肖紅艷，張靈棋，郭榮輝，任二輝

(1.四川大學(xué) 輕紡與食品學(xué)院，四川 成都 610065；2. 四川師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610068)

實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)與應(yīng)用、分析并處理問(wèn)題、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等能力的重要平臺(tái)，是高等教育人才培養(yǎng)體系中的重要組成部分。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室也是師生開展科學(xué)技術(shù)研究的重要場(chǎng)所，是高?；A(chǔ)理論研究和技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新的源頭，在解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大科技問(wèn)題、科技成果轉(zhuǎn)化中作用突出[1]。促進(jìn)我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理水平的全面提升，加速實(shí)驗(yàn)室內(nèi)涵式發(fā)展，是為實(shí)現(xiàn)高等教育跨越式發(fā)展，為“雙一流”建設(shè)提供強(qiáng)有力的支撐與保障。目前，多數(shù)高校的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室仍采用傳統(tǒng)的人工干預(yù)管理模式，使得實(shí)驗(yàn)資源開放與實(shí)驗(yàn)需求的一些固有矛盾日益凸顯。隨著“雙一流”建設(shè)、“雙創(chuàng)”訓(xùn)練的不斷推進(jìn)，建設(shè)完善一流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性日益突出，這需要管理者積極探索“智慧”實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，不斷實(shí)踐創(chuàng)新，加速實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室智能化。

一、 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室智能化管理，進(jìn)一步加大開放力度

1. 建立健全實(shí)驗(yàn)室管理機(jī)制

實(shí)驗(yàn)室要加大開放力度，首先必須從管理機(jī)制上確保人員和設(shè)備的安全。制度建設(shè)的目的是為了預(yù)防事故的發(fā)生，是“事前”方案，屬于源頭性預(yù)防措施。高校都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室安全工作中遇到的困難及問(wèn)題制定相應(yīng)的規(guī)章制度，具體到不同性質(zhì)和類別的實(shí)驗(yàn)室，還有專門的特別要求和規(guī)定。此外，還系統(tǒng)制定了各種實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)定，包括實(shí)驗(yàn)室工作人員、管理者和監(jiān)督者的相關(guān)職責(zé)及行為準(zhǔn)則[2]。實(shí)驗(yàn)室開放包括基本的實(shí)驗(yàn)空間和時(shí)間的開放，空間開放是指實(shí)驗(yàn)室及室內(nèi)的儀器設(shè)備開放，時(shí)間開放則有正常工作時(shí)間之外的實(shí)驗(yàn)需求。無(wú)論是空間開放還是時(shí)間開放，都面臨一定風(fēng)險(xiǎn)，因此要根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具體情況進(jìn)行全面的實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，嚴(yán)控風(fēng)險(xiǎn)，確保安全。并建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入制度，有組織地開展實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范和預(yù)防措施培訓(xùn)，著重強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)采取更嚴(yán)格的準(zhǔn)入機(jī)制，要求更充分的實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)備，提高準(zhǔn)入“門檻”。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室的開放要求所有實(shí)驗(yàn)人員必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)室安全教育，簽署安全承諾，并在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前擁有必要的安全產(chǎn)品與防護(hù)設(shè)備。

應(yīng)急管理是對(duì)事故發(fā)生后的回應(yīng)和管理。首先是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中可預(yù)見(jiàn)的危險(xiǎn)對(duì)應(yīng)建立應(yīng)急預(yù)案，設(shè)立應(yīng)急處理設(shè)施，完善應(yīng)急處理?xiàng)l件，明確安全標(biāo)識(shí)等。其次是建立實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，如針對(duì)消防重點(diǎn)部位，煙霧自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴淋裝置等應(yīng)安裝到位并定期檢查。最后，實(shí)驗(yàn)室管理部門要定期組織實(shí)驗(yàn)人員開展實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)和應(yīng)急預(yù)演，使其具備必要的自我保護(hù)、應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

2. 建設(shè)實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)

