高校教學(xué)實驗室運行記錄管理信息化的研究

浙江湖州師范學(xué)院 計培良 王培良 施躍健 顧紅光

高校教學(xué)實驗室運行記錄管理信息化的研究

浙江湖州師范學(xué)院 計培良 王培良 施躍健 顧紅光

本文分析了實驗室運行記錄管理信息化的現(xiàn)狀，提出了基于智能移動終端設(shè)備的實驗室運行記錄信息化管理方案，介紹了該方案的主要環(huán)節(jié)及其內(nèi)容，分析了實施條件和進一步擴展的方向。

實驗室 運行記錄 信息化

實驗室是高校進行實驗教學(xué)的重要場所，在基本技能訓(xùn)練、提高動手能力等方面發(fā)揮著十分重要的作用。近年來，為更好地培養(yǎng)實踐創(chuàng)新人才，各高校普遍開展了實驗教學(xué)模式改革，在為學(xué)生服務(wù)方面進行了有益的探索，例如網(wǎng)絡(luò)化預(yù)約形式的實驗室開放就受到了學(xué)生的歡迎。隨著信息技術(shù)發(fā)展和高校信息化管理應(yīng)用日趨廣泛，實驗室管理信息化是實驗室建設(shè)與管理的改革方向。

實驗室運行記錄一般要包含實驗課程、實驗項目、教師、同組實驗者、設(shè)備使用情況、時間和地點等方面的信息。要求每個分組每次實驗記錄一次，即數(shù)據(jù)應(yīng)精確到分組。這些記錄是實驗室管理中重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是實驗室效益評價不可缺的要素。傳統(tǒng)的以手工、紙質(zhì)記錄本方式為主的管理模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的需要，紙質(zhì)記錄本上信息無法直接進行運算統(tǒng)計，實現(xiàn)信息化管理勢在必行。

實驗室運行記錄數(shù)據(jù)量大，其數(shù)據(jù)收集是一項繁瑣的工作，涉及包括學(xué)生、實驗室管理員和實驗教師等在內(nèi)的眾多人員，而且需要長期積累。因此探索一種工作效率高、成本低、數(shù)據(jù)可信、流程簡單的具體方案是實驗室管理研究的重要內(nèi)容。

一、現(xiàn)狀分析

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和高校數(shù)字化校園建設(shè)的推進，當(dāng)前最常見的方式是由校園一卡通系統(tǒng)進行身份認(rèn)證，以刷卡的方式進行簽到，從而實現(xiàn)實驗室使用自動實時記錄。對于大型儀器設(shè)備，使用了專門的電控設(shè)備，實現(xiàn)單個設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)控制，提高了儀器設(shè)備的使用率，基本滿足了大型儀器管理的需求；對于一般的普通教學(xué)實驗室使用內(nèi)置門禁系統(tǒng)的讀卡器實現(xiàn)單個實驗室場地聯(lián)網(wǎng)控制。一方面，門禁系統(tǒng)讀卡器無法實現(xiàn)按實驗分組進行記錄，因此在功能上不如傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄本，不能很好地滿足實驗室運行記錄管理的要求；另一方面，普通教學(xué)實驗室中低價值的儀器設(shè)備數(shù)量眾多，若都使用電控設(shè)備，資金投入非常大，同時還會導(dǎo)致實驗室改造困難等問題。

二、系統(tǒng)組成

實驗室運行記錄管理系統(tǒng)是實驗室綜合管理平臺的一個子系統(tǒng)，它以實驗大綱管理、實驗項目管理、實驗教學(xué)任務(wù)管理、實驗排課管理、教學(xué)儀器設(shè)備管理為基礎(chǔ)的應(yīng)用擴展。通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，把移動終端（智能手機、Pad等）作為主要的數(shù)據(jù)采集終端，從而有效達到實驗室運行記錄信息化管理的目的，系統(tǒng)機構(gòu)如下圖所示：

