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一、建設(shè)目標(biāo)

構(gòu)建“以學(xué)生為中心”的實驗教學(xué)環(huán)境，滿足新時期全面振興本科教育目標(biāo)的需要，幫助學(xué)生積極地、廣泛地、有遠(yuǎn)見地追尋有意義的實踐經(jīng)歷。同時，適應(yīng)防疫常態(tài)化的新形勢和新要求。

實驗教學(xué)及管理智能化。智慧實驗室以實驗教學(xué)管理系統(tǒng)為軟件平臺，以智能硬件及物聯(lián)網(wǎng)為硬件平臺，對實驗教學(xué)全流程、全要素進(jìn)行數(shù)字化，為實驗教學(xué)質(zhì)量提升提供數(shù)據(jù)支撐和分析工具。管理系統(tǒng)可滿足實驗教學(xué)模式混合化、多樣化的需要。

實驗室管理智能化。智慧實驗室通過物聯(lián)網(wǎng)智能硬件終端，實時監(jiān)控實驗室環(huán)境和設(shè)備使用狀況，實現(xiàn)有痕跡可追溯、有準(zhǔn)入可防控，實驗室安全獲得極大保障。

二、具體功能

? 課前：協(xié)助教師完成瑣碎事務(wù)，監(jiān)管淺層次知識學(xué)習(xí)，推進(jìn)課堂深度學(xué)習(xí)。

系統(tǒng)可協(xié)助教師排課，學(xué)生可按照各個實驗項目的要求選課（班級統(tǒng)一選課or學(xué)生個人自由選課）。選課完成即進(jìn)入在線預(yù)習(xí)階段，學(xué)生可查閱實驗指導(dǎo)書及課堂實驗評價量表，查看實驗臺等設(shè)備的使用說明書及操作視頻、教學(xué)慕課視頻，自助完成預(yù)習(xí)考核并提交預(yù)習(xí)報告。系統(tǒng)自動監(jiān)管學(xué)生學(xué)習(xí)行為，并進(jìn)行預(yù)習(xí)有效性判斷，根據(jù)實驗項目要求僅允許通過預(yù)習(xí)考核的學(xué)生進(jìn)入課堂實驗。

? 課堂：支持實驗教學(xué)方式混合化、多樣化，提升實踐教學(xué)質(zhì)量。

現(xiàn)場實驗：學(xué)生在選課的時段，到實驗室自助刷卡簽到、根據(jù)課堂實驗評價量表完成實驗、通過實驗臺電腦或微信上傳實驗過程中記錄的實驗數(shù)據(jù)及截圖等，教師根據(jù)課堂實驗評價量表對學(xué)生課堂實驗進(jìn)行課堂表現(xiàn)評分，并導(dǎo)出考勤報表。

遠(yuǎn)程實驗：學(xué)生在選課的時段，通過個人電腦遠(yuǎn)程連接到實驗室中的設(shè)備，按照課堂實驗評價量表的要求完成遠(yuǎn)程實驗，并上傳實驗過程中記錄的實驗數(shù)據(jù)及截圖等。

虛擬實驗：通過個人電腦通過系統(tǒng)進(jìn)入第三方實驗平臺/軟件，按照實驗評價量表的要求自助完成實驗，并上傳實驗過程中記錄的實驗數(shù)據(jù)及截圖等。

口袋實驗：學(xué)生預(yù)約實驗套件，并在預(yù)約時段內(nèi)到實驗室，自助刷卡，領(lǐng)取自助借還柜中的儀器、設(shè)備、耗材。在實驗室或?qū)嶒炇彝?，按照實驗評價量表的要求自助完成實驗，并上傳實驗過程中記錄的實驗數(shù)據(jù)及截圖、照片等。

