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一、建設(shè)背景及痛點分析

教育信息化戰(zhàn)略明確將智慧校園建設(shè)納入國家規(guī)劃，強調(diào)通過物聯(lián)網(wǎng)、AI等技術(shù)提升實驗室管理效率與教學(xué)水平，在科技飛速發(fā)展的今天，當(dāng)傳統(tǒng)實驗室遇見智慧革命，一場教育科研的變革正在發(fā)生，智慧實驗室將重塑科研教育范式，引領(lǐng)教學(xué)創(chuàng)新變革。

當(dāng)前傳統(tǒng)實驗室面臨多重困局：安全隱患潛伏、設(shè)備管理低效、信息資源分散、教學(xué)手段受限、評價反饋滯后等。現(xiàn)如今高校實驗室逐步由數(shù)字化向智慧化過渡升級，歐倍爾順應(yīng)趨勢，推出智慧實驗室。通過完善數(shù)智化環(huán)境、構(gòu)建數(shù)字化資源、搭建智慧化管理平臺，實現(xiàn)安全升級、全域智聯(lián)、精準(zhǔn)教學(xué)、智能評價。

二、建設(shè)思路

數(shù)智化教育的體系結(jié)構(gòu)包括數(shù)智化空間建設(shè)、數(shù)智化教學(xué)法建設(shè)、智慧評價系統(tǒng)搭建三個大的領(lǐng)域。

1、完善數(shù)智化環(huán)境，打造全方位環(huán)境感知系統(tǒng)

借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算、AI等技術(shù)，構(gòu)建安全高效、開放和舒適的新型實驗環(huán)境，遠程操控突破空間壁壘，實驗永不間斷。通過數(shù)據(jù)分析、自動化控制、遠程操作、智能預(yù)警、智能視頻分析，實時監(jiān)測環(huán)境，提升安全管理，推動實驗室邁向智能化、低碳化、無人化時代。

2、構(gòu)建數(shù)字化資源，AI重構(gòu)教與學(xué)的可能性

以實驗教學(xué)與科研需求為導(dǎo)向，構(gòu)建多維度、全流程的數(shù)字化資源體系。人工智能賦能，提供虛擬教師進行個性化的教學(xué)，AI機器人進行巡檢答疑、借助大模型及知識圖譜，能夠精確理解學(xué)生的問題并提供即時的、精準(zhǔn)的解答，減輕老師的答疑負(fù)擔(dān)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進度、能力和偏好，提供個性化的學(xué)習(xí)計劃和資源，線上實驗報告、遠程實驗等多維協(xié)同讓因材施教真正落地，最后給出智能評價，完成數(shù)智化實驗建設(shè)的閉環(huán)。

3、搭建智慧化管理平臺，實現(xiàn)設(shè)備全生命周期管理

通過智慧平臺集成實驗室基礎(chǔ)信息、設(shè)備開放共享、安防與監(jiān)控、實驗室環(huán)境與安全、實驗人員和實驗過程、實驗室與設(shè)備的信息交互與管理，打破物理邊界讓設(shè)備、數(shù)據(jù)、資源、人員在云端無縫協(xié)同。實現(xiàn)教學(xué)全流程數(shù)字化、AI深度挖掘數(shù)據(jù)價值，令每個決策都有據(jù)可依。

三、建設(shè)內(nèi)容

（一）數(shù)智化管理平臺建設(shè)

基于云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等建設(shè)集智慧實驗室、智慧課程建設(shè)與管理、虛擬仿真實驗教學(xué)于一體的綜合性平臺，采用縱向可見橫向不可見的權(quán)限分配思路，按照學(xué)院級，實驗室，設(shè)備分別設(shè)置展示頁面。實現(xiàn)資源整合、授權(quán)明晰、虛實結(jié)合、數(shù)據(jù)驅(qū)動、智能管理的總體目標(biāo)。

1.智慧實驗室系統(tǒng)

該項目主要建設(shè)規(guī)劃如下：

1、建設(shè)智能化開放實驗管理平臺，能夠集成物聯(lián)網(wǎng)、信息監(jiān)控、實驗室許可管理等多個功能，可匯總多個實驗中心數(shù)據(jù)；

2、在實驗室建設(shè)多個監(jiān)控終端，并且與實驗室管理平臺相連，實現(xiàn)全方位監(jiān)管；

3、實驗管理平臺和教學(xué)平臺數(shù)據(jù)打通，打破數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；

