diǎn)強(qiáng)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(jìn)的硬件設(shè)備和完善的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是實(shí)現(xiàn)智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的物質(zhì)保障。具體來(lái)說(shuō)，包括服務(wù)器、安全監(jiān)控設(shè)備、身份驗(yàn)證設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器專用監(jiān)控與控制設(shè)備等。智能實(shí)驗(yàn)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(gè)完善、靈活、友好的信息管理系統(tǒng)是成功開展實(shí)驗(yàn)室信息化管理的關(guān)鍵，各項(xiàng)信息化管理功能都集中通過(guò)它來(lái)實(shí)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(huì)讓使用者的體驗(yàn)大打折扣，還會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)室資源共享等功能的實(shí)現(xiàn)。

2信息管理系統(tǒng)的功能和組成

功能完善的智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的管理、對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的管理、大型儀器設(shè)備開放共享、實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室信息查詢、情況統(tǒng)計(jì)等功能[3]，其模塊組成如圖2所示。

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程管理，按照不同學(xué)科、不同類型的實(shí)驗(yàn)，其業(yè)務(wù)流程不盡相同，大致設(shè)計(jì)為：由實(shí)驗(yàn)課教師或?qū)嶒?yàn)室管理人員安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備和指導(dǎo)教師；學(xué)生根據(jù)自身情況選擇項(xiàng)目，通過(guò)預(yù)習(xí)后選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)和設(shè)備；指導(dǎo)教師根據(jù)選課和預(yù)習(xí)情況準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)；學(xué)生通過(guò)在門禁系統(tǒng)、設(shè)備電子控制系統(tǒng)刷卡進(jìn)行身份驗(yàn)證，并在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告；指導(dǎo)教師通過(guò)預(yù)習(xí)情況、現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)、報(bào)告成績(jī)等給出項(xiàng)目成績(jī)。

（2）日常管理模塊

日常管理模塊包括實(shí)驗(yàn)室管理、儀器設(shè)備管理和耗材管理。

①實(shí)驗(yàn)室管理：主要用來(lái)展示和管理實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)信息，如實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)、負(fù)責(zé)人、所屬實(shí)驗(yàn)中心以及承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。

②儀器設(shè)備管理：一方面對(duì)設(shè)備編號(hào)、名稱、型號(hào)、廠商、購(gòu)置日期以及運(yùn)行情況等進(jìn)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(xiàng)目管理方式，對(duì)設(shè)備的論證、采購(gòu)、日常管理等進(jìn)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(gòu)、審批、領(lǐng)用的流程管理和庫(kù)存管理，可自動(dòng)提交采購(gòu)需求。同時(shí)可分類、分實(shí)驗(yàn)室、分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)耗材的消耗量，避免資源浪費(fèi)。

（3）開放平臺(tái)模塊

開放平臺(tái)模塊包括大型儀器開放預(yù)約和開放實(shí)驗(yàn)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(qǐng)通過(guò)審批后，可使用預(yù)約儀器。有條件的學(xué)校可以采用遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)預(yù)約：為學(xué)生的大創(chuàng)項(xiàng)目、自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等提供實(shí)驗(yàn)室的開放預(yù)約功能。實(shí)驗(yàn)室管理人員設(shè)置開放時(shí)間、地點(diǎn)和項(xiàng)目，學(xué)生通過(guò)在線安全教育課程后可自由選擇，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室安全教育課程、儀器設(shè)備維修、人員工作量統(tǒng)計(jì)等模塊。同時(shí)設(shè)計(jì)自己學(xué)校的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備論證、耗材審批以及學(xué)校審核評(píng)估和專業(yè)認(rèn)證提供事實(shí)依據(jù)。

另外，信息技術(shù)日新月異，智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案也需要不斷改進(jìn)與更新。譬如隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，開發(fā)移動(dòng)設(shè)備端的實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，以能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和管理。

四結(jié)語(yǔ)

通過(guò)建設(shè)和實(shí)施智能實(shí)驗(yàn)室，可以發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的功能。在真實(shí)項(xiàng)目涉及高?；驑O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(shí)，讓學(xué)生在可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，這將成為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)任務(wù)之所在。

智能實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程對(duì)其它信息化建設(shè)工作管理平臺(tái)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(guó)高校信息化和實(shí)驗(yàn)室智能化的建設(shè)提供一種新的思路。

作者簡(jiǎn)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?yàn)楦呓萄芯?，郵箱為chenying@bjtu.edu.cn。

轉(zhuǎn)載自：《現(xiàn)代教育技術(shù)》 Vol.25 No.8 2015

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