李全剛

摘 要：應(yīng)用型本科院校的智慧實驗室建設(shè)，能夠為學(xué)生參與教學(xué)科研提供支持，更好地促進專業(yè)人才的培養(yǎng)。隨著教學(xué)改革的不斷推進，應(yīng)用型本科院校的實驗室建設(shè)已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。但是，在實際的建設(shè)過程中，目前還存在很多不足之處。本文研究了本科院校的智慧實驗室建設(shè)現(xiàn)狀，指出其發(fā)展的不足之處，并提出具體的改進建議，以便更好地促進應(yīng)用型本科院校智慧實驗室建設(shè)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校;智慧實驗室;建設(shè)

中圖分類號：G642;TN0-4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0015-03

Absrtact： The construction of smart laboratories in applied undergraduate colleges can provide support for students to participate in teaching and research， and better promote the cultivation of professional talents. With the continuous advancement of teaching reforms， laboratory construction in applied undergraduate colleges has received widespread attention. However， there are still many shortcomings in the actual construction process. This paper studied the status quo of the construction of smart laboratories in undergraduate colleges， pointed out the shortcomings of its development， and proposed specific suggestions for improvement， in order to better promote the construction of smart laboratories in applied undergraduate colleges.

Keywords： applied undergraduate college;smart laboratory;construction

隨著我國教學(xué)改革的不斷推進，應(yīng)用型本科院校在培養(yǎng)人才時更加注重以能力培養(yǎng)為中心，做到理論與實踐并重，并積極開展相關(guān)的實驗教學(xué)活動，旨在通過相關(guān)實踐教學(xué)，提高學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力，促進學(xué)生職業(yè)能力和就業(yè)能力的穩(wěn)步提升。當(dāng)前，在教學(xué)改革過程中，教育部頒布多項政策，支持本科普通院校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)變，指出要確立高校應(yīng)用型的類型定位和人才培養(yǎng)的職責(zé)使命，強化實驗實訓(xùn)活動，有效地提高學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力。隨著智慧校園建設(shè)進程的不斷推進，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)信息技術(shù)為實驗室的發(fā)展提供有效的支持[1-2]，使得智慧實驗室的建設(shè)受到廣泛關(guān)注。

1 應(yīng)用型本科院校實驗室建設(shè)現(xiàn)狀

隨著國家對應(yīng)用型本科院校實驗室建設(shè)的重視程度不斷提高，應(yīng)用型本科院校的實驗室建設(shè)已經(jīng)取得了很大的進步，其實驗室規(guī)劃和設(shè)施設(shè)備都取得了較好的發(fā)展，但是在具體實踐中還存在一些不足之處，影響實驗室效果的進一步發(fā)揮。

1.1 沒有完善的實驗室管理制度

當(dāng)前，應(yīng)用型本科院校實驗室建設(shè)缺乏完善的實驗室管理制度。大部分應(yīng)用型本科院校順應(yīng)政策進行轉(zhuǎn)型，但是由于轉(zhuǎn)型時間較短，其在實驗室的投入建設(shè)上還存在很大的不足之處。很多實驗室依據(jù)原有的傳統(tǒng)實驗室進行改造，實驗室建設(shè)標準等并沒有進行規(guī)范。

1.2 缺少專門的實驗室管理人員

現(xiàn)階段，實驗室管理還存在很多不規(guī)范現(xiàn)象。隨著國家對應(yīng)用型本科院校的重視程度不斷提高，本科院校的人才培養(yǎng)都重視實驗實踐教學(xué)。但是，在當(dāng)前的實驗室管理中，專業(yè)的實驗室管理人員缺少，實驗教師的任務(wù)繁重，很難實現(xiàn)對實驗室的精細化管理，在很大程度上會造成相關(guān)工作的不規(guī)范。教師在教學(xué)時忽視實驗設(shè)計，不能夠?qū)嶒炘O(shè)計進行控制，造成實驗教學(xué)方式不合理等現(xiàn)象，一定程度上造成了實驗資源的浪費。隨著應(yīng)用型本科院校的不斷擴招，參與實驗的學(xué)生人數(shù)越來越多，而原有的單一實驗室資源緊缺，實驗室建設(shè)投入較少，采購的實驗設(shè)備質(zhì)量不高，也限制了實驗室效果的發(fā)揮。

