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摘 要：物联网是物物相连的互联网，扩展和延伸到了任何物品之间的信息交互和通信。基于物联网的高校实验教学及信息化管理技术是未来教育数字化和信息化发展的趋势和必然选择。通过深入研究高校实验教学中心管理现状及问题，结合当前物联网发展趋势，探讨物联网环境下实验教学中心实验教学管理和信息化管理中的不足，及其产生的原因，并结合实际情况提出相应建设对策，以及为高校实验中心实验教学管理、信息化管理水平提升提供建设指导意义，从而更好地为专业人才的培养和发展提供服务。
关键词：物联网 实验中心 实验室建设
随着高校实验教学中心建设规模的逐渐扩大，为保障高校实验教学质量和服务水平，传统实验教学中心中以人工为主的管理方式已远不能满足当前社会对人才综合能力的要求。如何正确把握实验实践性人才需求的特点，科学进行人才培养定位，同时建成与之适应的实验教学中心，正成为各高校迫切需要解决的问题。而涉及多学科、多领域、每一学科的实验教学中心都具有其自身的特点和特色，高校很难对实验教学中心的建设和管理制定统一的标准。为解决这种复杂且高度分散的管理性问题，利用物联网实现实验中心的信息化管理和教学服务显得尤为重要。基于物联网的实验教学中心建设，不仅符合实践性人才培养的需要，也符合学校自身建设发展的需要，可以提高并强化学生实践能力、教学服务水平。
一、实验教学中心管理主要问题
1.发展现状。随着高校对实验教学越来越重视，实验实践类教学中心已陆续建立并得到较大投入。高校实验教学中心一般可分为两大类：基础教学实验教学中心和专业实验教学中心。基础教学实验教学中心开展专业基础课的实验教学，实验内容以演示验证为主。专业实验教学中心开展专业课程实验教学，实验内容以综合设计类为主。随着实验教学中心服务学生人数的增加、社会对学生实践能力的要求加大，实验教学中心承担的专业教学课程门数课时量和其他工作量都明显增大，实验教学中心各类仪器的使用率都大幅度提高，甚至满负荷运转，这对实验教学中心及其设备管理工作量提出了更高的要求。这不仅要求实验教学中心具有足够的实验空间，智能仪器设备，同时具备先进的实验管理系统，这些都是传统实验教学中心无法实现的，这要求我们对其进行改革：建设物联网环境下的高校实验教学中心。
2.传统人工管理的问题及原因。（1）实验考勤。针对实验传统点名考勤存在点名时间长、容易出现冒名顶替状况，基于物联网技术的门禁系统智能签到系统可以自动识别学生一卡通或手机（安装实验室考勤类APP）。当学生到达实验室时，实验中心可以自动识别学生信息。（2）课堂交流。传统的课堂师生交流局限于对学习内容的讨论，课外自行实验时遇到问题不能及时和老师反映，可能导致问题解决不及时；学生对老师的意见或建议不能实时传达，智能化实验室管理系统可以将实验过程录制，并将相关数据上传至服务器，以供老师或实验人员查阅。（3）智能设备管理。智能化的设备管理系统，可以将所有设备连成实验室内部网络。通过网络直接管理和控制各项实验设备，如多媒体设备、实验柜台等。还可以对使用者的使用过程做好记录，对贵重物品或危险设备进行自动日志记录。基于实验使用情况，针对性的进行相关硬件或软件升级，可以有效节省人力和经费。
二、基于物联网的实验中心建设原则
1.建设思路。实验教学中心体制大多根据专业设置，规模不一。虽具有各自的特色，但已无法满足社会发展对人才实践性和综合性培养的需求。加强基础实验教学中心建设，突破传统实验室单一格局，以物联网技术结合专业特色建立实验教学中心，是新形势下实验教学中心建设的基本方向和目标。实验教学中心建设与学科、专业的设置密切相关，关注专业人才培养环境建设，推进智能实验教学中心的体制改革，形成层次合理、功能健全的基于物联网技术的实验教学中心新体系。
2.建设原则。基于物联网实验教学中心在设计之初，应该统一建立标准。为了给师生搭建一个专业、智能的实验平台，基于物联网的实验教学中心建设应符合以下原则：（1）人才培养目标高度一致。实验教学中心建设应仅仅围绕本学院人才培养目标，各院系专业应充分发挥和利用自身的优势和特色，在满足基本学习内容的基础上，结合本学校专业人才培养计划进行建立。（2）技术先进性。物联网是一门不断发展中的新兴学科，实验教学中心在建设时需要考虑具备先进性，与世界前沿技术发展保持同步。不仅要满足各专业基本实验教学内容的开支和环境保障，也需要考虑科研设备和社会服务设备的接入，以及相关开发和培训需要。（3）接口可扩展性。物联网的实质是通过传感器、射频技术、嵌入式技术、无线传感技术等技术实现物与物的相连，因此要有统一的开放接口，便于實验教学中心各种设备及系统的顺利接入，并且可根据未来物联网技术的飞速发展快速升级。
