李 霖

山西工程科技職業(yè)大學(xué)

0 引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”為智慧校園建設(shè)提供了發(fā)展契機(jī)，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園”模式能更好地展現(xiàn)空間形態(tài)、結(jié)構(gòu)形態(tài)。在智慧校園背景下，學(xué)校更加注重信息化實驗室的構(gòu)建，加強(qiáng)對新一代信息技術(shù)的引進(jìn)，加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，切實為學(xué)生營造信息化實訓(xùn)操作環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力。

1 智慧校園實驗室構(gòu)建的相關(guān)問題

在實驗室建設(shè)上，學(xué)校搭建無線基礎(chǔ)設(shè)施，為學(xué)生提供高寬帶端口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接入。基于“智慧校園”的實驗管理裝置構(gòu)建，可進(jìn)一步創(chuàng)新建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)，借助5G和無線網(wǎng)技術(shù)，基于門禁系統(tǒng)、電源控制模塊等設(shè)備，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)，實現(xiàn)集中化管理。依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化門禁、電源控制模塊建設(shè)，進(jìn)而優(yōu)化控制。終端控制模塊則是以單機(jī)主控模塊技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)為主，并聯(lián)合應(yīng)用WLAN技術(shù)，提高各類信息數(shù)據(jù)的傳輸時效，保證各項設(shè)備裝置的應(yīng)用擴(kuò)展性。智慧校園下的實驗室建設(shè)保留了實驗室資源數(shù)據(jù)，有針對性地對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理和分類，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和管理。

2 智慧校園下的信息化實驗室構(gòu)建要點

2.1 設(shè)置無線通信模塊

作為智慧校園信息化實驗室構(gòu)建的重要內(nèi)容，無線通信模塊承擔(dān)數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)傳輸工作，校園WiFi實現(xiàn)全面覆蓋，并對其進(jìn)行強(qiáng)化和創(chuàng)新建設(shè)，實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)高效傳輸和管理，并將網(wǎng)絡(luò)通信模塊連接在主控模塊MCU上。在整個網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新建設(shè)過程中，加設(shè)外置天線，主要負(fù)責(zé)信號發(fā)射工作；設(shè)置ZigBee模塊，進(jìn)一步優(yōu)化實驗室門禁管理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息化控制目標(biāo)；將GPS技術(shù)引入服務(wù)器管理中，通過定位實時把控服務(wù)器運行狀態(tài)，強(qiáng)化對服務(wù)器的管理，從根本上提升了服務(wù)器的安全管理水平。

2.2 裝置硬件結(jié)構(gòu)和功能

裝置硬件結(jié)構(gòu)和功能主要體現(xiàn)在實驗室門結(jié)構(gòu)設(shè)計上，在具體設(shè)計過程中，基于智慧校園建設(shè)，加強(qiáng)對供電問題的考量，采取交流電供電方式，并加設(shè)蓄電池進(jìn)行供電。此類裝置結(jié)構(gòu)主要以無線傳輸模塊和天線模塊為主，以滿足日常通信需求。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，實現(xiàn)同服務(wù)器之間的互聯(lián)效果，更好地把控服務(wù)器時間、保證信息的準(zhǔn)確性。同時，在指紋識別模塊設(shè)計上進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，若裝置出現(xiàn)問題、無法啟動門禁系統(tǒng)，則可借助指紋完成啟動操作。

2.3 裝置軟件設(shè)計

裝置軟件是智慧校園信息化實驗室設(shè)計的關(guān)鍵?；诮處煹慕虒W(xué)及科研工作和學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，優(yōu)化系統(tǒng)管理，學(xué)生借助移動客戶端登錄平臺系統(tǒng)，可隨時對個人信息進(jìn)行修改，支持對上課時間、相關(guān)課程信息等的查詢；教師通過實驗室管理平臺實現(xiàn)對實驗資源的高效整合，并將相關(guān)文件上傳進(jìn)行共享，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)機(jī)會，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，為其更好地開展科研活動提供支撐。實驗室管理人員通過信息化技術(shù)，可以全面掌握當(dāng)前的實驗室使用情況，并根據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)信息制作數(shù)據(jù)表。

2.4 智慧校園信息化實驗室的安全管理

在學(xué)校信息化實驗室建設(shè)過程中，要積極與時俱進(jìn)，定期組織開展實驗安全培訓(xùn)教育，建立科學(xué)、合理的安全教育管理機(jī)制，基于多方面進(jìn)行統(tǒng)籌和規(guī)劃、科學(xué)部署，加強(qiáng)對安全隱患的綜合治理，最大程度地保障信息化實驗室的安全應(yīng)用效果。同時，要注重對實驗化學(xué)試劑、危險品等的安全管理，建立健全完善的安全保證體系和防控設(shè)施，提高對防控設(shè)施建設(shè)的重視程度，更好地為信息化實驗室管理系統(tǒng)應(yīng)用夯實基礎(chǔ)。為達(dá)到信息化實驗室的安全管理增效，院校要加強(qiáng)內(nèi)部組織架構(gòu)的構(gòu)建，明確分工，保證安全管理效果。

