1、    高校實驗室智慧化管理平臺建設(shè)研究    摘要：高等院校在進入智慧化校園建設(shè)發(fā)展階段后，實驗室在智慧化校園中起到非常關(guān)鍵的作用，文章從實驗室建設(shè)的思路特點分析，提出建設(shè)智能/智慧實驗室的管理功能、安全特性并設(shè)計了建設(shè)模式，對實驗室建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：實驗室，智慧化，管理一、引言現(xiàn)階段高等院校實驗室信息化發(fā)展速度很快，在國家的大方針政策的指導(dǎo)下，各個高校的實驗室都按照國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)和教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)的指導(dǎo)原則下建設(shè)，并確定的實驗室建設(shè)的信息化目標任務(wù)；與此同時高等院校

2、也逐步由現(xiàn)有的數(shù)字化校園向智慧化校園過渡升級，其中實驗室建設(shè)隨著學校擴大招生，學生人數(shù)不斷的增加，高等院校管理變革的逐步推進，校內(nèi)教學水平不斷提升，學校實驗室新增了大量的課程及實驗項目。高等院校對實驗室硬件資源的不斷的投入建設(shè)，實驗室用房，實驗室設(shè)備資源不斷的新增，教學中場地，實驗設(shè)備的合理利用，實驗設(shè)備的保管對實驗室管理人員，提出了巨大的挑戰(zhàn)。這些新的變化需要實驗室管理人員利用高等院校智慧化校園網(wǎng)絡(luò)，建立以專業(yè)的實驗室管理軟件為核心的開放平臺，實現(xiàn)實驗室管理的規(guī)范化、流程化、信息化，提高實驗室的使用效率、教學質(zhì)量、管理水平和服務(wù)水平，以完善實驗室教學體系。但是現(xiàn)階段高等院校實驗室的智能智慧化

3、升級卻進行的比較緩慢，究其主要原因有：一是高等院校包含學院比較多，且各個學院都建有自己獨立的實驗室或者是計算機機房，并且專業(yè)管理人員少，設(shè)備種類多。二是面向管理部門多，報表工作量大。三是實驗室安全隱患多，管控手段較弱，部分實驗室開放運行過程無法有效管控。四是實驗教學排課繁瑣，虛實實驗無法統(tǒng)一管理。五是管理人員工作量核定困難等。為解決高等院校實驗室存在的這些問題，建立一套基于全校的智慧化管理實驗室平臺，統(tǒng)一管理學校的所有實驗室是必需的。建立智慧化管理實驗室平臺不僅可以規(guī)范高等院校實驗室管理，方便各個實驗室管理人員應(yīng)用，還可以通過該平臺獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對所獲得數(shù)據(jù)進行智能的分析和應(yīng)用，幫助學校對

4、各個學院的計算機實驗室軟硬件情況做統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，從而建立一套智慧化的實驗室管理新模式。二、智能/智慧型實驗室系統(tǒng)建設(shè)思路及特點智能/智慧型實驗室系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)具備的四個特點：第一是前瞻性，創(chuàng)新管理理念明確一套軟件是無法完成對實驗室運行過程的管理，必須要做到多種先進技術(shù)整合聯(lián)用，軟硬件相結(jié)合的一套系統(tǒng)，這套平臺應(yīng)該包括軟件系統(tǒng)、智能終端、基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。并且平臺的建設(shè)必須利用學校的高速校園網(wǎng)絡(luò)，這樣才能解決全校的實驗室管理問題。第二是靈活性，智能系統(tǒng)架構(gòu)要滿足學校學院二級管理的需求，必須建立成兩級管理架構(gòu)，其中校級管理平臺可以和校信息門戶，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心以及第三方系統(tǒng)包括教務(wù)、資產(chǎn)、一卡通等數(shù)據(jù)流

5、通共享，相互提供數(shù)據(jù)接口，并且可以通過智能終端管理平臺，院級應(yīng)用網(wǎng)站，數(shù)據(jù)報表統(tǒng)計查詢系統(tǒng)等進行系統(tǒng)功能聯(lián)動完成兩級管理方式。第三是擴展性，進行模塊化系統(tǒng)功能開發(fā)，以菜單方式呈現(xiàn)，合理的定制，方便學校按照學校自身需求配置使用。第四是實用性，在智能終端設(shè)備可以按需配套，如果能夠做到與物聯(lián)網(wǎng)智能終端結(jié)合在一起，并且利用移動互聯(lián)網(wǎng)app等應(yīng)用，遠程的管理實驗室，教師和學生都可以通過app自行的進行實驗室管理和預(yù)約，實驗室管理人員可以通過平臺輕松管控實驗室并查看其運行過程，圖1是學校學院兩級管理平臺的架構(gòu)圖.圖1 校院兩級管理平臺架構(gòu)圖建設(shè)這樣一套符合全校應(yīng)用的實驗室管理系統(tǒng)主要思路是：第一梳理實驗室

