職業本科院校物聯網實驗室管理存在的問題及應對策略分析

摘要：職業本科教育是直接面向區域經濟發展，旨在培養高層次、高技能應用型人才的本科型職業教育。而實驗室是職業本科教育教學、科研創新的重要場所，是培養高素質技術技能人才的重要組成部分。物聯網應用技術作為職業本科專業目錄中的新興專業，是一門涵蓋計算機技術、傳感網技術、嵌入式技術等多學科的綜合性應用專業，該專業為社會提供涉及第五代移動通信技術（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）、人工智能（Artificial Intelligence，AI）、智能制造等新興產業的高素質技能人才。鑒于此，物聯網技術相關實驗室的科學建設與管理對人才培養意義重大。文章聚焦于分析當前高校在實驗室建設管理方面存在的問題，提出相應解決策略，以期為物聯網應用技術專業實驗室管理提供有益參考。

關鍵詞：職業本科；實驗室管理；物聯網應用技術

中圖分類號：TP311""文獻標志碼：A

0"引言

《國家職業教育改革實施方案》和《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》指出，將職業教育與普通教育提升到同等重要地位，提出了把發展高等職業教育作為優化高等教育結構和培養大國工匠、能工巧匠的重要方式，使城鄉新增勞動力更多地接受高等教育，高等職業學校要培養服務區域發展的高素質技術技能人才^［1］。隨著大數據、5G、AI人工智能技術的飛速發展，物聯網技術也得以迅猛發展并廣泛應用于智慧生活、智能交通、智能制造等各個高新技術產業。同時，國家在新一代人工智能發展規劃中強調要從物聯網關鍵技術、基礎設備、元器件、材料等多個方面推進產業的智能升級。物聯網技術專業要求學生既要掌握扎實的物聯網、嵌入式系統、傳感網絡等理論知識，又要具備較強的集成開發、設計實施實踐能力，以應對復雜的實際應用場景。因此，物聯網實驗室作為實踐教學的重要平臺，承擔著培養學生實踐能力和創新能力的重要任務。然而，伴隨物聯網技術的發展和應用需求的不斷增加，職業本科物聯網實驗室的管理面臨著一系列新的挑戰和問題，這些問題亟待有效解決，以確保實驗教學的質量和效果。

1"職業本科物聯網實驗室管理現狀

1.1"實驗室管理數字化建設水平落后

高校傳統實驗室管理系統以人工操作為主，在教育改革向數字化改革邁進的時代，人工操作的諸多弊端也逐漸暴露^［2］。通過對多所高校的調研可知，當前部分高校因經費限制、實驗場所用地有限、專業人才缺乏、領導重視程度不夠等多方面因素，在實驗室管理的數字化建設方面存在諸多欠缺，具體表現在：（1）實驗室日常管理缺乏數字化建設。實驗室課表信息需實驗室管理人員手動打印張貼或清除且需定期更換；部分高校須人工開關實驗室，或雖有門禁系統，但信息化建設不完善，門禁系統沒有直接對接教務系統，須管理員根據課表對實驗室門禁逐一授權；實驗室的使用申請審批處在紙質階段，缺乏完善的線上審批流程及與門禁管理系統對接。（2）數據采集缺乏信息化。高校每年需進行實驗室數據采集，涵蓋實驗室使用率、設備使用率、科研成果、實訓項目等，但采集工作仍由管理人員手動填報，在加大管理員工作負擔的同時，仍不能避免數據不精準的問題。（3）系統集成及數據共享難。高校實驗室建設涉及多種不同類型的硬件設備和軟件系統，其供應商各異，數據格式和接口標準不統一，難以實現無縫集成；同時，隨著數字化技術的迅速換代，高校實驗室不斷升級硬件設備和軟件系統。但因資金有限，實驗室建設無法同步更新，部分舊設備不兼容新數字化管理軟件。（4）實驗室開放不夠。實驗室設備主要應用于課堂實訓教學，課后因實驗室安全管理需求及申請審批流程煩瑣，導致課后進入實驗室難，教師難以利用實驗室設備進行科研，學生不能充分利用學校資源進行學習或參加技能大賽，高校無法充分利用資源進行社會服務，這些原因都造成高校實驗室開放性不足和設備利用率低的問題。

