應用型本科院校智慧實驗室的建設路徑研究

李全剛

摘 要：應用型本科院校的智慧實驗室建設，能夠為學生參與教學科研提供支持，更好地促進專業人才的培養。隨著教學改革的不斷推進，應用型本科院校的實驗室建設已經受到廣泛的關注。但是，在實際的建設過程中，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現狀，指出其發展的不足之處，并提出具體的改進建議，以便更好地促進應用型本科院校智慧實驗室建設。

關鍵詞：應用型本科院校;智慧實驗室;建設

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

隨著我國教學改革的不斷推進，應用型本科院校在培養人才時更加注重以能力培養為中心，做到理論與實踐并重，并積極開展相關的實驗教學活動，旨在通過相關實踐教學，提高學生的實踐能力與創新能力，促進學生職業能力和就業能力的穩步提升。當前，在教學改革過程中，教育部頒布多項政策，支持本科普通院校向應用型高校轉變，指出要確立高校應用型的類型定位和人才培養的職責使命，強化實驗實訓活動，有效地提高學生的實踐能力與創新能力。隨著智慧校園建設進程的不斷推進，物聯網技術與大數據信息技術為實驗室的發展提供有效的支持[1-2]，使得智慧實驗室的建設受到廣泛關注。

1 應用型本科院校實驗室建設現狀

隨著國家對應用型本科院校實驗室建設的重視程度不斷提高，應用型本科院校的實驗室建設已經取得了很大的進步，其實驗室規劃和設施設備都取得了較好的發展，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揮。

1.1 沒有完善的實驗室管理制度

當前，應用型本科院校實驗室建設缺乏完善的實驗室管理制度。大部分應用型本科院校順應政策進行轉型，但是由于轉型時間較短，其在實驗室的投入建設上還存在很大的不足之處。很多實驗室依據原有的傳統實驗室進行改造，實驗室建設標準等并沒有進行規范。

1.2 缺少專門的實驗室管理人員

現階段，實驗室管理還存在很多不規范現象。隨著國家對應用型本科院校的重視程度不斷提高，本科院校的人才培養都重視實驗實踐教學。但是，在當前的實驗室管理中，專業的實驗室管理人員缺少，實驗教師的任務繁重，很難實現對實驗室的精細化管理，在很大程度上會造成相關工作的不規范。教師在教學時忽視實驗設計，不能夠對實驗設計進行控制，造成實驗教學方式不合理等現象，一定程度上造成了實驗資源的浪費。隨著應用型本科院校的不斷擴招，參與實驗的學生人數越來越多，而原有的單一實驗室資源緊缺，實驗室建設投入較少，采購的實驗設備質量不高，也限制了實驗室效果的發揮。

1.3 實驗室的智慧化管理方式落后

當前，實驗室建設并不能與智慧校園建設相結合，不能夠體現信息化與智慧化在實驗室建設中的優勢。相關儀器設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一管理平臺，不能對設備進行及時定位與歸檔。實驗室的室內照明和設備供電大都依靠人力進行管理。部分實驗室使用期間會產生有毒氣體和顆粒物等，但是由于缺乏相關的預警報警機制，其不能夠實現有效的監督與協調。

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，國際商業機器公司（IBM）首席執行官彭明盛于2008年首次提出智慧地球這一理念，他認為人工智能技術正應用到生活的各個方面，如智慧醫療、智慧交通、智慧電力、智慧食品、智慧貨幣、智慧零售業、智慧基礎設施甚至智慧城市，這使地球變得越來越智能化。目前，智慧地球的概念已經衍生出多種形式，包括智慧教育、智慧校園等，智慧校園已經被廣泛提出，包括智慧教學、智慧辦公、智慧節能等。近年來，智慧校園建設已經取得巨大的進步，智慧實驗室建設也將基于智慧校園平臺得到更好的發展。在實驗室建設過程中，人們要將互聯網技術與物聯網、云計算等移動信息技術結合，有效實現實驗室的物理設備、信息設備以及操作流程等的智能化管理，形成良好的實驗室氛圍，幫助學生提高學習效果，同時提升其團隊協作能力，促進其綜合素質的全面提高，更好地發揮人才培養優勢。智慧實驗室建設要與新興信息技術和現代教育理念緊密結合，以物聯網的發展為基礎，構建開放、互動、共享的綜合信息平臺，實現更好的管理與監控功能，促進信息的傳輸、交互與評價，為學生營造良好的實驗室氛圍[3]。