3.建设意义。物联网是通过各种传感设备，按照事先约定协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。基于物联网的实验教学平台出现，摒弃了传统的实验教学中心中人工管理弊端，依靠其独特的网络优势，提高实验教学中的教学质量和服务水平。在满足不同层次、不同能力的师生学习需要的同时，还能满足创新、变化的科研要求。
三、基于物联网的实验中心建设对策
1.实现智能化考勤。师生参与实验教学课程时可以使用智能门禁系统，当师生持卡（相关设备）走进实验室时，射频读卡器会利用RFID技术将卡中的信息读取，比如老师的教职工号，学生的学号，并且记录进出实验教学中心的时间。门禁系统会将当前的卡片ID、持卡者照片、卡片状态、出入时间与初始化信息进行比较，同时将本次操作上传到系统服务器中进行处理并存到数据库中保存。利用历史数据可进一步大数据分析，为实验室建设和实验安排提供决策支持。
2.搭建师生网络交流平台。通过搭建师生网络交流平台，老师可以第一手掌握学生上课对知识的掌握程度，学生可以及时的收到老师传达的消息。利用平台可以及时记录、存储学生对老师实验课堂的理解深度、学习广度、教师备课认真度，同时成为师生交流的良好工具。通过师生沟通平台，还可以及时对老师的教学进行评估。利用该平台实现实验资源和虚拟平台的结合，软硬件资源整合并优化，为师生提供良好的资源平台。
3.实现实验中心智能化控制。高校实验教学中心的所有设备被赋予条码或电子标签，当携带有电子标签的实验设备进出实验教学中心时，读写器会自动识别实验设备和物品，读取电子标签上的详细信息，数据会上传至服务器，自动生成入库和出库记录，同时将操作记录上传到服务器。当设备外借或归还时，服务器自动更新相关数据库数据。利用系统对设备记录使用情况，方便了学生对实验教学中心器材的借用和归还。基于物联网的实验教学中心的智能监控将加快实验教学中心的管理进入数字化和智能化的时代。实验仪器与物品的维护与更新要求实验教学中心制定安全指标：设备使用时间、放置地点、注意事项、维护记录等。实验中心在非实验时间段，可以开启人体红外传感器检测，检测是否有小偷或其他可疑人员的潜入，实验教学中心的负责老师或学校保卫处等相关部门将及时收到警报提醒，有效地提高实验中心安防水平。
四、结语
高校实验中心利用物联网技术实现实验设备中信息的直接通信，提高实验中心的实验教学及信息化管理能力，在满足不同层次学生实验教学、综合实训、竞赛项目等综合需求的基础上，建立基于物联网平台的信息化管理方式及其支撑系统，不仅大大提升了设备利用率，而且有效提高了工作质量和服务水平，对整合优化各类实验教学资源有着非常重要的意义。
※基金项目：四川省大学生创新创业训练计划项目（201510615013）.
关键词：物联网 实验中心 实验室建设
随着高校实验教学中心建设规模的逐渐扩大，为保障高校实验教学质量和服务水平，传统实验教学中心中以人工为主的管理方式已远不能满足当前社会对人才综合能力的要求。如何正确把握实验实践性人才需求的特点，科学进行人才培养定位，同时建成与之适应的实验教学中心，正成为各高校迫切需要解决的问题。而涉及多学科、多领域、每一学科的实验教学中心都具有其自身的特点和特色，高校很难对实验教学中心的建设和管理制定统一的标准。为解决这种复杂且高度分散的管理性问题，利用物联网实现实验中心的信息化管理和教学服务显得尤为重要。基于物联网的实验教学中心建设，不仅符合实践性人才培养的需要，也符合学校自身建设发展的需要，可以提高并强化学生实践能力、教学服务水平。
一、实验教学中心管理主要问题
1.发展现状。随着高校对实验教学越来越重视，实验实践类教学中心已陆续建立并得到较大投入。高校实验教学中心一般可分为两大类：基础教学实验教学中心和专业实验教学中心。基础教学实验教学中心开展专业基础课的实验教学，实验内容以演示验证为主。专业实验教学中心开展专业课程实验教学，实验内容以综合设计类为主。随着实验教学中心服务学生人数的增加、社会对学生实践能力的要求加大，实验教学中心承担的专业教学课程门数课时量和其他工作量都明显增大，实验教学中心各类仪器的使用率都大幅度提高，甚至满负荷运转，这对实验教学中心及其设备管理工作量提出了更高的要求。这不仅要求实验教学中心具有足够的实验空间，智能仪器设备，同时具备先进的实验管理系统，这些都是传统实验教学中心无法实现的，这要求我们对其进行改革：建设物联网环境下的高校实验教学中心。