1.2"實驗室建設規劃不足

物聯網技術應用專業開設的理論課程包括“物聯網概論”“傳感器網絡技術”“單片機理論”“數據庫原理”“Python或面向對象程序設計”“操作系統”“計算機網絡”等，課程主要偏向專業理論基礎知識，專業的應用性和延展性課程較為匱乏。物聯網應用技術專業開設的主要實訓課程有“C#或Python程序設計開發”“物聯網應用系統實訓”“數據采集與分析”“傳感器應用開發”“嵌入式系統開發”等，多為基礎性軟硬件實訓課程，面向就業的實踐型課程和創新研究型課程較短缺。即物聯網應用技術專業的課程仍然按照學科進行設置，以單一課程為知識主線，注重深入淺出地講解理論知識，忽略了學生實踐能力的培養。這樣的課程設置不利于培養高職院校學生的實踐能力，與高等職業教育“做中學”和“學中做”的原則相違背^［3］。與此同時，當前職業院校物聯網技術實驗室建設主要包括傳感器應用實驗室、物聯網綜合應用實驗室等較為基礎的實驗室，實驗室配備的設備主要是以示波器、穩壓穩流電源、穩壓器、物聯網綜合分析儀等基礎設備為主，在實踐應用方面的實驗室設備也只配備了比較基礎的無線掃描槍、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）讀卡器或工業級掃描器、二維碼生成器、攝像頭、各類傳感器等，這些設備僅能滿足小型實驗的教學需求。在軟件教學方面，基本以newlab實驗平臺、基礎的物聯網仿真系統為主，即當前的實驗室建設仍是基于前期的教學課程而設立。隨著職業本科的深入推進，各大高校均在進行課程改革和教學模式調整，但是部分院校的物聯網實驗室設備較為陳舊，難以支持前沿技術的教學需求。

1.3"實驗室制度建設不全及管理隊伍專業素質不高

實驗室管理制度不健全是影響物聯網實驗室管理效果的重要因素。部分職業本科院校在實驗室管理制度的制定上存在諸多不足，具體表現為：（1）規章制度不明確。部分學校只有校級總規章制度，各二級單位未制定詳細的管理細則，或制定的管理制度不夠細致，制定后未正式發文并面向師生培訓。此外，大型或特殊儀器缺乏針對性管理制度、維護標準及操作規程，易導致實驗室及設備不規范使用，產生安全隱患。（2）職責分工不清。實驗室管理尤其是安全管理至關重要，需明確責任劃分，許多高校雖為實驗室分配了管理員，但缺乏明確的校級主管部門，同時，二級學院應有分管實驗室領導，成立實驗室建設和管理小組對實驗室工作進行民主監督。（3）操作流程不規范。部分高校針對大型設備未進行專門的操作流程和操作培訓，實訓及設備上電、斷電過程中常出現操作順序錯亂的現象。除規章制度外，管理人員的專業素質直接影響實驗室管理水平。當前部分職業本科院校的實驗室管理人員缺乏必要的專業知識和管理經驗，無法有效執行實驗室管理制度。同時，管理人員的培訓不足也使得他們難以應對實驗室管理中的突發問題。

2"提高實驗室管理水平的策略

2.1"加強實驗室管理的數字化建設

加強實驗室管理的數字化建設主要體現在兩個方面：一是服務導向型數字化建設；二是數據共享與開放資源導向型數字化建設。

服務導向型實驗室建設，重點在于方便實驗室管理員日常管理及簡化使用申請審批流程。可以建立智慧化的數字管理平臺，運用先進的云計算技術、互聯網技術、人體感應技術、語音技術、生物識別技術等技術，改變傳統實驗室流程煩瑣、管理不便的現狀。對現有的實驗室進行智慧改造，實現了對高校實驗室的智能分配，智能識別實驗人員身份，實時監控實驗室狀態，遠程可控實驗室操作，合理分配實驗室并對實驗室內設備進行管控^［4］。實驗室管理員和分管領導可通過管理系統對實驗室權限進行線上審批、遠程操作、遠程監控等工作。同時，教師借助管理系統可以對學生的實驗項目進行在線指導，還可通過云存儲系統對實驗過程進行回放等一系列線上指導操作。

數據共享與開放資源導向型數字化建設，主要是實現實驗室軟硬件資源共享。通過管理系統共享實驗項目數據滿足日常教學需求，支持在線實驗及在線評估；構建虛擬的教學場景，滿足更多用戶需求及應對特殊情況；此外，還可建立大型儀器共享平臺，除滿足校內教學科研需求，還可面向校外提供諸如證書認證、業務培訓等服務。

根據上述服務導向型和數據共享導向型實驗室建設需求，可建立如圖1所示的智慧化數字管理平臺。

2.2"科學規劃實驗室建設

物聯網技術實驗室的建設目標是既要滿足培養學生建立系統的知識體系，即具備扎實的自動識別技術、傳感器技術、嵌入式技術、網絡通信技術、物聯網應用開發技術、物聯網終端開發技術等基礎理論，又要在物聯網系統傳感層、傳輸層與應用層關鍵技術領域具備設計開發與安裝調試的操作能力，具備較強的創新實踐能力。針對上述要求，可按照“基礎、綜合、創新研究”的實驗體系，結合物聯網技術應用領域特點，對實驗教學內容、教學方案和教學模式展開改革。根據教學改革成果，實驗室建設從下至上分為3個層次：常規基礎性實驗、綜合擴展性實驗和創新設計性實驗。