? 課后：系統(tǒng)量化學(xué)習(xí)評價，形成有效反饋。

學(xué)生按照實驗報告模板以及實驗報告各小節(jié)的評價量表要求，調(diào)用課堂上傳的素材，在線編輯提交實驗報告。

教師/助教依據(jù)實驗報告各小節(jié)的評價量表，在線評閱和批注實驗報告，系統(tǒng)根據(jù)評分結(jié)果自動生成實驗報告反饋、能力技能指標(biāo)達(dá)成度、匯總實驗項目成績。

? 課外：系統(tǒng)自動監(jiān)管實驗室環(huán)境及設(shè)備狀態(tài)，保障實驗安全。

學(xué)生自助完成實驗室/實驗設(shè)備的安全考核后，提交預(yù)約申請并經(jīng)實驗室教師批準(zhǔn)后，到實驗室自助在觸摸一體機上簽署確認(rèn)安全協(xié)議（遠(yuǎn)程實驗無此步驟），然后自助刷卡進(jìn)出實驗室、開關(guān)實驗臺、借還儀器耗材，進(jìn)行課外實踐。系統(tǒng)自動監(jiān)管設(shè)備狀態(tài)、學(xué)生使用行為，并對違規(guī)行為進(jìn)行扣分、拉黑。

三、系統(tǒng)配置

智慧實驗室系統(tǒng)包括軟件管理系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)智能硬件配置。

3.1軟件系統(tǒng)

3.1.1教學(xué)管理：

? 實驗安排模塊

實驗課程或?qū)嶒烅椖康墓芾斫處?，通過該模塊完成實驗項目開課時間、任課教師、上課對象等三個維度的設(shè)置，為后續(xù)進(jìn)行的排課、選課操作，提供約束數(shù)據(jù)。模塊內(nèi)容：指定實驗教師、課堂教師、教師助教等；設(shè)置計劃開課周次、節(jié)次，以及實驗室開課信息。

? 選課排課模塊

在實驗安排模塊已完成的相關(guān)設(shè)置數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，管理教師通過該模塊對實驗課進(jìn)行排課，并對學(xué)生的選課進(jìn)行約束管理；學(xué)生通過該模塊完成班級統(tǒng)一選課或者個人獨立選課。系統(tǒng)隨后生成教師課表、學(xué)生課表。模塊內(nèi)容：設(shè)置班級實驗范圍、要求;班長等代替班級或個人各自選課、退選;教師排課、調(diào)課；教師學(xué)生課表。

? 預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)模塊

通過預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)模塊，學(xué)生按照要求完成相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，管理教師對相關(guān)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行添加維護(hù)，以及查看相關(guān)的記錄及統(tǒng)計數(shù)據(jù)。模塊內(nèi)容：實驗項目的預(yù)習(xí)資源，實驗項目的課外拓展學(xué)習(xí)資源，實驗室規(guī)章制度及安全學(xué)習(xí)資源、設(shè)備使用資料等。模塊內(nèi)容：添加實驗指導(dǎo)書及課外學(xué)習(xí)資源；自學(xué)，及過程監(jiān)督及有效判定;自助考核;了解課堂及報告評分細(xì)則。

? 課堂實驗?zāi)K

學(xué)生通過該模塊了解實驗要求和評分細(xì)則，并按要求將實驗過程和數(shù)據(jù)記錄拍照上傳，以便編輯實驗報告時調(diào)用和教師審核；教師通過該模塊對學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行評價打分。模塊內(nèi)容：按照管理員設(shè)置的課堂考勤和扣分規(guī)則，利用配套的刷卡器、門禁等，實現(xiàn)自動考勤并將考勤匯總報表、記錄明細(xì)等提供給教師。包括，設(shè)置課堂考勤規(guī)則，刷卡簽到;生成推送考勤記錄及報表;遠(yuǎn)程實驗、上傳及審核實驗結(jié)果數(shù)據(jù)照片。

