小编： 中国石油大学（北京）教学演示中心是具有学校特色的多学科交叉融合的教学实验室，为加强高校信息化建设，做好教学实验室资源共享工作，以教学演示中心为试点，对其目前信息化
随着教育信息化的不断发展，我国各高校近年来都在加强信息化建设，建设数字化校园，以适应信息化社会对发展教育提出的新要求。随着开设实验课程量的增加及仪器数量的不断增长，在使用及管理方面都对实验老师的人工管理提出了新的考验，传统管理方式与发展中的教学环境与教学要求不相适应，可能会出现实验室使用人员情况信息管理掌握不及时、装置设备使用频率低等问题，造成信息管理不全面、实验室资源浪费等情况的发生，所以对实验室进行信息化建设创新与实践已成为教学改革与发展中重要的环节。中国石油大学（北京）教学演示中心是具有学校特色的多学科交叉融合的教学实验室，占地800多m2，共包括物理、机械、物控、测井及海洋工程五个展示单元，涉及多学科领域的知识，既可以面向本校师生开放进行实践教学，又可以面向石油附中附小及校外人员开放进行科普教育，拥有包含油气装备模型、天然气长输管道站场沙盘模型、钻井井场模型在内的诸多模型展示装置，具有丰富的教学和实践开放资源，在硬件方面已有一定的信息化建设基础条件，适合进一步提升信息化建设水平，提高资源共享率和智能化管理程度。本文将以教学演示中心为试点，对教学演示中心的信息化建设与实践情况进行分析梳理，并对可实现的信息化建设目标进行探究。
教学演示中心信息化建设现状与问题分析
（一）目前教学演示中心安全管理体系的信息化建设和实践情况
(1）实验室安全准入考试
学校校主页在“实验安全”模块中，已设有线上实验室安全准入学习与考试系统，可利用此系统进行线上学习考核。任何需要进入实验室的学生与教职工，首先要在此系统中，进行实验室相关操作及安全知识的学习，并在题库的练习中完成知识的掌握，在全部内容学习完毕后，申请进行考试，考试要求必须成绩在90分以上为达到要求，通过考核后，方可获得进入实验室进入学习及操作的资格，完成进入实验室前的第一道准备工序。
(2）教学演示中心网站及微信公众号
目前教学演示中心网站及微信公众号正在建设中，可根据设计需要增添修改内容，设计主要菜单包括中心概况，在概况模块中可包含中心简介、组织机构、建设规划等内容；在实验教学模块中可包含教学理念、教学体系、实验教学等内容；其他模块还有运行机制、教研团队、环境设备、特色项目、联系我们等。教学演示中心网站及微信公众号的建成，将为学生或校外人员的自主访问及了解中心概况提供极大的便利。
(3）实验教学排选课管理
可依托新开发的校级实践教学管理系统，进行排选课管理。此实践教学管理系统目前主要建成排选课系统和毕业设计及论文管理系统两大模块，尚有实验室预约和实习管理系统有待开发中。在此排选课系统模块中，实验教师可进行实验课程管理、实验维护、学生选课管理等操作，待实验教师在系统中发布所需完成的实验课程的时间地点内容及作业任务等后，学生可根据自己时间安排及学习要求进行选课，学生的选课情况及分组名单等信息将即时体现在系统中可查可改，代替以往人工排课调节时间等繁杂工作，教师课表也随即生成，便于实验教师课程安排查看。同时在实验成绩管理一栏中，可实现实验操作成绩的录入、实验报告成绩的录入、考试成绩的录入、实验成绩统计等，在学生实验课程成绩的管理上也提供了极大便利，并且此实践教学管理系统上录入的成绩，可与教务系统相关联，可根据需要设置，完成理论课和实验课成绩的结合，并给出学习此门课程的最终成绩。 图1教学演示中心设备应用解说二维码 下载原图
(4）教学演示中心装置设备解说二维码
在教学演示中心内的油气装备展示模型及模拟全程实际站场和传输过程的天然气长输管道一体化沙盘模型区域，已将解说二维码应用起来，如图1所示，用任意手机进行二维码扫描后均可获得此模型区域的介绍并以语音讲解的方式呈现。在平时的参观过程中，由于站位较远或来不及听清等原因，参观者常常会错过介绍信息，通过这种方式可进行补充，并选择自己最感兴趣的区域信息，更为实用便利。无论是校外参观访客还是本校师生，在进行参观学习时均可自行用手机随时扫描二维码，获取当下仪器设备的解说文字同时播放语音讲解，也可拍下二维码照片随后自行学习，一方面增加了学习体验，另一方面易于自行学习了解仪器设备等相关知识，实现信息化学习的便利。
(5）硬件基础
