高校基礎實驗室智能化管理轉型研究

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【摘要】本文以大連理工大學建筑與藝術學院為例，通過學院基礎實驗室日常管理中出現的問題，明確智能化管理轉型的目標，構建智能化管理系統的框架。提出智能化系統在基礎實驗室內的初步應用內容。充分發揮智能化管理系統的優勢，高效利用物聯網技術，優化資源配置，最終實現高校基礎類實驗室管理的智能化轉型。

【關鍵詞】智能化;基礎實驗室;管理轉型

高校實驗室是實驗教學、科學研究的重要場所。隨著實驗室建設規模的擴充，其管理的內容也逐漸精細化、規范化。若保證實驗室的安全運行，維持有序、高效，且節能、舒適的實驗室環境，需總結目前管理中出現的問題，升級硬件設備，改造基礎設施，引進新型管理理念等，建立一套有針對性的智能化管理辦法與管理系統。隨著物聯網技術智能控制和管理在各個領域的應用逐漸成熟，將物聯網技術應用于實驗室的管理中是大勢所趨，為實現管理轉型提供了強有力的技術支撐。

一、傳統基礎實驗室管理建設的現狀

(一)管理制度缺失，開放形式簡單。由于基礎實驗室未全面進行制度化管理，導致開放時間及日常使用時間的不確定性。沒有培訓及安全教育的前提下，學生可隨時進入實驗室。而面對初學者，目前實驗室管理員只能進行現場教學，重復性進行設備操作指導。由于學院三間基礎實驗室的地理位置較為分散，在非課程時間，實驗室管理員分身乏術，難以同時兼顧各實驗室的安全情況。(二)基礎設施老舊，管理效率不高。基礎實驗室日常使用率非常高，但是基礎設施老舊，如門、鎖、窗戶、燈具等。都為傳統的開關方式，不能進行智能化遠程控制，缺少實時的監測功能，包括影像、電力、門禁等。對于實驗設備的工作與工作環境不能夠及時檢測或發出警報。所有數據信息統計需要人工記錄;數據也多為紙質化存檔，隨著統計申報數據、實驗數據規模的不斷增大，傳統的紙質記錄難以滿足實驗室發展的要求。由于日常運行中缺少智能管控系統，導致開放性基礎實驗室的使用混亂。當人員聚集較多時，易存在安全隱患。(三)課程溝通滯后，設備管理被動。缺少實驗項目信息統計，任課教師只在開課前口頭溝通實驗室的借用情況。實驗課堂內，任課教師僅采用點名簽到，了解學生在某一時間點的課堂情況，并不能全時段掌控學生出勤及課堂情況。目前實驗室小型設備和工具的借還，仍采用傳統的紙質記錄方式。實驗員需要定期檢查出借記錄，以確保設備在規定時間范圍內歸還，并通過電話通知借用人歸還物品。以上情況給實驗員的工作帶來了許多麻煩，浪費了不必要的時間和精力。

二、基礎實驗室管理智能化管理轉型的目標

實現基礎實驗室智能化管理的目標是要取代傳統的管理模式，逐步改進技術管理方法，擺脫無序的運行狀態。由基礎內容管理向多元、專業化管理轉變。同時完善教學環節化管理，規范實驗室的課程教學過程，改變教學信息脫節的現狀。相較以人工化、紙質化工作為主的傳統型實驗室，智能化系統會自動對使用數據進行匯總分析，改變了實驗管理工作繁瑣、效率不高的現象，讓管理系統的智能化，簡化整體工作流程，提高實驗室的利用率，在管理人員數量有限的情況下，將其從重復性、瑣碎性的工作中抽離出來，為學院實現“智慧校園”打下夯實基礎。

