木材科學與工程專業實驗室信息化管理研究與實踐

王志強+梅長彤+朱南峰+王寶金+周兆兵

【摘 要】 總結了傳統實驗室管理模式弊端，提出了實驗室信息化管理建設的必要性。并以南京林業大學木材科學與工程專業實驗室為例，對其專業實驗室智能信息管理系統進行了介紹和總結，以期為其他高校相關部門提供借鑒。

【關鍵詞】 高校實驗室；信息化管理；木材科學與工程

【Abstract】 The problems of the traditional laboratory management mode in universities were summarized and the necessity of laboratory information management was also introduced in this paper. Combined with the actual situation of the wood science and engineering laboratories in Nanjing forestry university， the laboratory information management system was introduced hoping to provide suggestions to other related departments.

【Key Words】 university laboratory； information management； wood science and engineering

【中圖分類號】 G643.2 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）31-00-02

現代教育不僅要求學生掌握扎實的基礎理論和專業知識，而且要具有較強的實踐能力、動手能力和創新思維。大學實驗室則是培養學生實踐動手能力和創新能力的重要平臺，是完成教學實驗與教師科研的主要場地，是高校實踐教學資源的主要集聚地，在大學生綜合素質培養和科技創新等方面起著十分重要的作用[1]。隨著高校實驗教學與實驗室管理改革的不斷深入，實驗室信息化建設正在全面展開。將現代信息化理念和技術應用于實驗室日常管理、數據收集和使用操作等方面，可極大地提升高校實驗室使用效率，充分發揮高校實驗室相關資源的優勢和作用，促進高校實驗室建設和管理水平。同時，深化高校創新創業教育改革是當前和今后一個時期推進高等教育綜合改革的重要內容，其中有一方面就是強化創新創業實踐，加強實驗教學資源建設和共享，包括實驗教學平臺、創業教育實踐平臺和創新創業競賽平臺建設，這方面的改革與實踐都與實驗室信息化建設、應用密切相關。

南京林業大學木材科學與工程專業開設于1952年，在60多年的建設和發展中，專業分別被列為江蘇省品牌專業建設點，品牌專業，國家級特色專業建設點，并于2015年5月被遴選為江蘇高校品牌專業建設工程一期項目建設的專業。專業所屬“林業工程”一級博士點學科為國家級重點學科和江蘇省優勢學科。隨著學科和專業建設對實驗室投入力度加大，專業實驗室的面積、儀器設備種類、數量和先進性都得到了很大發展，傳統的實驗室管理模式已不能適應現代化實驗室管理的要求。為此，結合專業特色，本專業開展了以實驗室信息化平臺建設，虛擬仿真實驗室建設和基于信息化平臺的實驗室管理模式等方面的研究和建設，建成實驗室智能管理系統，更好地發揮實驗室在人才培養、教師科研等方面的作用。

1 高校實驗室信息化建設必要性

隨著高校人才培養和實驗室管理改革的深入，傳統的以實驗員手工方式的實驗室管理方式已越來越多地暴露出問題和不足，主要體現在：（1）不適應“開放式”教學和管理，傳統實驗室管理注重“集中式”和“封閉式”的管理和教學，開放程度和方式有限，不適應和滿足學生自主學習的需求。（2）實驗室之間信息封閉，形成“信息孤島”，信息資源共享率低；（3）儀器設備，尤其是大型儀器設備信息，包括設備使用、維護和成果等信息統計不及時、不全面，不利于設備購買、使用安排和評估[1-3]。這主要由于傳統的手工方式對于這些數據的收集、分析存在工作量大、效率低的不足。

高校實驗室信息化建設是指通過計算機網絡和數據庫等信息技術手段，對實驗室工作，如實驗教學安排、實驗預約，實驗數據采集、共享，實驗室和儀器設備開放，實驗室安全監控，大型儀器設備使用監控等進行全面管理[3]。同時，為降低部分實驗項目的危險性、高成本和高場地要求，可進行虛擬仿真實驗項目等信息化建設。

通過進行高校實驗室信息化建設，對實驗室日常工作和發揮實驗室在培養高素質人才等兩大方面都有極大地促進作用。首先，在實驗室日常工作方面，可以提高實驗員的工作效率，降低實驗數據采集、整理工作所占用的工作時間；提高實驗儀器設備、信息等資源的共享和利用率，通過信息化建設，專業各個實驗室進行資源整合，信息互通，建成“網上大實驗中心”，統籌安排、統一管理各個專業實驗室的資源[4，5]；統計的實驗數據更準確、可靠，傳統的實驗儀器使用次數等數據主要依靠實驗管理員或者實驗者手工填寫登記，這往往會產生數據漏填或多填等問題，而通過網上信息管理系統的預約、設備使用監控等管理手段，可由系統自動記錄實驗人、使用設備、使用時間等數據并進行匯總、分析，對于大型儀器還可以配合視頻數據采集來真實地反映設備使用情況。

