高校實驗室建設(shè)是現(xiàn)代教育設(shè)施的重要構(gòu)成，完善實驗室日常管理工作是發(fā)揮教育功能的根本保障。早期高校僅關(guān)注于專業(yè)課程教學(xué)改革工作，對實驗室內(nèi)部管理缺乏先進(jìn)的調(diào)控體系，導(dǎo)致實驗室設(shè)備資源利用率偏低，影響了專業(yè)實驗課程教學(xué)質(zhì)量水平。當(dāng)前，高校正積極推廣信息化建設(shè)模式，信息科技融入實驗室管理工作是一大創(chuàng)新措施。本文分析了高校實驗室建設(shè)存在的問題，設(shè)計了智能實驗室管理系統(tǒng)的軟硬件構(gòu)架，從智能應(yīng)用角度對實驗室管理模式提出科學(xué)的改革對策。
新時期高等教育取得了優(yōu)異的改革成就，高校不僅要編制一套完整的專業(yè)教學(xué)體系，還要注重校內(nèi)配套設(shè)施的調(diào)控應(yīng)用，建立完善的專業(yè)教學(xué)輔助系統(tǒng)，才能更好地開展專業(yè)教學(xué)活動。實驗室是高校現(xiàn)代化教學(xué)不可缺少的一部分，借助實驗室可完成理論與實踐教學(xué)的相互集合。為了更好地利用實驗室資源，需將信息技術(shù)應(yīng)用于實驗室智能管理系統(tǒng)，擴(kuò)大實驗室工作的教育服務(wù)職能。
1高校實驗室建設(shè)存在問題
高等教育為國家培養(yǎng)了多類專業(yè)人才，每年根據(jù)教育部門政策要求開展教學(xué)活動，擴(kuò)大了社會專業(yè)人才的培養(yǎng)范圍。從目前來看，高校實驗室建設(shè)依舊存在著諸多問題，這類問題將限制實驗室教育功能的全面發(fā)揮。高校實驗室正處于深化市場機(jī)制的過程中，還未采用各種現(xiàn)代化管理手段，作為實驗室主管，無法快速、全面、準(zhǔn)確地掌控合同狀況、試驗進(jìn)度、人員管理等實驗室信息;人員和任務(wù)分配過程較復(fù)雜;檢驗任務(wù)書、試驗報告、原始記錄等信息需要重復(fù)錄入，而且查詢、生成不方便;實驗儀器設(shè)備的查詢、維修、校準(zhǔn)、各種標(biāo)準(zhǔn)文本的發(fā)放、查詢等管理手續(xù)繁瑣;從檢驗任務(wù)書的傳遞、檢驗，以及檢驗報告等都由人工處理;雖然各部門都配備了電腦，但是大多數(shù)部門的計算機(jī)都是獨(dú)立使用，沒有很好地實現(xiàn)資源共享。
2智能管理軟硬件系統(tǒng)設(shè)計
實驗室是服務(wù)于高校專業(yè)教學(xué)的配套設(shè)施，也是教育科研人員工資的主要場所。由于高校教育體制改革存在的缺陷，造成實驗室管理工作未受到足夠的重視。結(jié)合高校實驗室建設(shè)存在的種種問題，面對信息時代改革發(fā)展趨勢，高校實驗室建設(shè)必須要朝著信息化方向轉(zhuǎn)變，借助信息科技搭建智能化實驗室管理平臺，滿足高等教育事業(yè)的快速發(fā)展需求。
2.1硬件系統(tǒng)
實驗室構(gòu)建數(shù)字化操控模式，需先配備專用硬件設(shè)施，才能進(jìn)一步提升高校調(diào)度中心辦事處理水平，從而實現(xiàn)數(shù)字化控制模式的`最佳狀態(tài)。硬件系統(tǒng)構(gòu)建中，主要是根據(jù)實驗室工作要求設(shè)置計算機(jī)設(shè)備，從數(shù)量、配置、性能等方面選擇，為管理操作提供良好的硬件平臺。比如，選用高配置計算機(jī)為實驗數(shù)據(jù)處理提供硬件功能。
1)服務(wù)器。實驗室是用于高校科研教育的場所，每天產(chǎn)生了大量的專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)，硬件系統(tǒng)必須配備大內(nèi)存服務(wù)器，以及時收集相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。實驗室服務(wù)器應(yīng)分為實時服務(wù)器、歷史服務(wù)器等兩類，前者用于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的收錄與處理，后者用于存儲實驗室早期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
2)子站點(diǎn)。我國高校已經(jīng)發(fā)展成為綜合式的教育體系，各所高校分為多個不同的校區(qū)，每個校區(qū)實驗室之間存在著密切的關(guān)聯(lián)性。基于互聯(lián)網(wǎng)科技應(yīng)用下，實驗室智能管理需設(shè)計總站點(diǎn)、子站點(diǎn)等分布式模式，由中心校區(qū)實驗室對分校區(qū)實驗室進(jìn)行調(diào)控管理。因此，子站點(diǎn)是實驗室硬件系統(tǒng)的服務(wù)終端，也是硬件規(guī)劃不可缺少的一部分。
2.2軟件系統(tǒng)