教学演示中心由于占地面积较大，实验室内放置仪器装置较贵重等原因，共设有六个智能门禁出入口，其中最为常用的出入门是物理区相对应的北1门及海洋工程区域相对应的南1门和测井区域相对应的南2门，另外东1门、东2门、西1门通常作为消防逃生通道及参观人流出口。六个门禁均设有权限，只有在超级管理员开通门禁权限后的人员，才可通过面部识别、指纹、或账号密码的方式进出教学演示中心。目前设有超级管理员两名，已开通门禁权限人员十几名，对于长期不需要进出的人员，会定期取消门禁权限，对于临时需要进出的人员，会设置临时账号密码，日常人员管理严格，无随意进出情况。并在教学演示中心大厅各位置，设置有单独的不断电记录监控设备，可随时查看监控录像情况。门禁及监控设备，已投入日常的使用，对于门禁权限有一定控制，并对进出人员信息有一定掌握，对于进一步的开展信息化建设提供一定硬件基础。在目前教学演示中心各展厅已有的设备中，有一些已具有一定的智能化操作性。在机械展厅中，安装了触摸控制屏幕，其中已安装了机械基础虚拟认知系统，里面包含各种典型油气装备及机械装置3D模型，通过此机械基础虚拟认知系统可了解机械原理相关基础知识，并自由切换到自己感兴趣的知识方向中，适合于大一或大二学生学习使用。在物探展厅中，为学生提供了三维环境的演示项目，通过三维模型和数据体的立体显示，可以有效地发现模型和数据中存在的空间关系；利用立体渲染、薄层雕刻、动态显示等技术，可以直接了解地下构造的轮廓，对地质数据、地球物理数据之间的空间关系产生新的认识。在虚拟现实空间进行油藏数值模拟，可根据钻井数据实时模拟，也可以根据需要对重点区域进行精细模拟。在海洋工程展厅中，展示模型采用了半实物仿真形式，即通过实物等比例模型与软件模拟和VR视觉效果结合，达到仿真模拟的效果。并设有可穿戴VR设备，使学生和参观者可在真实模拟场景下，体验海上平台自救逃生的过程，加强互动和体验感。
（二）教学演示中心信息化建设难点和存在问题
(1）没有建立完整的实验室门禁权限分级准入系统
以部分外国高校实验室信息化建设情况为例，实验室均采取门禁权限分级准入系统，通过对不同人员的校园一卡通进行权限设置，可拥有不同级别的门禁通过权限。比如对于大多数安全隐患较低的实验室，可向进行全部课程学习的学生进行开放，刷卡进入；对于需要经过一定培训方可进入的实验室，门禁只授权给高年级或通过安全操作考核的学生开放，刷卡进入；对于需要进行严格控制，并具有一定危险性或较为贵重仪器设备的实验室，只授权给经验丰富的操作人员，对于其他老师及同学也不予开放批准。对于教学演示中心的智能门禁系统而言，目前也无门禁权限分组设置的方法，只能由超级管理员决定设置哪一个位置的门禁权限，通过人工设置的方法实现人员管理，无法通过一卡通或学校的系统进行统一设置。
(2）缺少实验室统一信息管理平台
目前大多数教学演示中心的日常管理仍采取人工管理方式，有各自的记录台账，包括实验室使用记录情况以纸质版材料提交为主要方式，每个展厅既可能单独使用，也可能一起使用，对于实验室内每台仪器设备的使用情况，及使用人员情况未能在统一的信息管理系统中进行记录，无法做到使用开机时即可生成数据记录，不方便查看和调用记录。传统纸质版记录材料劣势明显，一是材料散落，容易丢失，二是不便于查找和分享，三是不易于备份，且当信息记录系统无法统一时，很难掌握每台仪器设备的使用情况，也无法生成使用数据，对信息追溯造成很大困难。
(3）仪器装置智能化程度不够高
目前对于很多仪器设备而言，智能化进程推进速度快，更新频繁，而对于实验室仪器设备而言就会存在一定滞后性，智能化程度不够高，如何进行更新改造或购置智能化程度高的仪器设备，既能及时更新换代又不至于浪费设备资源，也是在智慧实验室建设和发展进程推进中需要思考和解决的问题。目前教学演示中心所拥有的设备中，有一些具有智能化操作系统，例如天然气长输管道一体化沙盘的控制系统，既可以通过触摸屏一体机进行操控，也可以通过平板电脑连接指定网络的方式进行操控，这使得实验教师可以依据讲解内容进度，或指定内容部分，自由选择开启某一流程的模型部分，同时也可连接外部录像机，通过投影LCD拼接屏的方式，放大局部模型细节，利于工作原理的教学讲解。对于另一些尚不具备智能化操作系统的仪器设备而言，如何在不浪费设备资源的情况下，进行合适的更新改造，既不用为了换新而再次大量投入，又能够跟上仪器设备的智能化发展进程，这是在实验室的信息化建设中不可避免的重要环节。
(4）实验室开放利用率不高
