王軍號 杜朋 黃娟

摘要：以大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，拓展計算機(jī)實驗室教學(xué)與管理的時間和空間，構(gòu)建全新的實驗室開放管理模式，把數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)實驗和在線化管理有機(jī)結(jié)合起來，實現(xiàn)對實驗室、實驗儀器與安全管理的規(guī)范化和信息化，提高實驗室開放建設(shè)的服務(wù)水平與管理水平。采用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，為實驗器材采購、實驗室評估和實驗室建設(shè)等實現(xiàn)全面控制、管理和決策提供有力的數(shù)據(jù)支持。整個系統(tǒng)建設(shè)完成后，能夠達(dá)到智慧學(xué)、智慧教、智慧管的目的。

關(guān)鍵詞：實驗室；開放建設(shè)；大數(shù)據(jù)；云計算；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）18-0013-02

以“互聯(lián)網(wǎng)+”為代表的新時期重要的思想與技術(shù)潮流，推動了大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，正日益成為創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的先導(dǎo)力量，影響越來越深刻。在這種大背景下，中國高等教育領(lǐng)域也發(fā)生著巨大的變化。大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正推動教育自身發(fā)生著變革，未來教育在互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的作用下將變得越來越個性化[1]。

實驗室是高校的重要教學(xué)場所，實驗室的建設(shè)管理在教學(xué)活動中至關(guān)重要。在信息技術(shù)變革的浪潮沖擊下，傳統(tǒng)的高等教育實驗教學(xué)和管理方法受到挑戰(zhàn)。開放式實驗室建設(shè)是高等教育改革的方向，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力人才的重要步驟[2]。

一、建設(shè)背景

當(dāng)前隨著實驗室建設(shè)的不斷發(fā)展，我?，F(xiàn)有的計算機(jī)實驗室管理手段在教學(xué)組織和管理模式的實際運(yùn)行中的問題日益突出，與建設(shè)智慧校園的要求不符，集中體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）上課開門、下課關(guān)門的傳統(tǒng)方式導(dǎo)致實驗室和儀器資源在空閑時間無法利用，而且設(shè)備無法共享，造成資源浪費(fèi)。（2）無法給學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，也無法滿足創(chuàng)新與進(jìn)步的需求，以實驗教師為主、學(xué)生被動接受的教學(xué)模式必然受到全新挑戰(zhàn)，這也是實驗室開放教學(xué)所面臨的一大典型問題。（3）實驗設(shè)備比較多，管理較為困難，教師工作量大增，同時缺乏實驗室開放的信息發(fā)布、實驗預(yù)約、數(shù)據(jù)決策等信息化管理手段。

在這種背景下，為了解決實驗教學(xué)中存在的上述問題，適應(yīng)我校智慧校園建設(shè)的要求，按照“互聯(lián)網(wǎng)+”的思想，把全新的大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與理念用于建設(shè)計算機(jī)實驗室，便于進(jìn)一步完善資源配置，優(yōu)化教學(xué)功能定位，改進(jìn)教學(xué)方法與理念，這也正好契合了學(xué)校建設(shè)發(fā)展新校區(qū)的設(shè)計定位。

二、系統(tǒng)的建設(shè)框架

在充分調(diào)研和論證的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校計算機(jī)實驗室的建設(shè)與應(yīng)用情況，突出開放性這一特征，提出引進(jìn)信息手段，建設(shè)開放式實驗室管理系統(tǒng)。項目建設(shè)以實驗教學(xué)改革為核心，依托開放式實驗室管理系統(tǒng)的支撐，改革傳統(tǒng)的實驗課程教學(xué)模式。通過信息化手段開放教學(xué)資源，深化實驗教學(xué)管理，建設(shè)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實踐能力的教學(xué)環(huán)境。以能力培養(yǎng)為主線，將實驗項目面向?qū)W生全面開放，以滿足學(xué)生日益高漲的自主學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展的需求；實行教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主實驗，努力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐技能和創(chuàng)新思維，切實提高實驗教學(xué)效果、教學(xué)管理與服務(wù)水平[3]。

圍繞滿足開放性這一要求對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行升級、更新或替換，新的開放教學(xué)管理模型將學(xué)生管理系統(tǒng)、教師管理系統(tǒng)、實驗室管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、信息發(fā)布管理系統(tǒng)等全面納入體系，以大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，構(gòu)建全新的實驗教學(xué)管理模式，滿足開放性教學(xué)與培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需求[4]。