實驗室運行記錄管理系統(tǒng)主要包含實驗分組編號管理、儀器設(shè)備分組管理、課堂管理、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計等功能模塊。實驗分組編號管理主要是指為每個實驗場地分配若干全校唯一的編號，一個編號代表一個實驗分組，學(xué)生用編號登記到實驗分組。儀器設(shè)備分組管理主要是指管理某個編號所代表的實驗分組所擁有的具體設(shè)備，設(shè)備編號是設(shè)備的標(biāo)識。課堂管理主要是為教師提供在課堂管理的平臺，包括檢查核實學(xué)生到課情況，對學(xué)生實時評價等功能。

從形式上看，它類似于傳統(tǒng)的紙質(zhì)記錄本方式，用移動終端替代紙質(zhì)記錄本，通過移動終端訪問軟件系統(tǒng)提供的登記服務(wù)實現(xiàn)登記。由于智能手機已經(jīng)普及，因此在課堂上，學(xué)生利用自己的手機，可以并行進行登記操作；特殊情況下，學(xué)生還可借用教師專用的Pad進行登記操作。教師使用專用Pad進行課堂教學(xué)管理。軟件系統(tǒng)為B/S結(jié)構(gòu)，便于兼容不通類型的終端訪問。除軟件系統(tǒng)需專門開發(fā)外，硬件投入非常少，只需購置一定數(shù)量的教師用Pad即可，教師用Pad可在不同實驗室內(nèi)流動。

三、主要環(huán)節(jié)

在傳統(tǒng)的記錄本模式下，實驗技術(shù)人員在實驗準(zhǔn)備階段為每個實驗分組配發(fā)一個專門的記錄本，學(xué)生到實驗室后在記錄本上記錄同組實驗者、實驗時間、儀器設(shè)備編號、型號等信息，實驗結(jié)束時，教師檢查同意后學(xué)生離開。因此實驗室運行記錄主要是由學(xué)生完成的。

與傳統(tǒng)模式不同，實驗室運行記錄管理系統(tǒng)是一個教師、學(xué)生協(xié)同工作的平臺，主要分5個環(huán)節(jié)，按時間先后順序看分別是分組編號設(shè)定、設(shè)備分組、學(xué)生登記、課堂管理和實驗結(jié)束。

1.分組編號設(shè)定。確定一個全校性的編號規(guī)則，使得每個編號校內(nèi)唯一，例如，1-101-1，代表1幢101室1號實驗分組，最大編號無限制。每個場地一般只需設(shè)定一次，需要增加時可以擴展。

2.設(shè)備分組。在實驗準(zhǔn)備階段，實驗技術(shù)人員會根據(jù)實驗內(nèi)容和教學(xué)安排，調(diào)試好實驗儀器設(shè)備并按實驗分組擺放到實驗臺；然后為每個實驗分組選擇一個已經(jīng)在軟件系統(tǒng)中設(shè)定的分組編號，并以某種形式（如桌牌）陳列在實驗臺上；最后在系統(tǒng)中將分組編號與該分組擁有的儀器設(shè)備關(guān)聯(lián)。至此，軟件系統(tǒng)中地設(shè)定與現(xiàn)實完全相符。

一般教學(xué)實驗室，其功能相對穩(wěn)定，因此這種設(shè)定相應(yīng)的也具有穩(wěn)定性，僅在第一次設(shè)定時工作量較大。

3.學(xué)生登記。學(xué)生進入實驗室后，通過手機登陸到系統(tǒng)，系統(tǒng)按課表引導(dǎo)學(xué)生進入相應(yīng)的實驗室并呈現(xiàn)該學(xué)生可選的實驗分組編號，學(xué)生根據(jù)實驗臺上的分組編號選擇相應(yīng)的分組完成登記。特殊情況下，學(xué)生可利用教師的終端設(shè)備完成登記。在該過程中，學(xué)生可核對設(shè)備清單與擺放實驗臺上的設(shè)備是否相符，與傳統(tǒng)方式相比，工作量明顯下降，記錄到系統(tǒng)的信息更為正確、可靠。

4.課堂管理。教師登陸系統(tǒng)完成簽到，借助系統(tǒng)可以動態(tài)地看到學(xué)生的登記情況，發(fā)現(xiàn)異常時可及時介入。引入游戲大廳的設(shè)計理念，系統(tǒng)可以呈現(xiàn)學(xué)生的照片等諸多信息，教師可以獲得非常好的用戶體驗。學(xué)生可以實時反饋儀器設(shè)備使用異常等情況。