結(jié)合信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室智能化管理系統(tǒng)建設(shè)，在不增加人力成本的前提下，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室可控的24小時(shí)預(yù)約開放[3]。該系統(tǒng)是一個(gè)軟件與硬件相結(jié)合的綜合管理系統(tǒng)，硬件部分主要包括：(1)門禁系統(tǒng)。主要功能是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室房門的自動(dòng)開關(guān)，可采用校園一卡通作為門禁系統(tǒng)的“鑰匙”，同時(shí)可設(shè)置密碼校驗(yàn)，以防止他人冒用遺失卡進(jìn)入。(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備控制系統(tǒng)。因現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒(méi)有預(yù)制現(xiàn)成的集成接口，可采用控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的集中控制。(3)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。這一模塊的主要作用是輔助實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)管理和提高實(shí)驗(yàn)室安全保障，該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有人活動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并錄像，自動(dòng)分析識(shí)別非正常情況并發(fā)出警報(bào)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過(guò)程中，當(dāng)管理者通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)者操作不規(guī)范或者出現(xiàn)意外情況時(shí)，可通過(guò)語(yǔ)音通信系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行對(duì)話，給予指導(dǎo)或及時(shí)制止；也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出指令，控制設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電源控制[4]。

此外，智能化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)還包括實(shí)驗(yàn)室管理軟件平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)等。其中基礎(chǔ)管理平臺(tái)主要包含用戶管理模塊和資源管理模塊，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放管理、實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍管理、儀器設(shè)備管理、網(wǎng)上辦公等基本功能。數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)主要包含實(shí)驗(yàn)室開放管理模塊和物聯(lián)管理模塊，主要由服務(wù)管理軟件、智能數(shù)據(jù)采集終端機(jī)、門禁控制器及電鎖組成[5]。

3. 建立基于移動(dòng)終端的智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)

由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能終端的發(fā)展與普及，可以同時(shí)設(shè)計(jì)基于移動(dòng)終端的智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即開發(fā)手機(jī)APP。與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控相比，該系統(tǒng)克服了時(shí)間和地點(diǎn)的局限，提高了視頻監(jiān)控的靈活性。實(shí)驗(yàn)室管理人員隨時(shí)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，用手機(jī)APP監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備情況，通過(guò)移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)攝像頭全方位監(jiān)控，從而提高實(shí)驗(yàn)室安全管理的實(shí)時(shí)性、遠(yuǎn)程性，提高智能化水平，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室安全及規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作具有一定的實(shí)際意義[6]。

四川大學(xué)紡織學(xué)科在借鑒學(xué)?！半p創(chuàng)”平臺(tái)全天候?qū)嶒?yàn)室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為及時(shí)滿足學(xué)生競(jìng)賽及“雙創(chuàng)”訓(xùn)練對(duì)實(shí)驗(yàn)室開放日益增長(zhǎng)的需求，在學(xué)校新校區(qū)針對(duì)服裝專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了管理硬件升級(jí)及改建，基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室開放管理智能化，在未增加人工成本的前提下基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室按需開放，有效解決了學(xué)生的個(gè)體化實(shí)驗(yàn)需求問(wèn)題。

二、 推出大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備共享平臺(tái)與機(jī)制，進(jìn)一步提高資源使用率

1. 高校大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備開放共享存在的問(wèn)題

目前，高校的大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備大多是安置在二級(jí)院(系)或?qū)嶒?yàn)中心，設(shè)備管理人員及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)由各部門自行負(fù)責(zé)；學(xué)校對(duì)大型儀器設(shè)備的使用機(jī)時(shí)沒(méi)有硬性規(guī)定，加之大型儀器設(shè)備的應(yīng)用較有針對(duì)性，大型儀器設(shè)備通常使用率不高；因儀器所屬權(quán)歸屬較具體，一定區(qū)域甚至同一單位內(nèi)部都存在重復(fù)購(gòu)置，造成資源浪費(fèi)。目前大型儀器設(shè)備開放共享的常見(jiàn)模式也存在一些問(wèn)題，因大型儀器設(shè)備通常建設(shè)投入較多，較為精密，其操作及維護(hù)要求更高，一般僅安排少數(shù)專人對(duì)其進(jìn)行專門管理和維護(hù)。因此需要擴(kuò)大儀器使用培訓(xùn)面，使得更多人具備操作和維護(hù)的技能，以加大大型儀器設(shè)備的開放使用面。此外，預(yù)約時(shí)間和使用儀器的實(shí)時(shí)性無(wú)法確定，一方面預(yù)約實(shí)驗(yàn)的對(duì)象儀器設(shè)備運(yùn)行情況存有突發(fā)情況的可能，設(shè)備管理人和使用人也可能無(wú)法履行預(yù)約；另一方面普通用戶可能對(duì)具體儀器設(shè)備使用條件、樣品準(zhǔn)備等情況認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致預(yù)約時(shí)段無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試。另外，通常校外人員共享儀器設(shè)備會(huì)受到更多的限制[7]。

