摘 要：為解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在設(shè)備使用率低、管理混亂、重復(fù)建設(shè)、工作效率低下等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)。在該平臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)室管理員可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)，實(shí)驗(yàn)教師可以進(jìn)行線上排課、資源共享和成績(jī)?cè)u(píng)定，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選修學(xué)習(xí)和交流。平臺(tái)的運(yùn)行降低了實(shí)驗(yàn)室管理者的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了資源的有效整合和利用，提升了實(shí)驗(yàn)室共享程度和管理水平，為高校深化實(shí)驗(yàn)室改革、創(chuàng)新人才培養(yǎng)和應(yīng)用型本科院校建設(shè)提供了可復(fù)制的實(shí)踐途徑。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放；智慧實(shí)驗(yàn)室；在線指導(dǎo)；優(yōu)化排課流程

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2024）10-00-03

0 引 言

高校實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)和科研中扮演著至關(guān)重要的角色[1-2]。實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作和科學(xué)探索的場(chǎng)所，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力、科學(xué)研究素養(yǎng)和創(chuàng)新能力具有重要意義。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室也是科研人員進(jìn)行科學(xué)研究、驗(yàn)證理論和推動(dòng)學(xué)術(shù)進(jìn)步的重要平臺(tái)。因此，教育主管部門(mén)和各大高校對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)日益重視，實(shí)驗(yàn)室的種類(lèi)和規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室在管理等方面也暴露出一些問(wèn)題，如設(shè)備利用率低、實(shí)驗(yàn)室重復(fù)建設(shè)、共享開(kāi)放程度低、信息滯后、管理混亂、工作效率低下等[3-5]，嚴(yán)重阻礙了實(shí)驗(yàn)室的智能化和現(xiàn)代化建設(shè)。

為了解決這些問(wèn)題，智慧實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生。智慧實(shí)驗(yàn)室利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化手段對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理、監(jiān)控和優(yōu)化，以提高實(shí)驗(yàn)室的效率、靈活性和科學(xué)性[6-8]。智慧實(shí)驗(yàn)室的核心是建設(shè)一個(gè)全面的實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，該平臺(tái)集成了各種功能模塊，為實(shí)驗(yàn)室管理者、教師和學(xué)生提供便捷的服務(wù)。通過(guò)整合資源、優(yōu)化排課流程、提供在線指導(dǎo)和評(píng)估等方式，智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代化建設(shè)、人才培養(yǎng)提供有力支撐。

1 智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

目前我校國(guó)有資產(chǎn)管理處已經(jīng)建成了固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)。但是該系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單，僅具有資產(chǎn)登記與處置功能，缺乏實(shí)驗(yàn)室安全管理、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理等功能。因此，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，本智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)如下：

（1）融合固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的全過(guò)程管理，包含申報(bào)、采購(gòu)、登記、調(diào)撥、報(bào)修、折舊處理等功能；

（2）實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室、人員全過(guò)程管理，具體包含共享開(kāi)放，實(shí)驗(yàn)室預(yù)約，實(shí)時(shí)監(jiān)控，人員、班級(jí)更新等；

（3）實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過(guò)程管理，具體包含實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新、實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交與批改、實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理、數(shù)據(jù)分析等功能。

通過(guò)上述目標(biāo)，智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)能夠充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)資源，打破實(shí)驗(yàn)室間的界限，實(shí)現(xiàn)資源的整合與共享，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新與科研創(chuàng)新能力，提高實(shí)驗(yàn)室利用效率，促進(jìn)開(kāi)放式和系統(tǒng)化管理的目標(biāo)，為應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

2 智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)設(shè)計(jì)

智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集設(shè)備管理模塊、實(shí)驗(yàn)管理模塊、資源共享模塊、監(jiān)控模塊、用戶管理模塊于一體，平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)主要包含服務(wù)器、門(mén)禁系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備、電子課牌等終端，面向?qū)ο蟀＜?jí)超級(jí)管理員、院級(jí)管理員、教師以及學(xué)生。用戶可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)和手機(jī)APP登錄系統(tǒng)。

智慧實(shí)驗(yàn)平臺(tái)框架如圖1所示。

2.1 系統(tǒng)設(shè)置模塊

系統(tǒng)設(shè)置主要包括實(shí)驗(yàn)室配置設(shè)置（包含使用面積、成立時(shí)間、設(shè)備等）、學(xué)期設(shè)置、上課時(shí)間設(shè)置、運(yùn)行記錄設(shè)置、專(zhuān)業(yè)班級(jí)設(shè)置、校歷設(shè)置等。

2.2 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊主要包含設(shè)備申報(bào)和采購(gòu)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息管理、設(shè)備預(yù)約與借用、設(shè)備維護(hù)與報(bào)修等。其中，設(shè)備申報(bào)和采購(gòu)由學(xué)院教師、實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人根據(jù)課程和實(shí)驗(yàn)需要，進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)申報(bào)；實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息管理會(huì)記錄實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各種設(shè)備的基本信息，包括設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)、采購(gòu)日期、維護(hù)記錄等；設(shè)備預(yù)約與借用便于學(xué)生和教師通過(guò)平臺(tái)預(yù)約和借用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，避免時(shí)間沖突。教師和學(xué)生通過(guò)登錄系統(tǒng)，可以清楚了解設(shè)備的借用情況。實(shí)驗(yàn)室管理員可以通過(guò)系統(tǒng)記錄設(shè)備的維護(hù)情況，并及時(shí)響應(yīng)設(shè)備故障報(bào)修請(qǐng)求[9]。