基礎性實驗室重在培養學生的基本實驗技能和實驗方法。基礎實驗室應配置的設備包括基礎的電工電子實驗設備，如萬用表、示波器、穩壓源、焊接設備等，培養學生基礎的電工電子操作技術；感知層設備：包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、壓力傳感器等各應用場景的傳感器；RFID設備：RFID讀卡器、標簽、掃描槍及攝像頭等；網絡層設備：無線路由器、交換機、網關及3G/4G/5G通信模塊等；應用層設備：控制節點服務器、計算節點服務器、萬兆交換機及各類智能終端。綜合擴展性實驗室培養學生綜合設計能力和實操能力，該類實驗室的建設主要配備物聯網綜合實驗箱，綜合實驗箱集成多種物聯網技術和模塊，如傳感器模塊、無線通信模塊、微處理器模塊等，提供在線仿真軟件及內置規則、文件數據、自定義函數等多種數據方式，支持ZigBee、BLE、NB-IoT、LTE等多種物聯網通信設備的模擬，通過該設備可培養學生進行物聯網系統的搭建和實驗；關鍵技術綜合實訓平臺即物聯網工程應用實訓裝置，為學生提供綜合的實訓場景，包含智能家居、智能農業、智能安防等多種物聯網應用場景的模擬，培養學生系統設計、設備安裝調試、應用開發等實踐操作能力。創新設計性實驗室培養系統級的設計與創新能力以及與物聯網產業相結合，培養能滿足區域經濟需求的物聯網人才，該類實驗室可通過校企合作的模式進行合作共建，如工業大數據分析系統、設備運維管理系統等。該類實驗的建設不僅有利于培養高素質人才，還能促進師資培養及科研活動。上述實驗室建設后可開設的實訓課程有“ANDROID應用開發環境搭建”“煙霧傳感器數據顯示實驗”“ZigBee智能家居系統”“串口應用編程”“智能家居物聯網項目”“云服務器連接實驗”等。

2.3"健全實驗室管理規章制度

健全實驗室安全管理規章制度對于保障實驗室安全運行至關重要，以下是健全實驗室管理規章制度的優化建議：（1）明確安全責任主體。建立明確的管理機構和責任體制，明確各級管理人員的職責和權利。為提高實驗室管理的科學性和規范性，建立三級聯動管理制度。在現有的“校－院－系”三級組織框架下，優化實驗室組織架構，建立“集中管理、開放共享”的管理體制和管理理念^［5］。（2）健全規章制度。針對物聯網技術實驗室特點制定相關規章制度，包括《實驗室安全管理規章制度》《實驗設備安全操作規程》《安全檢查登記制度》《大型儀器或專業設備操作流程》等。（3）完善安全準入制度及培訓制度。所有進入實驗室人員須通過安全準入考試，只有考試合格人員才能進入實驗室。此外，還應定期開展安全管理培訓、消防安全培訓、應急事件處理培訓等。（4）建立健全資產管理制度。各單位應配備專職資產管理員，建立資產臺賬，完善資產購買、入庫、維護、報廢、清查流程，健全資產監督考核機制。

2.4"加強實驗室管理隊伍建設

管理人員的專業素質直接影響實驗室的管理效果。物聯網技術實驗室的管理人員應優先聘用物聯網技術相關專業人才，管理人員應對專業知識和設備有一定的了解。在后續工作中，應加強對實驗室管理人員的培訓，以此提升管理人員的專業知識水平和管理能力。培訓內容應包括物聯網技術的前沿發展動態、設備的使用和維護、安全管理措施和應急處理手段等。此外，院校還應定期組織管理人員的交流和學習，分享管理經驗和心得，不斷提升實驗室的管理水平。同時，要注重激勵安全管理隊伍的積極性。獎罰分明是激勵人員積極性的有效途徑，可借鑒企業安全績效考核，確立績效目標，完善績效計劃及評價體系，實施安全績效監控，建立安全績效反饋，最終掛鉤于個體薪酬、職稱評定、學生獎學金評比^［6］。

3"結語

在新時代背景下，我國逐漸加大了對科技創新的扶持力度，實驗室作為科技創新的基礎單位，也需要加強自身建設，不斷提升管理質量和技術水平^［7］。本文分析本科職業院校物聯網技術實驗室現存在的一些問題，從建立健全實驗室管理制度、提高實驗室信息化建設及管理水平、提高管理人員綜合素質等方面提出策略，為職業本科院校物聯網技術實驗室的管理提供更好的保障。

參考文獻

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（編輯"王永超）

Analysis of problems and countermeasures in the management of IoT laboratory in vocational undergraduate institutions

LI "Miaomiao， JIA "Xiuling， LU "Dong

（Nanjing Vocational University of Industry Technology， Nanjing 210023， China）

Abstract： "Vocational undergraduate education is a type of undergraduate vocational education that directly aims at cultivating high-level， highly skilled applied talents for regional development. The laboratory is an important place for vocational undergraduate education and scientific research innovation， and it is an important part of cultivating high-quality technical and skilled talents. As an emerging major in the vocational undergraduate professional catalog， IoT application technology is a comprehensive application major that covers computer technology， sensor network technology， embedded technology， and other multidisciplinary fields. It can provide high-quality skilled talents for various emerging industries involving 5G， AI artificial intelligence， intelligent interconnection， etc. The scientific construction and management of its related laboratories are crucial for the cultivation of IoT technical talents. This paper mainly analyzes the existing problems in the laboratory construction and management of colleges and universities， proposes relevant solutions， and provides a reference for the management of IoT application technology professional laboratories.

Key words： vocational undergraduate education; laboratory management; Internet of Things application technology