三、基礎實驗室管理智能化轉型的系統構建

通過查閱文獻資料，實地調研相關專業院校基礎實驗室運行情況，結合建筑與藝術學院基礎實驗室的需求，提出基礎實驗室的管理轉型的建設建議。基礎實驗室智能化管理系統由硬件升級及軟件設計兩部分組成(見圖1)。(一)硬件升級。系統依托校園網絡，通過成熟的物聯網技術首先完成門禁、電源、監控等孤立存在的基礎設施實現通信管理的硬件升級。一是門禁系統:課表時控、權限控制、刷卡開門、刷卡考勤、開放時間控制。二是監控系統:管理員通過終端設備實時在線查看各實驗室的使用情況，同時觀測室內用電、設備運行、防火、防盜的情況，系統將影像部分實時存檔。三是遠程電源:遠程控制房間內所有電源，包括燈具、換風系統。既可定時整體供電斷電，又可結合預約系統有針對性的供電斷電。四是網絡系統:完成數據統計及分析，為實驗中心或學院建設提供基礎材料。(二)軟件設計。在硬件升級的基礎之上，借助網絡信息技術實現實驗室的智能化控制及管理。其中包括以下幾個子系統:一是智能安全培訓系統:建立健全科學的實驗室規章制度。在制度范圍內，規定學院所有專業學生，參與安全教育和準入培訓的學習。二是實驗教學管理系統:每學期做好開課管理。根據課程安排，調整實驗室的使用狀態。并結合門禁系統給予相應課程教師的實驗室使用權限。根據開課情況整理實驗信息統計等。三是智能化預約系統:實驗室使用預約、設備使用預約及設備借還申請。實驗員針對各項申請進行審核。四是終端設備應用程序:用戶通過終端設備登錄系統，進入個人中心，均可以使用前文所述三項軟件系統。減化了基礎實驗室傳統紙質化管理的繁瑣方式。

四、智能化管理轉型在建筑藝術專業基礎實驗室的應用

智能化轉型后的實驗室減少了實驗管理員的工作量，提高了工作效率，優化日常管理流程，從而提升基礎實驗室的管理水平。(一)保障設備安全運行，強化學生安全管理。智能化管理提升了基礎實驗室的安全等級，加強了實驗人員對設備的運行監管，同時提高了學生的安全意識。1．日常開放中，實驗室通過管理系統實現照明、供電等遠程自動化控制。嚴格遵守實驗室日常開放時間，實現用電的精準管理。管理員可通過監控系統了解各房間內設備的運行狀態，記錄和監督實驗室內人員的操作過程，保障實驗室的安全運行。系統平臺還要對使用者進行使用軌跡跟蹤，實現個人細化監管，降低儀器設備的損壞率，提高實驗設備操作安全系數，保障實驗室高效的為師生服務。2．引入基礎實驗室準入機制，全面開展有針對性的操作與安全培訓。在堅持“安全第一”的原則下，要求學生在進入基礎實驗室操作設備之前，必須進行專門的準入培訓學習。每一位學生都要學習安全守則、理論基礎、實驗室智能平臺使用介紹及主要設備實踐操作。所有培訓環節都實時的反映在系統中，包括是否參與、是否漏項及是否通過培訓等。只有通過培訓的學生，才被允許進入實驗室獨立操作設備。(二)提高日常管理水平，明確預約審核制度。1．整套智能管理系統主要面對本院師生，管理員可以對系統用戶和實驗課的班級、教師進行分組管理，根據職能不同，賦予相應權限功能。若臨時有外來人員申請使用，實驗員可通過系統添加臨時用戶并給予相應權限。同時還可以查看在線用戶人數，查看用戶訪問、登錄記錄等。任課教師可借助平臺進行課堂記錄，同時掌握學生出勤情況。2．建立有效的預約機制，合理控制實驗室使用的人流量，規范基礎實驗室的運行秩序，減小混亂現象的發生的幾率。學生或教師可通過網絡終端設備進入系統平臺使用預約功能，提前進行時間、場地或是機器的預約。在各方面條件不沖突的情況下，平臺會自動審核和確認;特殊情況下，平臺會通知實驗管理人員進行審核確認(見圖2)。(三)實現信息數據采集，降低人工統計隨意性。智能化實驗室借助智能終端平臺和云端數據庫采集可靠數據。通過平臺統計功能模塊，實時記錄和實驗室相關的所有基礎數據、教學數據及日常運行開放數據，如設備使用機時;設備使用率;實驗教學開展及使用情況;學生自主上機情況等。系統基于這些數據進行處理分析，生成相關文件。改變了儀器設備信息采集主要靠管理員的人工錄入的窘境，實現了及時、準確的設備信息采集，規避“數據孤島”的存在，降低了維護和管理的難度。為學院本科教學評估、實驗室評估、實驗教學中心建設提供了詳實的數據依據。

五、結語

智能化實驗室管理就是基于互聯網技術對傳統實驗室管理的改進，以更好地服務于師生。突破地域空間的限制，構建移動終端平臺，有助于實驗室資源的充分合理利用，實現科學化和規范化的基礎實驗室管理。將來在基礎實驗室完成智能化轉型后，對提高各專業基礎實踐教學水平及綜合實踐教學能力具有重要意義，是未來階段綜合性教學工作開展的主要方向，對現代化人才培養及專業技能能力的提升有深遠影響。

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作者:王梓涵 單位:大連理工大學建筑與藝術學院