6、業(yè)務(wù)開展流程，實驗室流程化管理可以使得實驗管理人員從人工管理模式轉(zhuǎn)化到智慧化管理模式上來，方便管理人員進行實驗室硬件采購更新、軟件部署、教學課程設(shè)置等，同時還方便教師對實驗室開放時間掌控、方便學生自主上機、方便上級部門領(lǐng)導(dǎo)采集實驗室教學數(shù)據(jù)。第二規(guī)范實驗室運行管理制度，強化實驗過程和環(huán)節(jié)管理。好的管理模式離不開規(guī)范的管理制度，按照規(guī)范的管理制度進行管理會有事半功倍的效果，細化出相應(yīng)管理規(guī)則，方便管理者及使用者。第三自動獲取真實使用數(shù)據(jù)，自動生成管理和上報報表，使用數(shù)據(jù)智能分析與應(yīng)用。三、智能/智慧型實驗室系統(tǒng)具有的管理功能建立一套智能/智慧型的實驗室管理與資源共享平臺的目標應(yīng)該是：打造一個以學

7、生為主體的學習平臺，促進信息技術(shù)與實驗教學的深度融合，滿足學生個性化學習的需求，實現(xiàn)“教”與“學”的方式轉(zhuǎn)變；智能共享優(yōu)質(zhì)實驗教學資源，使實驗不在受時間和地域的限制；管控實驗資源使用過程和環(huán)節(jié)，有效提升實驗教學質(zhì)量和管理水平。智能/智慧型的實驗室管理與資源共享平臺的應(yīng)具備的管理功能，包括：1.實驗教學環(huán)節(jié)管理，包括排課功能，預(yù)約審批，課表查詢管理，實驗考勤，實驗報告上交打分成績查詢等。具體流程如下：流程一：實驗教學排課/教學預(yù)約：系統(tǒng)應(yīng)具備沖突檢測功能，方便老師即時調(diào)整。實驗排課功能由系統(tǒng)內(nèi)帶實驗教學智能排課模塊完成，可根據(jù)實驗室或者實驗項目進行實驗教學網(wǎng)絡(luò)化、智能化排課。實驗教學預(yù)約功能由實

8、驗指導(dǎo)教師為主導(dǎo)的模式，根據(jù)具體的實驗項目，預(yù)約實驗室及時間段管理員預(yù)約調(diào)整進行預(yù)約審批生成預(yù)約課表。通過實驗教學排課與教學預(yù)約，均可自動生成課表，下發(fā)給學生、指導(dǎo)教師、實驗室管理員，使實驗教學合理有序安排，安排情況各類人員一目了然。流程二：實驗考勤：實現(xiàn)對學生的電子考勤，解決因選課班考勤困難問題。根據(jù)排課及教學預(yù)約，系統(tǒng)中形成實驗班級、人員及課表信息，結(jié)合系統(tǒng)智能門禁(硬件)系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗考勤功能。流程三：實驗過程管理：改變傳統(tǒng)的隨堂實驗手工打分模式，實現(xiàn)電子實驗過程打分。依托學校原有網(wǎng)絡(luò)及電腦終端，連入管理系統(tǒng)，實現(xiàn)在線實時實驗打分，方便教師現(xiàn)場打分及后期數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計，學生實驗分數(shù)自動錄入

9、系統(tǒng)。流程四：電子實驗報告：改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)報告模式，實現(xiàn)電子實驗報告在線提交、在線批改。學生通過校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)登錄系統(tǒng)，在學生個人中心中提交相應(yīng)的實驗課程電子實驗報告。系統(tǒng)提供技術(shù)保障手段，老師可上傳實驗報告模板，學生下載直接填寫，報告格式以內(nèi)嵌的office組件形式展現(xiàn)(類似于實驗預(yù)習報告)，圖形及表格以附件形式上傳，同樣也是防復(fù)制防黏貼，防止學生抄襲，即使學生抄襲一個個字輸入也可加深學生的印象，保障實驗教學質(zhì)量。流程五：實驗成績管理：通過之前的流程，“自動匯總”學生的各類實驗環(huán)節(jié)成績，根據(jù)系統(tǒng)各項權(quán)值設(shè)定，“自動生成”學生的實驗成績。學生的實驗成績可由實驗預(yù)習成績考勤成績實驗過程成績實驗報

