朱燕祥 王勇軍

摘要：傳統(tǒng)高校實驗室管理模式已經(jīng)難以適應(yīng)教學改革發(fā)展的新要求。人工智能技術(shù)的應(yīng)用對建立創(chuàng)新型、開放型的高校中心實驗室，發(fā)揮著積極作用。文章綜述了我國高校實驗室運行的現(xiàn)狀及其存在的問題、人工智能技術(shù)在高校實驗室管理中的應(yīng)用模式以及發(fā)展展望，為加強高校實驗室的智能化管理提供了參考。

關(guān)鍵詞：人工智能;高校;實驗室;管理

中圖分類號：G717? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）50-0007-02

隨著教育改革的不斷深入以及社會對創(chuàng)新型、技能型人才需求的增加，高校實驗室在建設(shè)規(guī)模、儀器設(shè)備和實踐性教學安排等方面的投入不斷加大，為高校培養(yǎng)社會適用型人才發(fā)揮了重要作用。在滿足教學實踐需求的同時，高校實驗室也承擔了繁重的科研任務(wù)，因此傳統(tǒng)人工管理模式很能適應(yīng)新的管理要求。實驗室運行時間和儀器使用頻度的增加，以及管理人員不足等因素，不但帶來管理效能的降低，也帶來了各種安全隱患。建立創(chuàng)新型、開放型、資源共享型的中心實驗室，采用人工智能技術(shù)進行科學管理，成為高校實驗室發(fā)展的必然趨勢[1，2]。

一、高校實驗室運行現(xiàn)狀及其存在的問題

目前，大部分高校實驗室都對儀器設(shè)備進行了大量投入，也制定了相應(yīng)的管理規(guī)章制度，加強了實驗室的日常管理。但實驗室運行、儀器的管理、使用和維護，仍然沿用傳統(tǒng)的人工管理模式。

（一）固定時間的實驗室開放模式

中心實驗室以及教學實驗室通常設(shè)置固定的開放時間。教學實踐或公共平臺的大型儀器的使用必須在規(guī)定時間內(nèi)完成。隨著創(chuàng)新型教學模式的拓展，以及教學實踐的多元化，如創(chuàng)新課題、個性化教育和研究性學習等，使得實踐內(nèi)容、形式和時間的靈活性增強。預(yù)約登記雖然可以控制平臺或儀器的有序使用，但實驗過程中諸多不確定因素會導(dǎo)致平臺管理失控，從而影響實驗進度和效果。此外，固定時間的實驗室開放模式往往會導(dǎo)致實驗平臺和儀器的使用效率較低。

（二）儀器設(shè)備操作不規(guī)范導(dǎo)致維修成本的增加

高校實驗室中儀器不規(guī)范使用引起的損壞現(xiàn)象越來越嚴重。大型儀器設(shè)備價格昂貴，少則數(shù)十萬，多則數(shù)百萬，維護和運行成本較高。一旦損壞，維修費用大、修理周期長，進而影響實驗進展，主要原因：一是培訓不到位，學生操作不當;二是未經(jīng)培訓的流動學生或?qū)嶒炄藛T增加;三是儀器的使用環(huán)境不達標，如溫度、濕度、壓力等。

（三）缺乏實驗過程的監(jiān)督管理及評價

教學質(zhì)量管理部門需要隨時了解師生出勤和實驗室教學情況，對教學實驗過程做出質(zhì)量評價;設(shè)備管理部門也需要動態(tài)了解實驗室運行、儀器設(shè)備的使用等情況。如果缺乏智能管理系統(tǒng)，往往出現(xiàn)補臺賬、補記錄等情況，很難做出客觀評價。

（四）存在安全隱患

雖然各高校嚴抓實驗室安全管理，配備有各種安全設(shè)備，但由于學生人數(shù)增加、儀器設(shè)備頻繁使用以及管理人員疏忽等，安全事故屢有發(fā)生，其中包括用電、藥品試劑、壓力容器等操作不當引起的爆裂和爆炸等人身傷害事件。因此，采用更加現(xiàn)代化的人工智能技術(shù)，加強高校實驗室管理，可以有效降低安全事故的發(fā)生率。

二、高校實驗室管理中人工智能技術(shù)的應(yīng)用模式

人工智能（Artificial Intelligence）是采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息處理技術(shù)、認知科學、語音科學等多學科知識，使機器模擬人的思維、學習和行為等的一種技術(shù)。目前，人工智能已經(jīng)廣泛用于醫(yī)療、軍事、無人駕駛、倉儲運輸、文化事業(yè)和高等教育等多個領(lǐng)域[3-5]。高校實驗室加強人工智能管理，可以提高實驗室的管理和使用效率，從而促進專業(yè)和學科的發(fā)展。