4，建設(shè)數(shù)據(jù)大屏，分級匯總展示教學(xué)及管理相關(guān)數(shù)據(jù)，為后期決策提供依據(jù)；

系統(tǒng)包含首頁、實驗室基礎(chǔ)管理、實驗室預(yù)約管理、預(yù)約審核管理、智能設(shè)備管理、實驗過程遠程管控、實驗過程視頻管理、智慧小程序、智能硬件對接部署等模塊及功能。還需要相關(guān)支撐的硬件設(shè)備的配備和智能化建設(shè)。

2. 智慧教學(xué)管理

依據(jù)不同的功能模塊，可在平臺搭建課程架構(gòu)，先進行基礎(chǔ)服務(wù)體系的構(gòu)建，然后建設(shè)數(shù)智化空間，結(jié)合大模型，衍生出不同的應(yīng)用場景。

按照理論課程學(xué)習(xí)（學(xué)生自主觀看數(shù)字人教師授課視頻）→實驗預(yù)習(xí)階段（練習(xí)虛擬仿真軟件+學(xué)后小測試）→實驗實施階段（線上預(yù)約，線下實驗，實驗過程中巡檢機器人巡視，發(fā)現(xiàn)異常實時提醒的形式）→實驗總結(jié)分析階段（無紙化形式，自動生成線上實驗報告，AI自主評價）→期末考評階段→學(xué)年綜合素質(zhì)評價（知識圖譜）的教學(xué)流程，AI賦能，全程不需要統(tǒng)一授課，學(xué)生自主進行，便于因材施教。

（二）數(shù)智化實驗室環(huán)境建設(shè)

1.環(huán)境數(shù)智化升級

在實驗室每臺裝置上建設(shè)多個監(jiān)控終端，并且與實驗室管理平臺相連實驗裝置上裝配視頻終端小設(shè)備，并與管理平臺數(shù)據(jù)相連；在實驗管理平臺能夠有許可實驗裝置觀察終端圖像和聲音傳輸功能。

實驗過程管控，是通過系統(tǒng)跟智能硬件進行對接，實現(xiàn)遠程實時視頻監(jiān)控及直播教學(xué)，功能模塊包括：設(shè)備管理及智能遠程管控，涉及硬件包括：智能視頻監(jiān)控、可燃氣體濃度檢測儀、二氧化碳濃度檢測儀。

通過深度學(xué)習(xí)、圖像識別等技術(shù)，可以實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的實時分析和識別。一旦系統(tǒng)識別到安全異常事件能夠迅速作出反應(yīng)，及時彈出告警窗口，并將告警事件推送至負(fù)責(zé)人或當(dāng)事人。通過對實驗室的人，物、行為進行抓拍、檢測與識別，對異常情況進行智能提醒和通知。

2.遠程智慧實驗室改造

遠程實驗室是一個通過網(wǎng)絡(luò)訪問并進行實驗操作的虛擬實驗環(huán)境，它允許學(xué)生和研究者在不受地理限制的情況下進行實驗學(xué)習(xí)和研究。這種實驗室通常利用物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)云、AI的技術(shù)，通過安裝傳感器和執(zhí)行器在閥門上，可以實時監(jiān)測閥門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)、溫度、壓力等數(shù)據(jù)。一個由傳感器、軟件和通信設(shè)備組成的系統(tǒng)，可以使各種設(shè)備和物品相互連接，并通過數(shù)據(jù)交換和分析來提供更智能、高效和自動化的功能。通過安裝傳感器和執(zhí)行器在閥門上，可以實時監(jiān)測閥門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)、溫度、壓力等數(shù)據(jù)。

實驗實現(xiàn)了能夠完成遠程操作，實現(xiàn)不用去實驗現(xiàn)場，通過互聯(lián)網(wǎng)就可以遠程訪問和操控真實的實驗裝置、實時觀察實驗設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況和實驗現(xiàn)象、實時讀取實驗數(shù)據(jù)等。

設(shè)備支持學(xué)生在PC端或手機端進行操控現(xiàn)場的閥門、動設(shè)備等，同樣學(xué)生在現(xiàn)場，老師也可以登錄電腦端或手機端隨時在其他地方遠程查看實驗室情況，及時排除安全風(fēng)險。

四、結(jié)語

實驗室智慧化建設(shè)是一項系統(tǒng)的、宏大的工程，歐倍爾智慧實驗室聚焦數(shù)智化、集約化、精細化的實驗室管理創(chuàng)新模式。力圖打破信息孤島、不囿于業(yè)務(wù)管理，以實現(xiàn)全員、全方位、全流程的實驗室信息化管理，對學(xué)校學(xué)科建設(shè)與交叉、資源配置與優(yōu)化、科教育人育才、區(qū)域服務(wù)等方面提供支持和幫助。