軟件是決定信息管理系統(tǒng)運(yùn)行速率的關(guān)鍵因素，數(shù)字化系統(tǒng)要考慮軟件設(shè)施的升級改造，配備專用軟件輔助實驗室管理辦公操作。現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域智能化改造，軟件系統(tǒng)逐漸配備了多種實用型軟件產(chǎn)品，并且根據(jù)用戶操作要求執(zhí)行動作指令。現(xiàn)有軟件系統(tǒng)科采用超大容量數(shù)據(jù)庫為支撐，及時處理高校實驗室內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息。
1)接收端。實時收錄實驗室操作相關(guān)的數(shù)據(jù)，對高校實驗室信息化建設(shè)具有價值意義，也是現(xiàn)代教育科研工作取得的有效成果。軟件系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)接收層，重點(diǎn)對端口數(shù)據(jù)完成收集、處理等工作，強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的總體性。軟件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收層，主要是實驗室管理員、教師、師生之間的三方聯(lián)用，如圖1，擴(kuò)大了智能數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鞣秶?/p>
2)處理端。無論是實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，在軟件系統(tǒng)里都要經(jīng)過詳細(xì)地處理，按照程序編碼完成指令操作，為智能實驗室建設(shè)創(chuàng)造技術(shù)性條件。數(shù)據(jù)處理層采用人工智能識別技術(shù)，對實驗室建設(shè)相關(guān)數(shù)據(jù)及時收取，讓實驗室數(shù)據(jù)庫運(yùn)行流程更加規(guī)范化。比如，實驗室遠(yuǎn)程控制安裝人機(jī)工程系統(tǒng)，代替管理員執(zhí)行人工指令操作。
3實驗室智能管理系統(tǒng)的主要功能
實驗室智能管理是利用計算機(jī)技術(shù)、電子傳感技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等共同組建的信息管理模式，在主要科學(xué)技術(shù)推動下實現(xiàn)了數(shù)字改造進(jìn)程，為現(xiàn)代化實驗室升級改造搭建了高科技平臺。基于軟硬件系統(tǒng)設(shè)計，智能實驗室管理系統(tǒng)主要功能如圖2。
3.1處理功能
包括數(shù)據(jù)收集和輸入、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)加工和輸出。高校建立數(shù)字化調(diào)度中心，對信息化管理所得數(shù)據(jù)實時自動化處理，維持了實驗室監(jiān)控區(qū)域內(nèi)作業(yè)流程的規(guī)范化。調(diào)度中心主要結(jié)合計算機(jī)設(shè)備執(zhí)行調(diào)控方案，重點(diǎn)解決實驗室作業(yè)區(qū)的監(jiān)控難點(diǎn)，創(chuàng)建更加宏觀的工程信息化平臺。比如，機(jī)算計遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)科對教學(xué)期間實驗室內(nèi)部實施全程觀測，24h監(jiān)控可及時發(fā)現(xiàn)實驗室內(nèi)的異常情況，向調(diào)度管理人員輸送可靠的數(shù)據(jù)信號。
3.2計劃功能
根據(jù)高校提供的約束條件，合理地安排各職能部門的計劃，按照不同的管理層，提供不同的管理層，提供相應(yīng)的計劃報告。“安全化”是在高校實驗室信號傳播條件下，利用數(shù)字式控制系統(tǒng)對智能管理進(jìn)行改造，進(jìn)一步提升實驗室運(yùn)行流程的安全作業(yè)水平。軟硬件系統(tǒng)是智能實驗室尤為關(guān)鍵的組成部分，設(shè)計人員要根據(jù)專業(yè)實驗教學(xué)的具體情況，編制切實可靠的軟硬件結(jié)構(gòu)模式，全面提升高校實驗室運(yùn)行的工作效率。
3.3控制功能
根據(jù)各職能部門提供的數(shù)據(jù)，對計劃的執(zhí)行情況進(jìn)行檢測、檢測、比較執(zhí)行與計劃的差異，對差異情況分析其原因。長期以來實驗室在推動高校發(fā)展方面的作用顯著，作為高校教育事業(yè)的基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，實驗室功能得到了最優(yōu)化升級。根據(jù)現(xiàn)有實驗室作業(yè)模式，實驗器材與配套設(shè)施是實驗室信息化改造的核心構(gòu)成，這是監(jiān)控平臺建設(shè)的主要對象。可采用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對實驗室內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)測，由無線網(wǎng)絡(luò)載入視頻監(jiān)控信號，為調(diào)度中心作業(yè)提出可靠的指導(dǎo)。