1.3 實驗室的智慧化管理方式落后

當(dāng)前，實驗室建設(shè)并不能與智慧校園建設(shè)相結(jié)合，不能夠體現(xiàn)信息化與智慧化在實驗室建設(shè)中的優(yōu)勢。相關(guān)儀器設(shè)備分散在各個實驗室，雖然有專門人員進行管理，但是沒有建立智慧化的實驗統(tǒng)一管理平臺，不能對設(shè)備進行及時定位與歸檔。實驗室的室內(nèi)照明和設(shè)備供電大都依靠人力進行管理。部分實驗室使用期間會產(chǎn)生有毒氣體和顆粒物等，但是由于缺乏相關(guān)的預(yù)警報警機制，其不能夠?qū)崿F(xiàn)有效的監(jiān)督與協(xié)調(diào)。

2 智慧實驗室概述

2.1 智慧實驗室概念

智慧實驗室主要衍生于智慧地球這一概念，國際商業(yè)機器公司（IBM）首席執(zhí)行官彭明盛于2008年首次提出智慧地球這一理念，他認為人工智能技術(shù)正應(yīng)用到生活的各個方面，如智慧醫(yī)療、智慧交通、智慧電力、智慧食品、智慧貨幣、智慧零售業(yè)、智慧基礎(chǔ)設(shè)施甚至智慧城市，這使地球變得越來越智能化。目前，智慧地球的概念已經(jīng)衍生出多種形式，包括智慧教育、智慧校園等，智慧校園已經(jīng)被廣泛提出，包括智慧教學(xué)、智慧辦公、智慧節(jié)能等。近年來，智慧校園建設(shè)已經(jīng)取得巨大的進步，智慧實驗室建設(shè)也將基于智慧校園平臺得到更好的發(fā)展。在實驗室建設(shè)過程中，人們要將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云計算等移動信息技術(shù)結(jié)合，有效實現(xiàn)實驗室的物理設(shè)備、信息設(shè)備以及操作流程等的智能化管理，形成良好的實驗室氛圍，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效果，同時提升其團隊協(xié)作能力，促進其綜合素質(zhì)的全面提高，更好地發(fā)揮人才培養(yǎng)優(yōu)勢。智慧實驗室建設(shè)要與新興信息技術(shù)和現(xiàn)代教育理念緊密結(jié)合，以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為基礎(chǔ)，構(gòu)建開放、互動、共享的綜合信息平臺，實現(xiàn)更好的管理與監(jiān)控功能，促進信息的傳輸、交互與評價，為學(xué)生營造良好的實驗室氛圍[3]。

2.2 智慧實驗室建設(shè)要點

2.2.1 依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的智能化管理。智慧實驗室建設(shè)要以物聯(lián)網(wǎng)為核心進行信息的捕捉與獲取，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)的追蹤與管理。實驗室要安裝智能化設(shè)備，包括監(jiān)控攝像機、智能化門禁系統(tǒng)以及智能化節(jié)能系統(tǒng)等，及時掌握實驗室教學(xué)過程中產(chǎn)生的各種信息。

2.2.2 以互聯(lián)網(wǎng)為核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。智慧實驗室建設(shè)要有效地與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合，及時傳遞與轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)信息。同時，要利用有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、藍牙等技術(shù)促進各種信息互動與溝通，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的資源共享和實驗室建設(shè)的效益最大化。

2.2.3 充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)，有效地簡化了相關(guān)工作流程與工作環(huán)節(jié)。在進行智慧實驗室建設(shè)時，要充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對各種數(shù)據(jù)信息進行有效分類與匯總，找出其中可用的信息，提升實驗教學(xué)效果。

3 智慧實驗室的系統(tǒng)架構(gòu)

智慧實驗室要依據(jù)相關(guān)模塊理念進行設(shè)計，優(yōu)化基礎(chǔ)硬件設(shè)施和設(shè)備，與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)進行有效結(jié)合，從各個環(huán)節(jié)出發(fā)，不斷完善系統(tǒng)架構(gòu)。

3.1 設(shè)備感知層設(shè)計

進行實驗室系統(tǒng)構(gòu)架時，要做好設(shè)備的感知層設(shè)計。要利用二維條碼射頻標簽和攝像機等設(shè)備，進行實時監(jiān)控。實驗室設(shè)備感知層不僅包括門禁系統(tǒng)、多媒體設(shè)備、照明系統(tǒng)等，還包括煙霧監(jiān)控設(shè)備、有害氣體監(jiān)控設(shè)備、刷卡考勤設(shè)備等，有效地促進智慧實驗室的高效管理。

3.2 智能控制系統(tǒng)