目前教学演示中心未形成系统的实验室开放机制，校内师生无法开放共享教学演示中心的实验室资源，开放利用率不高。预约使用模块未开启投入使用，会使有些仪器设备学生每学期使用次数有限，在其他时间会处于闲置状态，实验室预约使用功能有待投入使用。
(5）实验室人员对信息化管理技术掌握不足
在没有进行过系统或专门学习的情况下，实验管理人员对信息化建设当中涉及应用的软件硬件并不熟悉，也会常常导致信息化管理推进不够顺利，进程发生停滞或卡顿等情况。
教学演示中心信息化建设目标
(1）制定完善教学演示中心信息化建设体系
通过调研、试运行和管理，制定并完善教学演示中心信息化建设体系并完成相关体系文件。作为实验室信息化建设的重要组成部分，制度建设关系着信息化平台建设情况与日常管理的顺利进行，如何通过信息化手段完成对实验室的监控管理，仪器设备的使用管理，使实验室管理人员高效工作，将制度的作用最大化的发挥出来。
(2）完善实验室门禁管理系统
进一步完善实验室门禁管理系统，可实现门禁权限分级管理，对重点实验室进行严格管理及保护，非特殊申请人员不予门禁权限，不能随意进出实验室；对一般实验室全面掌握安全信息管理情况，记录实验室进出人员使用信息等，配合实验室监控录像，对实验室使用情况实现可记录可追踪。
(3）装置设备二维码信息管理应用
对装置设备进行二维码标签信息管理，一方面师生可通过扫码进行基本信息学习，了解仪器设备使用注意事项，掌握实验重点难点等，另一方面，同时实验中心可掌握仪器设备的使用人及使用情况等信息。
(4）提高实验室预约开放利用率
启动二维码预约系统，面向在校学生及教职工进行实验室开放，随时预约，定期开放，提高教学演示中心运行频率，使优质资源可以面向师生共享，便于自主学习。根据教学演示中心已有运行开放的情况，预约开放类型主要可分为两种，一是面向校内学生，除某些专业的教学课程要求外，未进入过教学演示中心，对其中油气设备平台模型等感兴趣的学生，可通过预约进入，为其提供实践学习或扩展学习的机会；二是可面向教职工及其子女或石油附中附小的学生，定期举行开放活动，此种开放是具有石油行业特色的，科普教育性质的活动，也是优质资源对社会的一种回馈。
(5）建立实验室信息化资源共享
通过增加虚拟仿真模拟实验、实验教学演示视频等，可以使学生在不方便或没有时间进入实验室进行实际操作的时候即可进行学习，达到良好的学习效果。考虑通过对教学演示中心建立“线上3D实景展厅”的方式，不仅可以使本校师生自由使用并体验实验室资源，也可随时向校外人员开放介绍，为资源分享提供极大便利。
(6）提升实验室管理人员信息化管理能力
对于信息化应用管理，实验室管理人员必须熟悉相关操作及运行，才能使信息化管理体系得以完善持续运转，定期加强培训，使实验室管理人员可以积极学习并掌握实际运行管理当中遇到的重点难点及相关技术，真正达到对实验室资源及仪器设备进行信息化管理的作用。
优化疫情防控期间管理及上课方式
在疫情防控期间，实验和实践类课程也在创新教学方法和优化组织方式，利用在线教学平台例如雨课堂、腾讯会议等，做好线上线下混合式课程教学的准备，可利用TeamViewer等远程控制软件，使学生可以在宿舍或教室等任意地点，进行登陆实现远程控制实验室电脑，同样可以完成实验任务。同时为与学校的疫情防控总体要求保持一致，制作与学工处同一系统下的二维码，在实验室门口或座位处张贴健康追踪二维码，学生使用前用手机进行扫描登记，使学生行程有所记录，方便追溯。
结语
实验教学作为高校教学实践的重要组成部分，实验室的信息化建设与管理水平对其发展和教学效果都有着很大的影响。机械与储运工程学院实验教学中心围绕着信息化建设和人才培养需求，积极开展实验室建设和实验教学改革，本文详细介绍了目前教学演示中心安全管理体系的信息化建设和实践情况，并在分析现有情况的基础上，以教学演示中心为试点，提出了具有一定可行性的信息化建设目标，希望提高实验室仪器装置的智能化、信息化水平，在不浪费现有资源的基础上，尽可能最大程度地跟上仪器设备的智能化发展进程，并将信息化管理手段融入到实验室的运行、人员使用、设备管理等环节当中，为打造满足智慧实验室需求而努力。通过对教学演示中心的信息化建设，提升实验室及仪器设备的开放利用率，使优质的实验资源可以面向师生开放共享，获得更好的学习效果，在满足日常实验教学需要的同时，也能提升实践教学质量和提升教学资源利用率，发挥示范作用。
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