5.實驗結(jié)束。在實驗結(jié)束時，教師根據(jù)教學(xué)需要對各實驗分組給予評價，評價結(jié)果實時進入系統(tǒng)。學(xué)生在獲得教師同意后可以離場，若條件允許，還可以要求學(xué)生刷校園一卡通確認(rèn)（刷卡點按實驗樓少量設(shè)置即可）。

四、實施條件

1.數(shù)據(jù)采集終端。學(xué)生把自己的手機作為主要的操作終端，教師主要使用Pad。當(dāng)然，在條件允許的情況下，為學(xué)生備用少量終端更好。把智能手機、Pad等移動設(shè)備作為主要的數(shù)據(jù)采集終端，有利于實現(xiàn)減少投入和簡化系統(tǒng)維護的目標(biāo)。經(jīng)調(diào)查，絕大部分學(xué)生均有智能手機，因此只要做好教育引導(dǎo)工作，學(xué)生用終端無需額外投入，且無需統(tǒng)一維護。教師用Pad可以根據(jù)經(jīng)費條件選擇固定方式或流動方式配置，若以流動方式配置，則只需配置少量即可。

2.校園網(wǎng)絡(luò)。由于智能手機、Pad等移動設(shè)備以WiFi方式接入校園網(wǎng)絡(luò)最為便捷，因此，校園網(wǎng)無線接入設(shè)施是必要的。目前，大部分高校已實現(xiàn)無線校園全覆蓋。

3.軟件平臺。實驗室綜合管理平臺、短信平臺等。短信平臺有助于系統(tǒng)與用戶間的信息互通，特別有益于改善學(xué)生的用戶體驗。短信平臺可以與本地移動通訊提供商合作，設(shè)備一般情況下無需投入，需要短信資費，但集團用戶費率較低。

4.配套制度。主要是網(wǎng)絡(luò)化的實驗室使用登記制度。由于系統(tǒng)是多方協(xié)作的平臺，因此各角色形成共識并對其行為進行規(guī)范是必須的，對工作的正常開展是關(guān)鍵性的。

五、應(yīng)用擴展

由于數(shù)據(jù)進入了系統(tǒng)，從根本上克服了傳統(tǒng)手工紙質(zhì)記錄的缺點，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)能實現(xiàn)多種需求的統(tǒng)計，且工作效率高。以實驗室運行記錄管理為基礎(chǔ)，可以進一步擴展系統(tǒng)功能，更好地為實驗教學(xué)、實驗室管理提供服務(wù)。

1.儀器設(shè)備和實驗場地利用率評價，能對單件設(shè)備、單個場地進行使用效益評價。

2.有利于促進分批分組形式的教學(xué)安排。由于數(shù)據(jù)是按實驗分組記錄的，因此能體現(xiàn)分組情況，結(jié)合工作量計算制度的改革，系統(tǒng)實施將有利于教學(xué)安排的改革，減少浪費，提高儀器設(shè)備及實驗室的利用率。

3.有利于促進實驗教學(xué)改革。借助系統(tǒng)實現(xiàn)互動，選擇恰當(dāng)?shù)幕有问胶蛢?nèi)容，調(diào)動師生的積極性并提高教學(xué)效果；實現(xiàn)一定的教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控和管理功能，例如強制預(yù)習(xí)等；推動評教模式和課堂內(nèi)實驗成績考核等方面的改革。

實驗室運行記錄管理信息化是傳統(tǒng)紙質(zhì)記錄本的一項變革，其目的是提高實驗室管理水平，使其更好地為教學(xué)服務(wù)，提高實驗室效益。只有提高認(rèn)識、統(tǒng)一思想并具備一定軟硬件條件后才能真正推動信息化管理實施工作，才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

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（此文系浙江省高校實驗室工作“高校實驗室使用記錄信息化管理的研究”研究項目成果，項目編號:Z201204）

ISSN2095-6711/Z01-2015-04-0193