? 實驗報告模塊

管理教師通過該模塊一次性完成實驗報告的內(nèi)容模板、要求、分值、評分方式等的設(shè)置，設(shè)置可持續(xù)使用。學(xué)生通過實驗報告模塊，在教師設(shè)置的實驗報告模板基礎(chǔ)上，完成實驗報告的編輯提交，以及查看評閱后的實驗報告及批注。系統(tǒng)自動監(jiān)管記錄學(xué)生的編輯行為數(shù)據(jù)。模塊內(nèi)容：教師設(shè)計實驗報告模板，添加設(shè)置報告各個小節(jié)；學(xué)生按模板要求，調(diào)用課堂照片，編輯實驗報告。

? 批改評分模塊

模塊內(nèi)容：教師設(shè)計評分細(xì)則，供教師助教對課堂、報告進(jìn)行批注式評分；直接錄分；實驗報告抽查、駁回。

? 實驗項目模塊

管理教師通過該模塊對實驗課程、實驗項目相關(guān)的基本信息、模式等進(jìn)行添加、選擇與維護(hù)，并對與實驗項目相關(guān)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、要求等進(jìn)行選擇、設(shè)置。模塊內(nèi)容：課內(nèi)實驗項目基本信息錄入、開課模式設(shè)置、開課停課;指定實驗項目報告模板、預(yù)習(xí)試卷等。

? 成績管理模塊

管理教師通過該模塊設(shè)置各個實驗項目的成績組成部分。系統(tǒng)自動匯總實驗項目成績、實驗課程成績，供師生查看，并生成可下載的成績統(tǒng)計報表、分析報表。模塊內(nèi)容：設(shè)置實驗項目成績組成部分及占比;匯總、查看實驗課總成績及明細(xì);查看、下載已評閱的實驗報告。

? 通知消息模塊

系統(tǒng)按照管理人員預(yù)設(shè)的消息推送規(guī)則，通過通知消息模塊自動向管理人員、學(xué)生等推送相關(guān)消息；管理人員發(fā)布通知，學(xué)生等查看通知。模塊內(nèi)容：各類通知的編輯、發(fā)布、查閱；各類系統(tǒng)、設(shè)備消息推送模式及參數(shù)的設(shè)置。

? 報表管理模塊

報表管理模塊，作為其它各個模塊的輔助功能模塊，針對實驗教學(xué)各個環(huán)節(jié)，以及各個模塊的使用和管理等，自動生成各種統(tǒng)計匯總數(shù)據(jù)、統(tǒng)計圖，以及可下載的統(tǒng)計報表。管理員、教師可從各個維度了解實驗室、實驗室設(shè)備以及學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，以便進(jìn)行跟蹤和管理。

3.1.2安全管理：

? 預(yù)約授權(quán)模塊

用戶通過手機微信或電腦Web瀏覽器等方式，使用該模塊中的預(yù)約功能申請實驗室及實驗室特定設(shè)備的使用權(quán)限；管理員通過審批功能管理用戶的申請，也可通過授權(quán)功能直接授予用戶使用權(quán)限，并對獲取使用權(quán)限的模式、過程、已放出的權(quán)限等進(jìn)行設(shè)置和管理。模塊內(nèi)容：設(shè)置允許預(yù)約時間及模式；預(yù)約申請及系統(tǒng)、管理員按預(yù)設(shè)方式審批；設(shè)備權(quán)限的授權(quán)、撤銷等。

? 安全考核模塊

管理教師錄入試題、答案、解析，設(shè)置各類試卷;學(xué)生進(jìn)入實驗室前，通過該模塊進(jìn)行實驗室及實驗設(shè)備的安全使用準(zhǔn)入考核。

? 設(shè)備使用模塊

實驗室管理人員、用戶通過Web方式，遠(yuǎn)程打開、關(guān)閉設(shè)備，查看設(shè)備使用情況。

? 使用行為管理模塊

管理人員設(shè)置用戶行為監(jiān)管規(guī)則，系統(tǒng)實現(xiàn)自動監(jiān)管;設(shè)置評價規(guī)則，學(xué)生使用前針對上一用戶進(jìn)行評價，實現(xiàn)用戶積分、黑白名單管理。

