以数字化转型推动高校实验室建设与管理创新

在数字经济浪潮推动下，高校实验室正经历从技术装备升级到体系化重塑的深刻变革。作为科研创新与人才培养的主阵地，数字化转型正推动高校实验室突破传统服务单元定位，向资源配置更高效、治理模式更先进、组织架构更灵活的智慧平台演进，从而更好地担当起赋能科技创新、支撑高水平人才培养的战略使命。

数字孪生：实验教学范式的资源重构

探索“数字化+教育”应用场景新范式，用人工智能技术推动教育教学变革，是高校实验室适应数字时代发展、深化教学改革、培养创新人才的必然选择。

传统实验教学受制于物理空间、设备成本与安全风险，难以满足规模化、个性化与前沿性的教学需求。结合数字孪生技术，构建虚拟仿真教学平台，实现教学资源的时空延展，则能实现物理实验室与虚拟空间的精准映射与实时交互。通过高保真数值模拟、三维可视化、虚拟现实与增强现实等前沿技术，创建“虚实融合、安全高效、创新引领、以练为战”的教学环境，以有效解决化学化工、电控机械等学科传统实验教学操作高风险、消耗高成本、排放高污染问题，同时实现宏观流程标准化、微观过程可视化、抽象概念具象化，突破传统课堂教学模式的局限，使学生能够在虚拟环境中亲手操作、自主探索，从被动接受转向主动探究，实现个性化学习与形成性评价。

虚拟仿真教学平台有效弥合了理论认知与实践操作现实困难之间的鸿沟，确保学生在安全可控的环境中强化实践技能，培养创新思维。实践中，通过整合跨部门、跨学科资源，建设虚拟仿真实验室，打造虚拟仿真精品实验课程，将分散的教学资源系统整合，形成集约化、共享化的实验教学资源库。这不仅是实验教学资源的数字化，更是教学结构的重组与教学价值的升维。

智慧监管：安全治理体系的策略转型

建立“数字化+安全”监管保障新体系，将人工智能技术融入安全环保管控，是高校实验室提高风险防范能力、规避安全事故、保障生命财产的迫切需求。

在制度层面，将安全管理规范、技术标准与操作流程内嵌于数字化平台，构建覆盖危险化学品与潜在风险仪器设备等风险源的全生命周期电子档案与风险分级体系，实现从采购、存储、使用到处置的全链条可追溯管理。这一过程不仅强化了风险源头管控，也提升了管理透明度与责任可溯性。同时，数据贯通打破了实验室建设与管理、安全保卫、国有资产管理、专业学院等部门壁垒，形成协同治理网络，使安全管理从外在约束内化为组织运行的自觉逻辑。

在技术层面，构建“人防、物防、技防”三位一体的智能安防体系，通过部署智能传感网络，整合视频监控、烟感报警、气体探测、温湿度监测、门禁控制等设备，对实验室安全状态实现实时感知、智能分析与精准干预，实现实验室环境的多维感知与动态预警。例如，智能气体监测系统可实时检测实验室中有害气体浓度，一旦超标即自动启动通风或报警装置；视频分析系统则能识别违规操作或异常行为，及时提醒管理人员介入。此外，基于人工智能的风险预测模型能够分析历史数据与实时信息，识别潜在安全隐患，辅助管理者制定前瞻性防控策略，从而实现从“事后处置”向“事前预防”的根本转变。

在工作层面，依托虚拟仿真技术开展安全培训，模拟火灾、泄漏等突发事件，开展沉浸式应急演练，提升师生应急处置能力；探索建立实验室安全信用评价体系，将安全行为与绩效考评挂钩，强化主体责任。

开放共享：科研组织生态的能级提升

打造“数字化+共享”科研组织新生态，以人工智能技术优化管理服务流程，是高校实验室推动仪器开放共享、提升服务能力、强化科研支撑的创新需求。

通过数字化手段明确大型仪器开放共享过程中的权责界定、规范收益分配、落实激励机制；并基于物联网技术，集成对大型仪器设备状态监控、送样预约、使用记录、财务收费、培训授权、绩效考核等全流程的智能化与数字化管理，将原本分散的管理环节整合为协同有序的服务链条，构建“预约—使用—结算—评价”的一体化服务生态。具体而言，智能化预约系统可根据设备使用情况与用户需求自动排期，减少闲置时间；使用记录与绩效数据实时上传至云端，为管理决策提供依据；财务结算模块实现费用自动核算与线上支付，提升管理效率；用户评价反馈机制则持续优化服务质量。

推动设备资源的平台化整合，将分散的设备资源整合为公共服务体系，并通过标准化建设提升服务的专业性与权威性，拓展服务范围、增强社会服务能力，进而打破传统科研组织中的资源壁垒，促进创新要素的自由流动与重新组合。这种开放共享的科研组织生态，不仅能够破解大型仪器设备资源“孤岛化”与“碎片化”困境，提升资源利用效率，也能够推动从科研团队“资源占有”到“价值共创”转变，为重大原始创新提供了强力的制度助推和坚实的基础设施支撑。

未来，应继续深化数字赋能，推动实验室实现从传统管理到数字治理、从资源分散到共享协同、从经验驱动到数据决策的深刻变革。同时，持续深化数据驱动，构建更具韧性、更富活力、更加开放的实验室新生态，为培养拔尖创新人才、支撑高水平科技自立自强构筑坚实基础。