2.2 智慧實驗室建設要點

2.2.1 依托物聯網技術實現設備的智能化管理。智慧實驗室建設要以物聯網為核心進行信息的捕捉與獲取，實現各項數據的追蹤與管理。實驗室要安裝智能化設備，包括監控攝像機、智能化門禁系統以及智能化節能系統等，及時掌握實驗室教學過程中產生的各種信息。

2.2.2 以互聯網為核心實現數據的傳遞。智慧實驗室建設要有效地與互聯網技術緊密結合，及時傳遞與轉化網絡中的各種數據信息。同時，要利用有線網、無線網、藍牙等技術促進各種信息互動與溝通，實現相關數據信息的資源共享和實驗室建設的效益最大化。

2.2.3 充分利用大數據技術。大數據技術的出現，有效地簡化了相關工作流程與工作環節。在進行智慧實驗室建設時，要充分利用大數據技術，對各種數據信息進行有效分類與匯總，找出其中可用的信息，提升實驗教學效果。

3 智慧實驗室的系統架構

智慧實驗室要依據相關模塊理念進行設計，優化基礎硬件設施和設備，與物聯網、云計算、大數據等技術進行有效結合，從各個環節出發，不斷完善系統架構。

3.1 設備感知層設計

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

3.2 智能控制系統

智慧實驗室的核心在于智能控制，將實驗室系統與互聯網、物聯網等技術有效結合，更好地執行相關指令，實現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，提高智能控制效果。

3.3 網絡層建設

在建設智慧實驗室時，要做好網絡層建設，包括有線網絡、無線網絡等，為信息傳遞提供良好的傳輸介質，促進信息空間與物理空間的有效結合。

3.4 服務層建設

在智慧實驗室的建設過程中，人們要結合大數據技術的優勢，做好數據信息的共享。要做好服務層建設，包括身份認證和云存儲等，以更好地為用戶提供服務。要立足于專業建設特色，提供具有針對性的服務，幫助學生更好地參與實驗教學，促進現代教學效益的最大化。

4 智慧實驗室的構建路徑

隨著智慧實驗室建設的興起，人們要對其構建路徑進行探究，以改進實驗室管理手段，提升教學質量。

4.1 建立實驗室綜合管理系統

智慧實驗室要進行規范化與信息化建設，構建實驗室綜合管理系統，形成良好的管理體系。一是要重視實驗室教學管理，如考勤管理、調課管理、實驗設備管理等，完善相關人員職責。二是要建立準入機制，利用現有的智能化信息系統把實驗室門禁系統與校園卡對接，利用校園卡的數據信息，實現實驗教學的智能管理。

4.2 建立實驗室資源共享系統

當前，實驗教學穩步開展，各大高校要建立實驗室資源共享系統，為實驗教學提供充分的支持。應用型本科院校要堅持以學生為主體，不斷開發實驗室資源，采用開放的實驗管理模式，打破傳統的集中實驗教學模式，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功能，如智能預約、預約管理、實驗過程管理等，更好地服務開放性實驗室建設;二是由專人對學生進行實驗教學操作培訓，提高學生實驗操作的可行性;三是綜合利用各項智能化監管系統，做好儀器設備管理和物資入庫盤點，做好信息采集和實時監控，實行智能化管理。

4.3 建立視頻示教系統

目前，很多應用型本科院校實驗室條件有限，學生人數較多，不能保證實驗教學質量。智慧實驗室要構建高清視頻示教系統，進行安全登記，詳細記錄實驗操作情況，做好示范視頻錄制，為學生自主參與實驗教學提供充足的資源。因此，智慧實驗室要配置和更新相關設備，以便對學生進行實驗教學演示，優化實驗的各個環節，促進實驗教學的發展。在進行多媒體演示時，智慧實驗室可以實時監控環境變化，提高管理的有效性與科學性。

5 結語

隨著智慧校園理念的推廣，智慧實驗室建設已經成為一大趨勢。當前，應用型本科院校要重視智慧實驗室建設，將物聯網、互聯網、大數據等技術有效結合，有效發揮智慧實驗室的作用，更好地推動我國應用型本科院校人才的培養，促進現代教學的不斷發展。

參考文獻：

[1]賴程鵬.基于物聯網技術的智慧實驗室的研究與設計[D].保定：華北電力大學，2015.

[2]任忠先，魏國豐，辛宗生，等.應用型本科創新實驗室的建設與研究[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與管理[J].中國高新科技，2019（10）：50-52.