智慧實驗室的核心在于智能控制，將實驗室系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有效結(jié)合，更好地執(zhí)行相關(guān)指令，實現(xiàn)對精準控制的智能化管理。智慧實驗室主要利用智能電源控制，完善智能中控系統(tǒng)，提高智能控制效果。

3.3 網(wǎng)絡(luò)層建設(shè)

在建設(shè)智慧實驗室時，要做好網(wǎng)絡(luò)層建設(shè)，包括有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等，為信息傳遞提供良好的傳輸介質(zhì)，促進信息空間與物理空間的有效結(jié)合。

3.4 服務(wù)層建設(shè)

在智慧實驗室的建設(shè)過程中，人們要結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，做好數(shù)據(jù)信息的共享。要做好服務(wù)層建設(shè)，包括身份認證和云存儲等，以更好地為用戶提供服務(wù)。要立足于專業(yè)建設(shè)特色，提供具有針對性的服務(wù)，幫助學(xué)生更好地參與實驗教學(xué)，促進現(xiàn)代教學(xué)效益的最大化。

4 智慧實驗室的構(gòu)建路徑

隨著智慧實驗室建設(shè)的興起，人們要對其構(gòu)建路徑進行探究，以改進實驗室管理手段，提升教學(xué)質(zhì)量。

4.1 建立實驗室綜合管理系統(tǒng)

智慧實驗室要進行規(guī)范化與信息化建設(shè)，構(gòu)建實驗室綜合管理系統(tǒng)，形成良好的管理體系。一是要重視實驗室教學(xué)管理，如考勤管理、調(diào)課管理、實驗設(shè)備管理等，完善相關(guān)人員職責(zé)。二是要建立準入機制，利用現(xiàn)有的智能化信息系統(tǒng)把實驗室門禁系統(tǒng)與校園卡對接，利用校園卡的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)實驗教學(xué)的智能管理。

4.2 建立實驗室資源共享系統(tǒng)

當(dāng)前，實驗教學(xué)穩(wěn)步開展，各大高校要建立實驗室資源共享系統(tǒng)，為實驗教學(xué)提供充分的支持。應(yīng)用型本科院校要堅持以學(xué)生為主體，不斷開發(fā)實驗室資源，采用開放的實驗管理模式，打破傳統(tǒng)的集中實驗教學(xué)模式，促進實驗室資源共享。具體來說，一是要不斷完善智慧實驗室系統(tǒng)功能，如智能預(yù)約、預(yù)約管理、實驗過程管理等，更好地服務(wù)開放性實驗室建設(shè);二是由專人對學(xué)生進行實驗教學(xué)操作培訓(xùn)，提高學(xué)生實驗操作的可行性;三是綜合利用各項智能化監(jiān)管系統(tǒng)，做好儀器設(shè)備管理和物資入庫盤點，做好信息采集和實時監(jiān)控，實行智能化管理。

4.3 建立視頻示教系統(tǒng)

目前，很多應(yīng)用型本科院校實驗室條件有限，學(xué)生人數(shù)較多，不能保證實驗教學(xué)質(zhì)量。智慧實驗室要構(gòu)建高清視頻示教系統(tǒng)，進行安全登記，詳細記錄實驗操作情況，做好示范視頻錄制，為學(xué)生自主參與實驗教學(xué)提供充足的資源。因此，智慧實驗室要配置和更新相關(guān)設(shè)備，以便對學(xué)生進行實驗教學(xué)演示，優(yōu)化實驗的各個環(huán)節(jié)，促進實驗教學(xué)的發(fā)展。在進行多媒體演示時，智慧實驗室可以實時監(jiān)控環(huán)境變化，提高管理的有效性與科學(xué)性。

5 結(jié)語

隨著智慧校園理念的推廣，智慧實驗室建設(shè)已經(jīng)成為一大趨勢。當(dāng)前，應(yīng)用型本科院校要重視智慧實驗室建設(shè)，將物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)有效結(jié)合，有效發(fā)揮智慧實驗室的作用，更好地推動我國應(yīng)用型本科院校人才的培養(yǎng)，促進現(xiàn)代教學(xué)的不斷發(fā)展。

參考文獻：

[1]賴程鵬.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧實驗室的研究與設(shè)計[D].保定：華北電力大學(xué)，2015.

[2]任忠先，魏國豐，辛宗生，等.應(yīng)用型本科創(chuàng)新實驗室的建設(shè)與研究[J].黑龍江教育（理論與實踐），2016（12）：18-19.

[3]施金鴻，莊志惠.新工科模式下高校實驗室建設(shè)與管理[J].中國高新科技，2019（10）：50-52.