2.3 用戶管理模塊

用戶管理模塊主要包含用戶身份認(rèn)證和用戶權(quán)限管理。管理員、教師、學(xué)生登錄系統(tǒng)需要輸入正確的賬號(hào)和密碼，通過(guò)輸入用戶名、驗(yàn)證密碼等方式對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證，確保賬戶的安全。另外，教師和學(xué)生可通過(guò)刷校園卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。最后，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的用戶角色（如超級(jí)管理員、院級(jí)管理員、教師、學(xué)生）設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限，保護(hù)敏感信息，確保數(shù)據(jù)安全。

2.4 實(shí)驗(yàn)管理模塊

實(shí)驗(yàn)管理模塊是平臺(tái)的核心，具體功能如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)管理模塊具有實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理功能，用于記錄實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的名稱(chēng)、內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)等信息，供教師和學(xué)生查詢(xún)和參考。該模塊具有排課功能，教師可以登錄系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室使用情況、自己授課和學(xué)生課程情況，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程手動(dòng)排課或?qū)肱耪n。手動(dòng)排課直觀明了，能夠清晰看到實(shí)驗(yàn)室占用情況。排課時(shí)課程可批量導(dǎo)入，適合批量排課。排課時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行教師、實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生沖突校驗(yàn)，保證排課時(shí)間不沖突。實(shí)驗(yàn)管理模塊還具有課表顯示功能，可顯示周課表、月課表和學(xué)期課表，并且可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室和教師進(jìn)行篩選查看。此外，實(shí)驗(yàn)管理模塊具有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與資料共享功能，教師可以上傳實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、課件等相關(guān)資料，學(xué)生可以在線查閱和下載。實(shí)驗(yàn)管理模塊也可以上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師可網(wǎng)上審閱，便于實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公，方便教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和反饋，提供個(gè)性化的指導(dǎo)和建議[10]。

2.5 資源共享模塊

資源共享模塊主要包含3方面內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)室設(shè)備共享、實(shí)驗(yàn)室空間共享以及教學(xué)資源共享。

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備共享是指實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的設(shè)備可以與其他實(shí)驗(yàn)室或教學(xué)單位進(jìn)行共享，提高設(shè)備利用率。

實(shí)驗(yàn)室空間共享是指實(shí)驗(yàn)室的空閑時(shí)間可以向其他教師和學(xué)生開(kāi)放，優(yōu)化資源利用率。

教學(xué)資源共享是指教師可以分享教學(xué)資料（視頻、文檔、圖形圖像等資源）和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)教學(xué)資源的分享和交流。

2.6 監(jiān)控管理模塊

實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題不容忽視，實(shí)驗(yàn)室管理員可以遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室，包括室內(nèi)環(huán)境、門(mén)禁等，確保實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行。此外，系統(tǒng)可通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度、氣體濃度等環(huán)境參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。最后，監(jiān)控管理模塊還要具備實(shí)驗(yàn)室資源統(tǒng)計(jì)與分析功能，能夠?qū)?shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用情況、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，為實(shí)驗(yàn)室管理提供數(shù)據(jù)支持。

這些模塊和功能可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化手段實(shí)現(xiàn)，通過(guò)構(gòu)建綜合型智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，為實(shí)驗(yàn)室管理者、教師和學(xué)生提供便捷的服務(wù)，提高實(shí)驗(yàn)室的利用效率，為人才培養(yǎng)提供支撐。

3 智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)效益分析

智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的引入和應(yīng)用可以帶來(lái)多方面效益，為高校教學(xué)和科研提供更好的支持和保障。

首先，智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可以提高實(shí)驗(yàn)室的管理效率。通過(guò)平臺(tái)的設(shè)備管理模塊，實(shí)驗(yàn)室管理員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的使用情況，查看維護(hù)記錄，避免設(shè)備沖突和重復(fù)購(gòu)置。實(shí)驗(yàn)管理模塊可以幫助教師更好地組織和安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提供指導(dǎo)，分享資料，減輕教師的管理負(fù)擔(dān)。資源共享模塊可以?xún)?yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源的利用，避免設(shè)備和空間閑置，提高資源的共享和利用效率。

其次，智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和實(shí)踐能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與資料共享模塊，學(xué)生可以隨時(shí)查閱和下載實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和相關(guān)資料，提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)。教師可以為學(xué)生提供及時(shí)反饋，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。此外，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和專(zhuān)業(yè)自主選擇各類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)，不同需求的學(xué)生都能得到滿足。

再次，智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)還可以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的安全管理和環(huán)境監(jiān)測(cè)能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控管理模塊，實(shí)驗(yàn)室管理員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室的安全狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理安全隱患。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊可以通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度、氣體濃度等參數(shù)，及時(shí)預(yù)警并處理異常情況，保障實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行。

最后，智慧實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的引入還可以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理的現(xiàn)代化和智能化。通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用情況、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，為實(shí)驗(yàn)室管理者提供決策依據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才是當(dāng)前高等教育的重要任務(wù)，也是應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)的關(guān)鍵所在。借助于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)智慧實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了資源整合共享、管理智能化和教學(xué)個(gè)性化，充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)室的效用。通過(guò)平臺(tái)的應(yīng)用，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了教師和實(shí)驗(yàn)人員的工作效率，促進(jìn)了知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和質(zhì)量提升，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，建設(shè)應(yīng)用型大學(xué)提供了有力支撐。

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