2. 落實(shí)大型儀器設(shè)備共享機(jī)制的基礎(chǔ)

為了提高資源利用效率、支撐教學(xué)科研、服務(wù)科技創(chuàng)新，鼓勵(lì)高校、科研院所實(shí)驗(yàn)室中的科學(xué)儀器、大型科學(xué)裝置向社會(huì)開放，特別是面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、高新技術(shù)企業(yè)開放共享。大型儀器共享機(jī)制的建立需要落實(shí)兩個(gè)基礎(chǔ)。首先需要落實(shí)管理制度，打破壁壘，建立設(shè)備共享實(shí)體平臺(tái)，明確各個(gè)主體和參與者的責(zé)權(quán)利，形成長(zhǎng)效機(jī)制。制度建設(shè)包括出臺(tái)單位開放共享制度，健全分級(jí)管理體制、考核制度、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)及程序完備。就目前國(guó)內(nèi)先行開放大型實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備共享的高校有關(guān)制度建設(shè)情況來(lái)看，通常是明確由學(xué)校、學(xué)院、實(shí)驗(yàn)室分級(jí)管理，由學(xué)校集中資源，完成統(tǒng)籌和頂層設(shè)計(jì)，校院共同就人員、用房、獎(jiǎng)酬、年度考核等制定辦法，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)管；實(shí)驗(yàn)室是開放共享的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和主體，分管大型儀器開放共享專項(xiàng)工作，負(fù)責(zé)儀器設(shè)備的日常維護(hù)，由專業(yè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍提供專門服務(wù)。其次開放儀器設(shè)備共享需要有智能化管理平臺(tái)的支撐，在技術(shù)上保障管理，便利地實(shí)現(xiàn)面向用戶的儀器共享。高校的設(shè)備共享平臺(tái)不僅需要校級(jí)平臺(tái)、院級(jí)平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)等多個(gè)實(shí)體平臺(tái)聯(lián)通集成，還需要包括設(shè)備管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、研究生管理系統(tǒng)、科研項(xiàng)目管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等相關(guān)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限。同時(shí)還包括虛擬平臺(tái)資源的重新整合與開放，如基于Web和移動(dòng)設(shè)備的系統(tǒng)訪問(wèn)端，便于用戶使用；有良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于操作管理。最終要求共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)功能完善，閉環(huán)式管理，并能與國(guó)家有關(guān)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)良好對(duì)接互聯(lián)，如高等學(xué)校公共服務(wù)體系中的高等學(xué)校儀器設(shè)備和優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)和科技部國(guó)家網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)等[8]。

基于“共享”理念的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備共享平臺(tái)，是在云技術(shù)等新技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展和支撐下得以發(fā)展推行的。實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)可以突破現(xiàn)實(shí)中的限制條件，通過(guò)各種智能終端獲取相關(guān)學(xué)科教學(xué)與研究大數(shù)據(jù)的專業(yè)化服務(wù)，隨時(shí)隨地滿足師生教學(xué)、科研需求，其全新的模式和便捷的體驗(yàn)進(jìn)一步推進(jìn)了實(shí)驗(yàn)資源共享的理念。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)目前主要實(shí)現(xiàn)了資源整合，與實(shí)體平臺(tái)對(duì)接后實(shí)現(xiàn)資源共享，方便用戶與服務(wù)的對(duì)接，以及管理者進(jìn)行管理及操作。

四川大學(xué)在幾年之前就探索構(gòu)建了大型儀器虛擬共享平臺(tái)，基本能滿足校內(nèi)不同單位之間的測(cè)試需求。2018年學(xué)校設(shè)備處進(jìn)一步整合了有關(guān)大型儀器資源，規(guī)范了共享大型儀器設(shè)備有關(guān)管理及費(fèi)用收支辦法，形成長(zhǎng)效機(jī)制，鼓勵(lì)各單位分管的大型儀器設(shè)備加入共享平臺(tái)，使大型儀器設(shè)備進(jìn)一步擴(kuò)大了共享內(nèi)容及共享范圍。四川大學(xué)防織學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室大型儀器已加入該共享平臺(tái)，大型儀器由專人管理并提供服務(wù)，滿足有關(guān)用戶共享測(cè)試需求。