另一方面，在發揮實驗室培養高素質人才，尤其是培養大學生實踐、創新能力方面上，通過實驗室信息化建設，整合資源，統籌課程數量和時間，采用預約制等靈活方式，可一定程度緩解學生人數多、設備不夠用的局面，使得部分實驗時間不受課程安排限制[2]；通過實驗室信息化建設，建成網上實驗資源共享平臺，專業各個實驗室資源在網上發布，這能極大地促進專業實驗室的開放性，提升實驗儀器設備開放使用率，在滿足本專業實驗要求下，更好地為其他專業，其他學校的實驗服務，最大限度地發揮儀器設備的作用；通過實驗室信息化建設，對危險性大，耗材量大或者開展的場地等條件要求高的，常規實驗手段不易展開、進行的實驗項目，可創新性開發虛擬仿真實驗資源，將高危險性、高成本的實驗項目向安全、低成本的創新性地交互式、仿真式實驗項目轉變。

總得來說，高校實驗室信息化建設有利于規范化、信息化實驗室管理，提升實驗室工作效率，整合實驗室儀器設備和信息資源，更好地滿足高等教育對于學生動手實踐能力和創新能力的培養。

2 木材科學與工程專業實驗室信息化建設

木材科學與工程專業雖然建設歷史較長，但由于歷史和規劃方面的原因，本專業實驗室布置比較分散，各功能實驗室相對獨立而缺乏有效溝通，信息交流不暢，影響了實驗室和儀器設備的使用效率。傳統的實驗室管理模式已不能適應現代化實驗室管理的要求。為此，特結合專業特點展開實驗室信息化管理建設，建成實驗室智能管理系統。

2.1智能管理系統設計原則

智能管理系統既要滿足功能要求，也要有操作便利性，因此該系統主要遵循三個原則設計：

（1）“人性化“設計原則：著重從系統的實用性、便利性、可操作性考慮，盡可能化繁為簡，使得實驗室、其他管理人員和學生能切實感受到使用智能管理系統所帶來的便利及優勢。

（2）實時性原則：及時跟蹤實驗室建設、實驗教學情況。

（3）數據完整和統一性原則：使實驗室管理模式從手工填寫各類表格進步到在計算機上錄入各類數據、從人工統計各類報表進步到計算機系統自動匯總產生，從而保證數據的完整和統一。

2.2實驗室智能管理系統管理模式

智能管理系統采用三級管理模式。其中，管理中心是實驗室建設與實驗教學管理決策部門，對所涉及的所有數據進行集中的、統一的管理；二級管理單位是專業實驗中心，將主管部門的絕大部分工作（如教學計劃、學生選課、課表查詢、成績錄入與查詢、教師管理、工作量計算、實驗室建設與項目管理等）分解到各個實驗室；用戶包括學校各管理部門、教師、學生等，可以在校園網的任何終端上訪問該系統，進行數據查詢等操作。

2.3實驗室智能管理系統結構及功能簡述

（1）系統架構

智能管理系統主要包括實驗室中心管理等9個模塊，如圖1。

（2）功能結構

系統用戶包括四大類：學生、教師、普通用戶、管理員。學生在智能管理系統中可以進行查詢實驗課程及課表；瀏覽下載實驗資源，自主預習實驗，在線自測；預約課程實驗、開放實驗室、開放儀器設備；選修開放實驗；申請自選實驗；預約資源；提交實驗報告；查看實驗課程成績；對老師進行評價；網絡交流互動，及時解決學習中遇到的問題等操作。教師在智能管理系統中可以進行提交實驗教學計劃；申請實驗室資源；開設開放創新實驗；上傳實驗教學資源；批閱實驗報告、發布實驗成績；可管理實驗教學運行記錄；與學生進行教學互動和交流。管理員在智能管理系統中可以進行管理維護實驗資源（填報、修改、審核、保存實驗中心、分室、房間、設備信息）；添加教學計劃、教學大綱，實驗教學任務生成；編排實驗課表；發布實驗開放資源和審核、受理開放資源預約；學期、校區、數據歸檔初始設置管理；上報數據統計導出；發布、統計、查詢、監控實驗教學運行信息。整個實驗室智能管理系統功能結構如圖2。

3 結語

隨著木材科學與工程專業實驗智能系統實施，實驗室儀器設備、信息得到了有效整合，實驗室管理效率明顯提高，實驗室開放程度也大大加強，在教學、科研和人才培養等方面發揮了積極作用，取得了良好的效果。近幾年，依托實驗中心系統平臺，本專業大學生積極參加國內外各級各類競賽活動，取得了優異的成績，在包括“挑戰杯”在內的省級以上創新創業大賽中獲獎20余項，培養的研究生發表SCI/EI近100篇，本科生發表學術論文50余篇，培養的研究生參與獲批發明專利50余件，本科生參與申請專利20余件。

參考文獻：

[1]盛蘇英，堵俊，吳曉.高校實驗室信息化管理的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，31（12）：184-187.

[2]何增穎.實驗室信息化建設與管理探討[J].長江大學學報：自然版，2012，09（7）：169-170.

[3]黃漫青，綦菁華，王芳，等.高校實驗室信息化管理系統的發展前景[J].教育教學論壇，2012（44）：6-7.

[4]賈宗平，張映文.高校實驗室信息化管理的優勢與問題[J].實驗科學與技術，2014，12（3）：165-168.

[5]陳祖新，孫躍，余曉偉.淺談高校實驗室信息化管理[J].赤峰學院學報：自然科學版，2012（8）：219-221.