2.传统人工管理的问题及原因。（1）实验考勤。针对实验传统点名考勤存在点名时间长、容易出现冒名顶替状况，基于物联网技术的门禁系统智能签到系统可以自动识别学生一卡通或手机（安装实验室考勤类APP）。当学生到达实验室时，实验中心可以自动识别学生信息。（2）课堂交流。传统的课堂师生交流局限于对学习内容的讨论，课外自行实验时遇到问题不能及时和老师反映，可能导致问题解决不及时；学生对老师的意见或建议不能实时传达，智能化实验室管理系统可以将实验过程录制，并将相关数据上传至服务器，以供老师或实验人员查阅。（3）智能设备管理。智能化的设备管理系统，可以将所有设备连成实验室内部网络。通过网络直接管理和控制各项实验设备，如多媒体设备、实验柜台等。还可以对使用者的使用过程做好记录，对贵重物品或危险设备进行自动日志记录。基于实验使用情况，针对性的进行相关硬件或软件升级，可以有效节省人力和经费。
二、基于物联网的实验中心建设原则
1.建设思路。实验教学中心体制大多根据专业设置，规模不一。虽具有各自的特色，但已无法满足社会发展对人才实践性和综合性培养的需求。加强基础实验教学中心建设，突破传统实验室单一格局，以物联网技术结合专业特色建立实验教学中心，是新形势下实验教学中心建设的基本方向和目标。实验教学中心建设与学科、专业的设置密切相关，关注专业人才培养环境建设，推进智能实验教学中心的体制改革，形成层次合理、功能健全的基于物联网技术的实验教学中心新体系。
2.建设原则。基于物联网实验教学中心在设计之初，应该统一建立标准。为了给师生搭建一个专业、智能的实验平台，基于物联网的实验教学中心建设应符合以下原则：（1）人才培养目标高度一致。实验教学中心建设应仅仅围绕本学院人才培养目标，各院系专业应充分发挥和利用自身的优势和特色，在满足基本学习内容的基础上，结合本学校专业人才培养计划进行建立。（2）技术先进性。物联网是一门不断发展中的新兴学科，实验教学中心在建设时需要考虑具备先进性，与世界前沿技术发展保持同步。不仅要满足各专业基本实验教学内容的开支和环境保障，也需要考虑科研设备和社会服务设备的接入，以及相关开发和培训需要。（3）接口可扩展性。物联网的实质是通过传感器、射频技术、嵌入式技术、无线传感技术等技术实现物与物的相连，因此要有统一的开放接口，便于實验教学中心各种设备及系统的顺利接入，并且可根据未来物联网技术的飞速发展快速升级。
3.建设意义。物联网是通过各种传感设备，按照事先约定协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。基于物联网的实验教学平台出现，摒弃了传统的实验教学中心中人工管理弊端，依靠其独特的网络优势，提高实验教学中的教学质量和服务水平。在满足不同层次、不同能力的师生学习需要的同时，还能满足创新、变化的科研要求。
三、基于物联网的实验中心建设对策
1.实现智能化考勤。师生参与实验教学课程时可以使用智能门禁系统，当师生持卡（相关设备）走进实验室时，射频读卡器会利用RFID技术将卡中的信息读取，比如老师的教职工号，学生的学号，并且记录进出实验教学中心的时间。门禁系统会将当前的卡片ID、持卡者照片、卡片状态、出入时间与初始化信息进行比较，同时将本次操作上传到系统服务器中进行处理并存到数据库中保存。利用历史数据可进一步大数据分析，为实验室建设和实验安排提供决策支持。
2.搭建师生网络交流平台。通过搭建师生网络交流平台，老师可以第一手掌握学生上课对知识的掌握程度，学生可以及时的收到老师传达的消息。利用平台可以及时记录、存储学生对老师实验课堂的理解深度、学习广度、教师备课认真度，同时成为师生交流的良好工具。通过师生沟通平台，还可以及时对老师的教学进行评估。利用该平台实现实验资源和虚拟平台的结合，软硬件资源整合并优化，为师生提供良好的资源平台。
3.实现实验中心智能化控制。高校实验教学中心的所有设备被赋予条码或电子标签，当携带有电子标签的实验设备进出实验教学中心时，读写器会自动识别实验设备和物品，读取电子标签上的详细信息，数据会上传至服务器，自动生成入库和出库记录，同时将操作记录上传到服务器。当设备外借或归还时，服务器自动更新相关数据库数据。利用系统对设备记录使用情况，方便了学生对实验教学中心器材的借用和归还。基于物联网的实验教学中心的智能监控将加快实验教学中心的管理进入数字化和智能化的时代。实验仪器与物品的维护与更新要求实验教学中心制定安全指标：设备使用时间、放置地点、注意事项、维护记录等。实验中心在非实验时间段，可以开启人体红外传感器检测，检测是否有小偷或其他可疑人员的潜入，实验教学中心的负责老师或学校保卫处等相关部门将及时收到警报提醒，有效地提高实验中心安防水平。
四、结语
高校实验中心利用物联网技术实现实验设备中信息的直接通信，提高实验中心的实验教学及信息化管理能力，在满足不同层次学生实验教学、综合实训、竞赛项目等综合需求的基础上，建立基于物联网平台的信息化管理方式及其支撑系统，不仅大大提升了设备利用率，而且有效提高了工作质量和服务水平，对整合优化各类实验教学资源有着非常重要的意义。
※基金项目：四川省大学生创新创业训练计划项目（201510615013）.