1.智能化的實驗室管理控制系統(tǒng)。安裝感應(yīng)式身份識別系統(tǒng)是高校實驗室不間斷運行的前提條件。原有讀卡式門禁系統(tǒng)是目前高校實驗室普遍采用的身份識別系統(tǒng)，包括讀卡器、感應(yīng)卡、門禁控制器、通訊轉(zhuǎn)換器、電腦管理軟件、開門按鈕、電鎖、消防聯(lián)動及報警擴展、電源等[6]。實驗人員只需通過授權(quán)的校園“一卡通”，即可進入實驗室。經(jīng)管理人員在教學時段或預(yù)約時間內(nèi)授權(quán)，實驗人員方可進入，管理系統(tǒng)軟件同時會自動登記進入人員的名單和出入時間。隨著人臉識別系統(tǒng)技術(shù)的完善，讀卡式門禁系統(tǒng)逐漸被人臉識別門禁系統(tǒng)取代。人臉識別門禁系統(tǒng)只需輸入使用者身份信息，通過人臉識別即可進入實驗室。而使用者身份信息可直接與學校人員信息系統(tǒng)相連，這樣可以避免校園卡的丟失、損壞以及相互借用等造成的不便。此外，感應(yīng)式身份識別系統(tǒng)可以應(yīng)用于大型儀器的使用。通過身份識別系統(tǒng)，聯(lián)動儀器電源控制器，接通儀器電源。電腦軟件可以及時記錄使用者詳細信息、儀器使用狀態(tài)和時間等。

遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)由攝像頭、語音提示器、通訊模塊和管理服務(wù)器等組成，用于實驗室須知提醒、遠程指導(dǎo)和監(jiān)督、教學質(zhì)量檢查等，還可以提供教學實踐回顧。

2.高校實驗室智能管理軟件系統(tǒng)。建立實驗室資源管理軟件系統(tǒng)，可以提高實驗室資源管理效率，其中包括：實驗儀器分類和檔案建立;教學實驗和承擔項目信息;藥品和易耗品的存儲消耗信息;實驗室管理人員相關(guān)信息等。

建立和完善實驗室開放預(yù)約系統(tǒng)，是提高平臺及儀器使用效率的關(guān)鍵。網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)包括使用者信息、使用日期、使用時間段;儀器設(shè)備使用權(quán)和操作資格;操作培訓考核;審批人;預(yù)約取消通知等。管理員審批后，使用者方可進入實驗室使用。

3.構(gòu)建示范中心資源共享平臺。示范中心資源共享平臺的建設(shè)，不但使有限的優(yōu)質(zhì)實驗教學資源得到充分利用，而且可以使不同專業(yè)、不同學科的科研人員取長補短、相互交流、增進感情，學生也可以有機會在不同實驗室學習，提高實驗技能。參與共享的資源包括：儀器設(shè)備、師資隊伍、教學方法和管理制度等。共享平臺的實現(xiàn)依托中心與中心之間、學院與學院之間的資源整合。通過建立示范中心開放、示范中心管理、儀器設(shè)備、實踐教學四個模塊，對共享平臺資源進行管理。將各中心實驗室管理控制系統(tǒng)和智能管理軟件系統(tǒng)的權(quán)限進行合理分配，可以最大限度地整合學校實驗教學資源。

三、人工智能技術(shù)在高校實驗室管理中的應(yīng)用展望

人工智能技術(shù)在語音識別、計算機視覺、數(shù)據(jù)處理、互聯(lián)網(wǎng)與云計算等應(yīng)用中日趨成熟，也徹底改變了傳統(tǒng)的實驗室管理體制，提高了高校實驗室的管理效率。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能機器人的應(yīng)用將越來越普及，并在實驗技能培訓中得到廣泛應(yīng)用，高校實驗室將最終實現(xiàn)無人化管理;實驗室也將根據(jù)培養(yǎng)目標和社會需求，對學生實行多種技能的個性化培養(yǎng)，創(chuàng)新了人才培養(yǎng)模式;嚴格的過程管理、健全的安全管理措施，可以使實驗室的事故發(fā)生率減少到最低程度;實驗室不間斷開放模式，以及高效的運行機制，可以使學生的自主學習能力、創(chuàng)新能力不斷提高，也可以讓科研人員的研究水平不斷提升。

總之，改革高校實驗室的傳統(tǒng)管理模式，建立智能化的管理新模式，促進創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，是推動學校專業(yè)和學科發(fā)展的重要舉措。

參考文獻：

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