? 設(shè)備管理模塊

設(shè)置設(shè)備的定時自動打開、關(guān)閉、啟用、禁用；故障上報及處理；查看導(dǎo)出設(shè)備工作記錄。

? 人員管理模塊

人員管理模塊是其它功能模塊正常運行的基礎(chǔ)，該模塊主要實現(xiàn)對人員組織結(jié)構(gòu)、人員信息、人員類型及角色權(quán)限的添加與維護(hù)，以及用戶維護(hù)個人信息。

3.1.3系統(tǒng)管理：

? 物聯(lián)網(wǎng)云平臺模塊

物聯(lián)網(wǎng)云平臺實現(xiàn)各類物聯(lián)網(wǎng)智能硬件終端的接入、監(jiān)測和控制，同時設(shè)置硬件終端的工作參數(shù)、管理模式以及設(shè)備之間的關(guān)系。該功能模塊是支撐物聯(lián)網(wǎng)智能硬件正常運行的基礎(chǔ)模塊。

? 后臺管理模塊

后臺管理模塊，實現(xiàn)軟件系統(tǒng)基本信息的配置、各個功能模塊的啟用以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理和備份恢復(fù)等，是其它所有功能模塊正常運行的基礎(chǔ)。

? 對接第三方系統(tǒng)

與學(xué)校的各個信息平臺、智慧校園平臺進(jìn)行無縫接入，實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)共享，方便教師管理，方便學(xué)生使用。

3.2硬件終端

智慧實驗室的安全、有序、可控等目標(biāo)，主要包括對人員出入的管理，對儀器、設(shè)備、工具、耗材等使用過程的管理，以及實驗室基本環(huán)境的管理等。這些需要對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)智能硬件終端，包括電源管理類、門禁管理類、物品管理類、環(huán)境管理類等設(shè)備才能實現(xiàn)；通過操作展示類設(shè)備，方便學(xué)生、教師掌握各類硬件終端使用情況；通過入網(wǎng)通信類設(shè)備實現(xiàn)硬件終端接入軟件系統(tǒng)。

3.2.1電源管理類：

? 智能斷路器（含單相和三相）

對房間總電源、實驗臺總電、大功率設(shè)備電源等進(jìn)行管理，加裝配套刷卡器可刷卡開關(guān)電。

3.2.2門禁管理類：

? 防盜門電子鎖

實驗室房門出入管理。

3.2.3物品管理類：

? 觸摸操作一體機

用于操作各類物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備開關(guān)/展示實驗室信息、通知、設(shè)備狀態(tài)等

? 自助借還柜

用于自助借還設(shè)備、工具，及領(lǐng)用耗材。

3.2.4環(huán)境管理類：

? 人體感應(yīng)器

監(jiān)測是否有人，聯(lián)動控制其它終端。

? 智能空調(diào)遙控器

用于控制柜式空調(diào)、吸頂空調(diào)，可調(diào)溫度、風(fēng)速、模式等。搭配電源管理類硬件，可限制時段、限制溫度使用。

? 煙霧報警器

光電式傳感器，煙霧濃度監(jiān)測報警

3.2.5操作展示類：

? 數(shù)據(jù)大屏

顯示各類匯總數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、通知消息、最新使用記錄、當(dāng)日預(yù)約計劃等。

自動輪播，部署于大廳、主要入口。

3.2.6入網(wǎng)通信類：

? 智能網(wǎng)關(guān)

實現(xiàn)各類智能終端設(shè)備的入網(wǎng)及離線管理：向下與智能終端設(shè)備通信，向上與軟件系統(tǒng)通信。并存儲備份數(shù)據(jù)，離線時管理智能終端設(shè)備正常運行。

四、費用估算

軟件模塊全套共17個，硬件終端按照40套/教室設(shè)計。具體如下表：

（特別說明：用戶可以根據(jù)實際情況，選擇全部的或部分的軟件模塊、硬件終端。）