3 智慧實驗室系統(tǒng)架構(gòu)模型搭建

智慧實驗室的搭建主要是基于智慧校園理念，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)，與實驗室建設(shè)相融合，進(jìn)而提高實驗室信息化技術(shù)水平，提高教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，實現(xiàn)對相關(guān)儀器設(shè)備的智能化管理和控制。在實驗室整個系統(tǒng)框架搭建下，對教學(xué)過程進(jìn)行可視化記錄，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)信息資源的共享和整合，為師生提供一體化的實驗室學(xué)習(xí)模式，并在系統(tǒng)平臺動態(tài)化管理過程中實現(xiàn)信息技術(shù)與智能化設(shè)備的融合。

3.1 信息化實驗室系統(tǒng)的軟件搭建

在現(xiàn)代教育理念指導(dǎo)下，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建能夠感知的物理環(huán)境，保證實驗操作互動效果，營造開放、共享的實驗信息服務(wù)平臺，在智能化、信息化技術(shù)支持下，更好地實現(xiàn)實驗室的自動化管理，保證實驗教學(xué)的交互效果，更好地評價實驗教學(xué)成效，加強(qiáng)實驗操作指導(dǎo)。信息化實驗室搭建的軟件具體包括以下方面。

（1）感知層。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能感應(yīng)技術(shù)的支持下，借助射頻標(biāo)簽、傳感器等自動標(biāo)識，實時獲取監(jiān)測信息，實時采集實驗室環(huán)境、設(shè)備信息等；信息化實驗室設(shè)備感知層設(shè)備包括門禁系統(tǒng)、多媒體設(shè)備、攝像頭、新風(fēng)系統(tǒng)等，優(yōu)化了實驗室環(huán)境條件，設(shè)置高頻RFID設(shè)備，實現(xiàn)門禁管理目標(biāo)。同時，增設(shè)刷卡考勤、無感知考勤設(shè)備，對教學(xué)過程進(jìn)行智能錄播，對實驗教學(xué)全過程進(jìn)行采集，保證了實驗室的安全監(jiān)控。基于RFID的感知方法如圖1所示。

圖1 基于RFID的感知方法

（2）網(wǎng)絡(luò)層。實現(xiàn)了人與人、設(shè)備和設(shè)備之間互聯(lián)互通目標(biāo)，基于智慧校園理念，保證硬件設(shè)備、軟件平臺等基礎(chǔ)設(shè)施的信息傳輸效果，為師生提供安全、有序的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有效提升教學(xué)效果；同時，網(wǎng)絡(luò)層提供了有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用途徑，保證了網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)性，進(jìn)一步優(yōu)化了信息空間和物理空間的聯(lián)通效果。

3.2 信息化實驗室系統(tǒng)的功能模塊建設(shè)

（1）實驗室教學(xué)管理模塊。借助智能化排課系統(tǒng)進(jìn)行課程設(shè)置，管理人員依據(jù)實驗內(nèi)容、相關(guān)儀器設(shè)備制作實驗課表，提高了其工作效率，也促使師生能更好地掌握實驗教學(xué)時間。同時，將教學(xué)管理系統(tǒng)與門禁管理系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)了與校園一卡通的對接，科學(xué)地對實驗批次進(jìn)行劃分，智能化地安排考勤簽到，對實驗過程進(jìn)行實時跟蹤，切實強(qiáng)化實驗管理效果。

（2）信息化實驗室開放管理模塊。尊重學(xué)生的主體地位，加強(qiáng)對實驗室不同資源的高效整合，以更加開放的時間和空間形式呈現(xiàn)在師生面前，為師生實驗操作提供了優(yōu)越的實驗條件，彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式的弊端，提高了學(xué)生參與實驗操作學(xué)習(xí)的積極性。信息化實驗室的開放管理遵循大型儀器開放原則、實驗項目開放原則，注重培訓(xùn)管理和實驗過程管理，同時，注重耗材管理。

（3）高清視頻示教系統(tǒng)模塊。由于實驗現(xiàn)場條件受限，觀摩人數(shù)諸多，為保證學(xué)生學(xué)習(xí)效果，需要借助高清視頻示教系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，以提升學(xué)生現(xiàn)場觀看效果。示教系統(tǒng)包含實操視頻的錄制、直播視頻、自主學(xué)習(xí)等功能，能完整地記錄示教過程，將教學(xué)錄像上傳到資源平臺后，學(xué)生可自主進(jìn)行學(xué)習(xí)，畫面更加直觀，實時記錄現(xiàn)場操作情境，交互效果較強(qiáng)，同時，支持學(xué)生在線上傳視頻，更利于教師掌握實驗教學(xué)反饋。

4 結(jié)束語

在智慧校園建設(shè)理念驅(qū)動下，不斷優(yōu)化和改進(jìn)實驗室信息化網(wǎng)絡(luò)平臺，大大提升信息化、智慧化水平，實現(xiàn)對儀器設(shè)備、人力資源的配置和整合，并進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和管理，加強(qiáng)精細(xì)化管理，驅(qū)動管理模式朝標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，確保在新一代信息技術(shù)支持下，保證信息資源共享和互動效果，最終提升高職教學(xué)質(zhì)量，為社會培養(yǎng)高質(zhì)量人才。