3.4輔助功能
采用各種數(shù)學(xué)模型和所存儲的大量數(shù)據(jù)，及時推倒出有關(guān)問題的最優(yōu)解或滿意解，輔助各級管理人員進(jìn)行決策，以期合理利用人財物和信息資源，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。此外，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法、統(tǒng)計方法和模擬方法，根據(jù)過去的數(shù)據(jù)預(yù)測外來的情況。
4高校實驗室智能管理系統(tǒng)的具體應(yīng)用
在科學(xué)技術(shù)改革條件的推動下，我國高等教育事業(yè)朝著數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，全面實現(xiàn)了實驗室工作模式的科技化改造，幫助管理人員解決了諸多信號處理方面的難題。高校實驗室信息化建設(shè)，不僅設(shè)置了高端的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)架，同時結(jié)合信息管理系統(tǒng)設(shè)定處理、計劃、控制、輔助等功能模塊，進(jìn)一步完善了高校實驗室管理體系，如圖3。結(jié)合實驗室日常使用情況，智能管理系統(tǒng)主要應(yīng)用包括：
4.1人機(jī)管理
高校管理科技改革區(qū)域智能化，這種管理系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機(jī)代替人工操控，減小了實驗室管理員日常工作的難度。智能系統(tǒng)科根據(jù)實驗室內(nèi)部工作要求，設(shè)定不同的人機(jī)工程操作模塊，主要包括：公告管理、用戶管理、數(shù)據(jù)字典等系統(tǒng)。人機(jī)管理是人與計算機(jī)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，借助智能平臺提升了實驗室相關(guān)事務(wù)的處理效率，方便了實驗室管理人員的多項工作。
4.2教學(xué)管理
專業(yè)教學(xué)、科技研究等是實驗室的主要應(yīng)用功能，高校建設(shè)實驗室多數(shù)是為了滿足專業(yè)教學(xué)要求，智能系統(tǒng)對實驗室內(nèi)教學(xué)管理業(yè)有很大的幫助。智能教學(xué)管理是指對老師教學(xué)過程的整體管理，包括對教學(xué)計劃、教學(xué)資源、上傳文檔、學(xué)生數(shù)據(jù)報表、成績的管理等，都可以利用實驗室智能系統(tǒng)進(jìn)行識別、存儲。實驗室教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的關(guān)鍵，由智能實驗室設(shè)計專項教學(xué)方案，提高了高校專業(yè)教育的工作水平。
4.3設(shè)備管理
實驗器材是高校投資的采購對象，實驗設(shè)備損壞則會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。智能實驗室采用了數(shù)字化設(shè)備管理體系，對實驗設(shè)備的加入、存儲、使用、維修、損耗的管理。比如，實驗設(shè)備器材采購管理中，智能系統(tǒng)可對建設(shè)規(guī)劃步驟、設(shè)備采購流程等優(yōu)化管理;設(shè)備分為三種：辦公設(shè)備、科研設(shè)備、教學(xué)設(shè)備。如需申購，填寫申購表格，然后根據(jù)審批流程進(jìn)行審批，由采購部門統(tǒng)計生成采購清單。
4.4數(shù)據(jù)管理
對專業(yè)實驗中產(chǎn)生的有價值數(shù)據(jù)，智能管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r收錄、存儲，在系統(tǒng)內(nèi)配備專用數(shù)據(jù)庫可提升資源的有效利用率。實驗室數(shù)據(jù)管理應(yīng)用表現(xiàn)：一是實驗室評估與評教，系統(tǒng)使用者對實驗室的管理及教學(xué)的評價統(tǒng)計;二是數(shù)據(jù)與報表，系統(tǒng)根據(jù)錄入的設(shè)備，低值品與耗材等的數(shù)據(jù)情況形成可查詢的明細(xì)和統(tǒng)計，可形成報表。
5結(jié)論
實驗室是用于高校專業(yè)實驗或科學(xué)研究的重點(diǎn)場所，搞好實驗室信息化建設(shè)關(guān)系著高等教育事業(yè)發(fā)展水平。信息科技是實驗室智能管理系統(tǒng)的核心支撐，借助軟硬件系統(tǒng)服務(wù)平臺，實驗室可設(shè)定處理功能、計劃功能、控制功能、輔助功能等，為人機(jī)管理、教學(xué)管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理等創(chuàng)造廣闊的平臺，從多個方面保障了實驗室信息化建設(shè)水平。
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