三、 探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)與虛擬技術(shù)的融合創(chuàng)新，推進(jìn)虛擬教學(xué)資源共享

目前，虛擬仿真作為一種信息化教育教學(xué)手段已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到較廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)，各級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)中心的專項(xiàng)建設(shè)開創(chuàng)了虛擬仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用的新局面。為加快推進(jìn)信息技術(shù)與高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合，不斷強(qiáng)化優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與應(yīng)用，教育部決定于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)[9]，將虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源利用互聯(lián)網(wǎng)面向全世界免費(fèi)共享，為世界實(shí)踐教學(xué)提供中國(guó)方案。這是在當(dāng)下“雙一流”建設(shè)的支撐和引領(lǐng)下，高等教育貫徹內(nèi)涵發(fā)展理念，切中教育改革核心，關(guān)注教學(xué)資源建設(shè)的又一重大舉措。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的主要目的及作用：一是“以虛代實(shí)”，替代具有高度危險(xiǎn)性或者實(shí)際操作不可及、不可逆的實(shí)驗(yàn)操作；二是“以虛補(bǔ)實(shí)”，作為必要的補(bǔ)充，以降低高成本、高消耗或者超大型實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練；三是“以虛驗(yàn)實(shí)”，代替基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)技能操作訓(xùn)練。這也是順應(yīng)信息技術(shù)革命帶來(lái)的教育革命，教育載體和手段更加多元化，使其在“互聯(lián)網(wǎng)+”基礎(chǔ)之上具有了“共享”的特征，其共享理念體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源在互聯(lián)網(wǎng)上共享，可以直接在線做實(shí)驗(yàn)，完全公開、完全免費(fèi)，向世界實(shí)踐教學(xué)貢獻(xiàn)中國(guó)方案。由“互聯(lián)網(wǎng)+虛擬信息技術(shù)”實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的廣泛共享，不但解決了學(xué)生不斷提高的實(shí)踐教學(xué)需求和各種條件匱乏的矛盾，還將極大地避免實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)建設(shè)和利用率低的問(wèn)題。虛擬技術(shù)的沉浸式、交互式等顯著特點(diǎn)，是實(shí)行互動(dòng)式、研討式教學(xué)，倡導(dǎo)自主式、合作式、探究式學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)，對(duì)于強(qiáng)調(diào)以自主學(xué)習(xí)為主導(dǎo)、以學(xué)生為中心的教育教學(xué)理念，完成自主學(xué)習(xí)過(guò)程具有明顯成效。

四、 結(jié)語(yǔ)

在信息技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，高等教育的教學(xué)方式和手段更加多元化、智能化，實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)踐教學(xué)的基本載體，其智能化建設(shè)與發(fā)展勢(shì)在必行。四川大學(xué)紡織學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室已在“智慧”實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面進(jìn)行了一系列積極探索和實(shí)踐，下一步將重點(diǎn)推進(jìn)以下幾個(gè)方面的工作：(1)試點(diǎn)成功的智能化實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)將進(jìn)行拓展，力爭(zhēng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室全覆蓋、全改造，使專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在智能管理硬件支撐下實(shí)現(xiàn)安全有序管理，以及對(duì)學(xué)生時(shí)間、空間上的自主全開放；(2)進(jìn)一步完善智能化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，與校級(jí)實(shí)驗(yàn)室綜合管理虛擬平臺(tái)兼容，對(duì)實(shí)驗(yàn)室有關(guān)工作數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)便捷的統(tǒng)計(jì)和共享，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室綜合管理的信息化、智能化；(3)進(jìn)一步加大儀器設(shè)備共享，融入儀器設(shè)備共享平臺(tái)，提高設(shè)備使用率，這對(duì)于盤活高校實(shí)驗(yàn)資源，提高資源利用率和創(chuàng)新成果產(chǎn)出率也有幫助；(4)抓住專業(yè)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)的核心目標(biāo)及迫切需求，在“能實(shí)不虛”的基本原則下，盡早開發(fā)出一系列優(yōu)秀的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，以補(bǔ)充原本實(shí)踐教學(xué)資源的不足；(5)建設(shè)并開放虛擬實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)，利用互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)大虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的受益范圍，實(shí)現(xiàn)合作與共享。