10、告成績組成，也可根據(jù)學院(或中心)的要求，設(shè)定其他實驗環(huán)節(jié)的成績(如：實驗臺整潔成績、學生平時表現(xiàn)等)，按照學校對實驗成績的規(guī)定，各個環(huán)節(jié)分別設(shè)定不同的權(quán)值比例，通過系統(tǒng)流程，各個環(huán)節(jié)的成績自動記錄后，即可實現(xiàn)學生的總實驗成績自動匯總生成。最終實現(xiàn)的效果：通過以上流程化的管理，合理有效的管理實驗教學過程中的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)實驗教學的信息化管理。2.實驗室資源開放管理，創(chuàng)新實驗室開放管理理念，構(gòu)建實驗室開放管理模式，全空間全業(yè)務(wù)的開放實驗室，實現(xiàn)實驗室開放過程化管理功能。系統(tǒng)平臺構(gòu)建完成實現(xiàn)管理模式信息化，從傳統(tǒng)的人工管理模式轉(zhuǎn)變成依托網(wǎng)絡(luò)的信息化管理方式。業(yè)務(wù)處理流傳化，實驗室業(yè)務(wù)合理安排，規(guī)范

11、操作，系統(tǒng)與具體工作相輔相成。開放管控過程化，實現(xiàn)資源查詢、預(yù)約、授權(quán)、刷卡身份認證、遠程電源控制及視頻監(jiān)控。管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)化，從業(yè)務(wù)流程各個環(huán)節(jié)管理中自動采集真實數(shù)據(jù)，以供學校以后的統(tǒng)計研究。實驗室及儀器設(shè)備開放，對于學院(或?qū)嶒炛行?，最關(guān)心的問題是對實驗室或儀器設(shè)備開放后，如何實現(xiàn)對開放全過程的管理控制問題。需要實現(xiàn)解決的是：既方便學生了解實驗室及儀器設(shè)備的開放情況，也方便教師對整個開放使用過程有效管控，同時也能保障實驗室、儀器設(shè)備及操作者的安全性。搭建一個公開透明的實驗室及儀器設(shè)備預(yù)約平臺，通過預(yù)約平臺把學院(或中心)實驗室及儀器設(shè)備可以開放的時間段、開放要求(包括儀器設(shè)備的介紹，可承擔

12、的實驗內(nèi)容)等信息在網(wǎng)頁上公示，各級用戶根據(jù)自己的需求查詢后自主預(yù)約。圖2為實驗室設(shè)備預(yù)約流程圖。圖2 實驗室設(shè)備預(yù)約流程圖3.虛擬仿真資源管理與共享，必須提供開放式的數(shù)據(jù)對接接口滿足對各類虛擬仿真實驗教學資源的共享管理與資源整合，實現(xiàn)虛實結(jié)合的混合式實驗教學模式，統(tǒng)一管理模式、統(tǒng)一操作方式、統(tǒng)一對接接口、統(tǒng)一登錄入口。依托管理系統(tǒng)的實驗教學管理模塊，構(gòu)建基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的實驗教學新模式，實現(xiàn)全流程、線上線下、教與學考核過程的智能平臺。四、智能/智慧型實驗室系統(tǒng)安全保障第一安全保障：實驗室安全準入保障安全準入保障主要是指將進入實驗室要了解的基本安全知識通過網(wǎng)絡(luò)考核的模式來規(guī)范用戶在實驗室的基本

13、行為(類似于學車考駕照必須先要考核交通法規(guī)理論知識)，因為實驗室及儀器設(shè)備完全開放以后，面向的用戶是所有學生、教師甚至是校外人員，通過這個保障體系，首先保障所有進入實驗室的人員對基本的安全規(guī)則完全了解和掌握，其次是為學院及管理員老師免責(類似于我們在安裝很多應(yīng)用軟件開始都會讓你閱讀一下安裝協(xié)議，并且同意它的協(xié)議要求才能正常安裝)，這樣在將來萬一出現(xiàn)安全問題的時候，責任在于用戶自身，沒有按照規(guī)則來在實驗室活動，需要進行處罰等也有據(jù)可依，避免不必要的糾紛出現(xiàn)。安全準入考核的合格分可相對設(shè)置的較高，比如：按照百分制達到90分才可通過準入考核等。第二安全保障：建立完善的培訓保障體制針對一些比較重要的儀