三、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思想，以大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，把實驗室、互聯(lián)網(wǎng)和智能化設(shè)備相聯(lián)結(jié)，形成統(tǒng)一的涵蓋設(shè)備接入、數(shù)據(jù)處理和綜合應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)信息中心；融合無線網(wǎng)絡(luò)通信、綜合布線、安全防范、自動控制、多媒體等學(xué)科的技術(shù)，建立開放性、創(chuàng)新性、協(xié)作性和智能型的綜合實驗信息平臺；教師、學(xué)生和管理人員充分獲取不同的教學(xué)資源，實現(xiàn)教育信息資源的有效采集、分析、服務(wù)和應(yīng)用，不僅可實現(xiàn)各類接入設(shè)備的聯(lián)合教學(xué)，還可以實現(xiàn)各類應(yīng)用場景的模擬，為用戶構(gòu)建起一個高效、靈活的實驗環(huán)境[5]。

四、系統(tǒng)的平臺建設(shè)

1.物聯(lián)網(wǎng)感知平臺。以物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)為基礎(chǔ)，對實驗室進(jìn)行信息化設(shè)計，實現(xiàn)實驗室開放管理的智能化，建立基本的智慧實驗室模型。以實驗室為主要設(shè)計載體，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，充分利用各類傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)實驗室的安全管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)智能化的設(shè)備出入庫管理，提高實驗室資產(chǎn)管理效率[6]。采用TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)實驗室的在線實驗，使實驗室的管理更加便捷、智能。

2.云課堂平臺。云課堂平臺是充分挖掘云計算的資源和服務(wù)，整合學(xué)?，F(xiàn)有的實驗教學(xué)資源和教學(xué)系統(tǒng)，將云技術(shù)和教育應(yīng)用緊密結(jié)合，解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中出現(xiàn)的諸多問題，實現(xiàn)實驗室控制集中化、管理智能化、維護(hù)簡單化，將計算機(jī)實驗室?guī)朐频臅r代。通過云計算技術(shù)將實驗室教學(xué)資源充分整合、云化，根據(jù)用戶的需求將桌面計算機(jī)的計算和存儲資源（包括CPU、硬盤、內(nèi)存）集成為不同規(guī)格的虛擬機(jī)，以服務(wù)的方式提供給用戶，從而提高資源的利用率，增強(qiáng)管理維護(hù)的靈活性。通過桌面云、園區(qū)WIFI、移動網(wǎng)絡(luò)和安全接入網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)終端的泛接入，使實驗室管理員和學(xué)生充分享受到移動辦公、移動教學(xué)的便利。

3.大數(shù)據(jù)處理平臺。采集各種教學(xué)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，有學(xué)校的設(shè)備采購數(shù)據(jù)、專業(yè)設(shè)置數(shù)據(jù)、人才市場需求信息、教學(xué)計劃、課程表、實驗教學(xué)資料、實驗報告書、實驗成績等；有各種相關(guān)專業(yè)的網(wǎng)站，如谷歌開發(fā)者網(wǎng)站、電子發(fā)燒友網(wǎng)站以及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣信息等；還有來自物聯(lián)網(wǎng)感知平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)。運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，采用數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，分析挖掘各類數(shù)據(jù)信息，綜合應(yīng)用教育學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)和統(tǒng)計學(xué)等多個學(xué)科的理論和技術(shù)來解決教育研究與教學(xué)實踐中的問題，輔助管理人員做出決策、幫助教師改進(jìn)課程以及提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。有針對性的制定管理模式和實驗教學(xué)模式，因材施教，帶來最佳的教學(xué)體驗，構(gòu)建全新的實驗教學(xué)和管理模式，同時為實驗器材采購、實驗室評估、實驗室建設(shè)及實驗教學(xué)質(zhì)量等實現(xiàn)全面控制、管理和決策提供有力的數(shù)據(jù)支持。

五、結(jié)論

以建設(shè)智能化的新校區(qū)為契機(jī)，依托大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，為我校構(gòu)建全新的實驗室開放管理模式，把數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)實驗和在線化管理有機(jī)結(jié)合起來，分享思想，共用資源。充分整合網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)開放資源、教學(xué)思想和實驗設(shè)備，其核心是智慧學(xué)、智慧教、智慧管。學(xué)習(xí)者、教學(xué)者、管理者從不同入口進(jìn)入系統(tǒng)，協(xié)同工作，資源共享，突破時間和空間的限制，可實現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)和在線化管理，既增加了設(shè)備的使用率，又提高了學(xué)習(xí)效率，滿足開放性教學(xué)與培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]何云亮.“互聯(lián)網(wǎng)+”對高校的沖擊和重塑[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報，2015，（3）.

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[3]王慧淵.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能實驗室的研究與實驗[D].杭州電子科技大學(xué)，2014.

[4]吳文華，楊慶.智能實驗室管理系統(tǒng)下的實驗室開發(fā)管理[J].實驗技術(shù)與管理，2011，28（2）：172-197.

[5]溫小琴.智能實驗室管理系統(tǒng)下的實驗室開放管理研究[J].無線互聯(lián)科技，2015，（22）：131-132.

[6]李建芯.智慧實驗室資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計[D].北京：北方工業(yè)大學(xué)，2016.