譚海軍

摘 ? 要：物聯(lián)網(wǎng)技術在高校實驗室的應用日趨成熟，實驗室開放建設的需求也更為迫切。信息技術的成熟為實驗室開放建設的科學化、規(guī)范化提供技術保障。文章從實驗室建設和管理中存在的問題、實驗室開放建設的條件準備、物聯(lián)網(wǎng)技術應用于開放實驗室的實踐案例和成效分析等方面進行闡述。開放實驗室的建設為教學改革創(chuàng)造了條件，同時也提升了實驗室管理的效能。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);開放實驗室;實驗室管理

中圖分類號：TP315 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2020）13-0085-03

一、引言

近年來，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術在高等學校的不斷深入應用為學校教育教學帶來了深刻變革，數(shù)字校園、智慧校園建設取得了突破性進展。長江師范學院實驗室建設過程中，以“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念為指導，按照“智慧感知、服務教學、開放共享、科學決策”原則，以物聯(lián)網(wǎng)技術應用為基礎，以實驗室管理改革為重點，以實驗室開放共享為目的，通過實驗室開放管理平臺、實驗室信息化綜合管理系統(tǒng)和智慧門禁系統(tǒng)建設，實現(xiàn)了信息技術對實驗室管理的支撐，促進了學校教育教學改革和發(fā)展。

二、實驗室建設和管理中存在的問題

以長江師范學院為例，學校在實驗室建設和運行中發(fā)現(xiàn)，當前的實驗室管理過程存在如下問題：實驗室建設各自為政;實驗教學定時、定點、定內容、定輔導教師，個性化程度低;學生自主發(fā)展和實踐鍛煉的實踐、空間和資源有限;實驗教學質量評價機制不健全，不能有效調動師生的積極性。這些問題嚴重制約實踐教學體系和創(chuàng)新教育體系建設。結合學校信息化工作開展和以上問題的實際，學校在《長江師范學院事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出“大力實施信息化戰(zhàn)略，加快教育現(xiàn)代化進程”，部署了“優(yōu)化信息化環(huán)境”、“推動教學模式創(chuàng)新”、“實現(xiàn)管理信息化”等3項重大工程，著力推進教育資源和教學環(huán)境信息化建設、信息技術與教育教學深度融合、治理體系現(xiàn)代化與信息服務能力同步提升。在這樣的背景下，打破實驗室建設、管理、使用壁壘，打造基于信息化環(huán)境的開放實驗室，是建設高水平應用型大學的必然要求，也是培養(yǎng)高素質應用型人才，提高學生實踐動手能力、科學研究能力和創(chuàng)新能力的客觀需要。

三、建設實驗室開放管理平臺可行性分析

1.體制機制保障

為保證實驗室開放建設工作的開展，在學校網(wǎng)絡安全和信息化領導小組的統(tǒng)一領導下，教務處、資產管理中心、信息化辦公室、各二級學校實驗中心各司其職，分工協(xié)作，明確責任，對項目中提出的各項任務、重大決策與總體部署進行落實。通過開展實驗室開放平臺建設調研，定期召開建設工作會，探索實驗室開放平臺建設機制與應用模式，統(tǒng)籌協(xié)調實驗室開放平臺建設實施，開展實驗室開放宣傳普及與人員培訓。

2.實驗室開放建設經(jīng)費保障

依托學校智慧校園建設的經(jīng)費投入，采取自籌、合作、項目申報等形式獲取各級財政支持，按照邊建邊受益、分步實施的原則投入。形成良性的、循序漸進的資金投入機制，實驗室開放建設持續(xù)穩(wěn)定。

3.實驗室開放平臺政策保障

建立校級領導研究實驗室開放共享管理工作機制，確保實驗室開放建設的規(guī)范運行。編制《長江師范學院實驗室共享管理平臺項目實施方案》，出臺《長江師范學院貴重儀器設備管理辦法》《長江師范學院儀器設備管理使用規(guī)程》《長江師范學院信息化數(shù)據(jù)管理辦法》《長江師范學院信息化項目管理辦法》等規(guī)章制度。為提高實驗室開放建設使用成效，教務處、信息化辦公室、各二級學院對教師、學生、試驗室管理人員開展培訓。

四、實驗室開放平臺架構

1.實驗室開放平臺架構

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的實驗室開放平臺搭建，需對實驗室人員、儀器設備、環(huán)境設施等有效感知識別，將視頻監(jiān)控、圖像識別、人臉識別、門禁系統(tǒng)、傳感器采集、電源控制、無線網(wǎng)絡傳輸、RFID射頻技術、實驗管理等技術融合應用，實現(xiàn)考勤簽到、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控和遠程控制于一體的實驗室開放平臺。實驗室開放平臺架構主要由實驗室監(jiān)控系統(tǒng)、實驗室門禁系統(tǒng)、實驗設備在線預約系統(tǒng)、實驗設備綜合管理系統(tǒng)、實驗課程綜合管理與分析系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

（1）實驗室監(jiān)控系統(tǒng)

實驗室監(jiān)控系統(tǒng)由視頻攝像頭、紅外傳感器、GIS定位等組成，負責采集實驗室場地視頻數(shù)據(jù)，實時對實驗室監(jiān)控、錄像、視頻動態(tài)感知、網(wǎng)絡聯(lián)動、存儲、備份、畫面分組等。是實驗室安全監(jiān)控、采集、存儲重要保障，實現(xiàn)實驗室安全預警。

（2）實驗室門禁系統(tǒng)

實驗室門禁系統(tǒng)充分融合學校統(tǒng)一身份認證，拓展校園卡（碼）功能，運用IC卡射頻、人臉識別、指紋密碼、智能門禁終端、門禁控制器等，實現(xiàn)實驗室人員進出權限控制的有效管理。門禁系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)有效結合實現(xiàn)實時對實驗設備電源開啟關閉和實驗室視頻監(jiān)視，驗證并保存記錄實驗室人員進出情況、實驗室內部設備操作過程。

（3）實驗設備在線預約系統(tǒng)

實驗設備在線預約系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守實驗設備在線預約和管理。包括用戶管理、權限管理、儀器管理和各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，對實驗室的儀器進行授權使用，對實際運行數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)控和分析;管理者可通過統(tǒng)一身份驗證進行成員管理、在線預約管理、授權管理、送樣審批管理等管理工作。

（4）實驗設備綜合管理系統(tǒng)

實驗設備綜合管理系統(tǒng)實現(xiàn)實驗儀器相關基礎信息維護、授權維護、授權時段、預約規(guī)則定義、收費管理和成果與績效的管理等。包括儀器管理、儀器計費管理、成果管理和績效考核。

（5）實驗課程綜合管理與分析系統(tǒng)

實驗課程綜合管理與分析系統(tǒng)實現(xiàn)對實驗儀器設備使用人員的基本使用規(guī)范的控制，監(jiān)控實驗過程，查詢儀器存放位置，保證儀器設備使用安全。包括用戶授權與經(jīng)費、培訓、預約等多方面進行關聯(lián)，系統(tǒng)管理員實現(xiàn)對貴重儀器的實時監(jiān)控，整合儀器信息與儀器分布地理信息，通過GIS地理監(jiān)控程序在網(wǎng)頁瀏覽器上對儀器所在樓宇的地理信息進行直觀展現(xiàn)，項目成果與儀器的使用同步關聯(lián)，實時匯總績效考核信息與結果，自動生成儀器使用情況表等功能。