14、器設(shè)備，在學生預(yù)約前需要先通過培訓，才能正常預(yù)約，培訓部分系統(tǒng)分為2大模式。a：網(wǎng)上培訓：對一些相對重要程度及具有安全危險程度較低，但是又有一定的使用要求儀器設(shè)備，設(shè)置需要通過網(wǎng)上培訓后才能預(yù)約，可將儀器設(shè)備的操作指南、注意事項、實驗指導(dǎo)書等培訓資料放在網(wǎng)頁上，學生通過下載資料、在線瀏覽、在線考核等模式完成考核后方可正常預(yù)約此類儀器設(shè)備；b：現(xiàn)場培訓：對于一些貴重、精密、大型的安全性要求較高的儀器設(shè)備，必須以現(xiàn)場操作后得到管理員老師認可學生具備使用資格的條件后才能預(yù)約使用，系統(tǒng)采用的是現(xiàn)場培訓考核模式，流程為系統(tǒng)設(shè)置此類儀器設(shè)備需要現(xiàn)場培訓，學生在預(yù)約該儀器設(shè)備時提示需要現(xiàn)場培訓，是否參加培訓

15、，學生選擇參加培訓，即跳轉(zhuǎn)至培訓報名頁面，進行培訓報名。第三安全保障：建立多級的預(yù)約審批機制系統(tǒng)內(nèi)建多級預(yù)約審批保障，審批級別由用戶自己設(shè)定，一般來說分為三類。a：工位型的實驗室(如：計算機機房、電子電工實驗室)：這類實驗室內(nèi)的儀器設(shè)備臺套數(shù)多、儀器設(shè)備相同、設(shè)備價值相對較低、安全性要求不高，對于此類實驗室，系統(tǒng)可設(shè)置為自動審批，即：在開放時間段有位置就可以預(yù)約，預(yù)約后無需人工審核系統(tǒng)自動審批；b：具有一定開放要求的實驗室及儀器設(shè)備如需要實驗室管理員提前準備實驗條件(溫濕度、高溫、低溫等)或耗材的實驗設(shè)備，此類實驗室需要管理員根據(jù)儀器設(shè)備的具體情況決定是否允許學生來預(yù)約使用，如：實驗條件不夠，

16、耗材不足等，管理員有權(quán)駁回學生預(yù)約(駁回時需明確填寫駁回理由讓學生明了)；c：以實驗項目存在的儀器設(shè)備預(yù)約：如：研究生或課題組導(dǎo)師下的研究性實驗、大學生科技創(chuàng)新指導(dǎo)教師帶領(lǐng)的實驗、校內(nèi)外用戶送樣檢測等，此類實驗對儀器設(shè)備要求較高，基本屬于有償使用，涉及到收費等情況，在學生(用戶)預(yù)約時需導(dǎo)師/指導(dǎo)教師/學院(或中心)主管領(lǐng)導(dǎo)先期審核，了解實驗內(nèi)容和需要使用的儀器設(shè)備(如：是否必須先交費再使用、收費明細、實驗內(nèi)容合理性等)，通過后方由儀器設(shè)備管理員根據(jù)儀器設(shè)備及實驗條件情況再做二次審核，這樣的多級審批模式可有效避免后期經(jīng)費糾紛等問題，賬目明細一目了然且均已經(jīng)過相關(guān)負責人認可同意。第四安全保障：建

17、立合理的信譽積分保障體系新的系統(tǒng)必然會帶來新的問題，預(yù)約系統(tǒng)是一個公開透明的平臺，但是隨之可能會出現(xiàn)個別用戶惡意預(yù)約占用實驗室資源(只需要預(yù)約一個小時卻故意約半天一天占位，造成別人無法預(yù)約)、約后不來(遲到)、實驗完畢不正常關(guān)閉儀器設(shè)備、離開實驗室不關(guān)門、損壞儀器設(shè)備、拿走儀器設(shè)備等，作為管理員，即使配套了相關(guān)制度，后期的追查及處罰都非常困難，為了保障系統(tǒng)平臺健康有序的運行，系提供了信譽積分保障體系，首先，默認所有的用戶都是優(yōu)秀的，100分，學院(或中心)對相關(guān)的違規(guī)行為根據(jù)情節(jié)設(shè)定不同的處罰分值和基礎(chǔ)合格分(如最低80分為合格)，發(fā)現(xiàn)學生違規(guī)即扣除一定的分值，當學生(用戶)的基礎(chǔ)合格分被扣至低于設(shè)定值時，就無法再進行正常預(yù)約。學院再配套相應(yīng)的處罰制度。實驗室安全保障體系為智能/智慧型實驗室高效穩(wěn)定運行提供了基于制度上、技術(shù)上的安全保障，為實驗室管理人員對于智能/智慧型實驗室使用者上機上網(wǎng)行為回溯提供了必要手段，同時這也是高校實驗室運行的根本保障。五、結(jié)論通過這個平臺的應(yīng)用可以使得高等院校實驗室管理方式以及管理者能夠有一些收獲，改變了實驗室管理傳統(tǒng)工作