互聯網思維創新教學型實驗管理平臺的探索

吳慶州, 徐春燕, 王 濤

(南京理工大學 紫金學院, 江蘇 南京 210023)

高校實驗室按照建設功能大致分為教學型、科研型和教學科研型實驗室這三種類型[1-2]。教學型實驗室主要服務于學生基礎課程的實驗學習,是學生認識實驗、了解實驗、學會做實驗的重要基地。教學型實驗室使用頻次高且相對固定[3],這兩個特性給實驗教學帶來兩個顯著特點,一是教學任務重、參與學生多; 二是實驗項目、儀器、場地使用給管理帶來諸多挑戰,增加了實驗室的管理難度[4]。隨著各種互聯網平臺的使用,如何科學規范地管理教學型實驗室、提高實驗教學效率[5]、實時了解儀器使用及維護情況、持續對學生進行實驗室安全教育、加強實驗室的開放與共享,一直是實驗教學與管理人員面臨的重要課題[6-7]。

1 當前實驗教學管理軟件的利弊

在實驗教學管理系統的開發上,多數學校采用實驗管理人員提出需求,外包給相應公司來完成系統開發的模式。外包設計的系統多是基于各類構架開發的各類模塊,在外包完成后再去增加新模塊和新功能,工作繁瑣,同時還造成了其功能固化的先天不足。

一些高校實驗教學與管理人員為提高實驗室的利用率,已經做了很多嘗試。北京理工大學范哲意等實現了基于B/S結構的開放式實驗教學管理系統,探索行之有效的開放實驗室的預約管理方式,為開放式實驗教學管理提供有力支持[8]; 大連工業大學尹青海等通過建設實驗室OA系統把相關實驗室具體上課時間、開放時間、各實驗室儀器設備狀況等公布到辦公平臺,實現了互聯網化[9]。類似這樣的實驗教學管理系統在教學與管理中取得了一定的成效,在一定程度上提高了實驗室管理效率,但由于其考慮教學與科研的各方面因素,大而全且功能繁多,使用起來相對復雜。

還有些實驗室管理系統是服務于設備資產的管理[10]和大型儀器管理共享平臺[11],或基于實驗項目服務于開放型實驗[12]以及實驗預約功能的實現[13]。這些系統功能相對單一,很難同時服務于實驗教學與管理。另有一些早期開發的系統是基于電腦端實現的,部分預約管理功能只能通過校園網來實現,造成了一定的封閉性。

隨著大屏智能手機的普及以及互聯網的高速發展,這些早期的實驗管理系統受到了制約與挑戰。這些系統的統計結果不夠全面直觀,與手機交互性較差,已不能完全滿足現在的實驗教學。為此,我校以物理實驗中心為試點,借鑒創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念,探索利用互聯網思維搭建開放性與共享性實驗管理平臺。實驗中心基于問卷星搭設了幾個實驗管理平臺,在實驗教學與管理中起到了積極的作用,既提高了學生做實驗的自主性，又提高了儀器設備的完好率,大大提高了學生參與度和儀器的使用效率。

2 問卷星助力實驗開放、共享

問卷星是近年來被廣泛使用的一種在線問卷調查系統[14],提供了強大的免費應用功能,有著良好的開放、共享的互聯網基因。在實驗管理中利用問卷星可以輕松實現實驗信息的收集,帶來高效的信息化管理; 在實驗教學中利用問卷星可以輕松實現預習檢測、課堂練習、實驗考試等,提升實驗教學信息化水平,助力實驗教學翻轉課堂的實現。

2.1 高效便捷的設計功能

問卷星提供了多種問卷的創建模式,可以選擇現有模板進行修改,也可以快速導入文檔,還可以將自己創建的模板快速共享給別人。其強大的邏輯功能和矩陣功能,可以快速實現各類信息的收集。問卷的發布通過QQ群、微信、網頁等多種渠道分享發布,實時快捷,學生只要通過手機就可以完成內容填寫與提交,具有良好的交互性。

2.2 強大的后臺管理功能

問卷星的后臺管理提供了豐富的管理功能,可以隨時查看收集到的信息,并將數據自動生成各類圖表,需要時可隨時下載信息完整的圖表,便于實驗室的各類統計工作。

3 實驗室管理功能的構建

在實驗室管理中,每一類的信息采集均可作為一個獨立的模塊進行設計,體現在問卷星里即是一個問卷的設計。下文中為了敘述方便,將實現實驗室管理功能的各類問卷模塊稱為各類平臺。

3.1 無紙化簽到簽退平臺的設計實現

在實驗教學管理環節中,簽到簽退是培養學生科學的實驗觀和規范的實驗操作意識的第一步,為專業實驗、科研實驗培養良好的習慣。

一般學校實驗室內都配有儀器使用簽到本,用來實現實驗的簽到簽退[15]。在實施過程中經常會出現代簽、排隊等情況。而且由于教學型實驗參與的學生人數多,在查詢、核對時還會占用很多實驗時間。通過問卷星設計的簽到簽退平臺可以快捷地完成簽到簽退功能,既綠色環保又大大提高簽到效率,實現良好的交互性。

在使用問卷星進行簽到簽退系統設計時,問卷星提供了填空、單選、多選、矩陣邏輯等工具。根據實驗室的一些要求可以靈活地設置相關信息,即使在運行后也可以根據運行情況隨時添加或減少相關問題,這是目前其他實驗管理系統所不具備的交互性。

根據我校實驗室相關規定,我們設計的簽到簽退平臺操作界面見圖1,平臺主要實現了以下功能:

(1) 防作弊代簽功能。微信賬號一鍵登錄有效防代簽,同時便于記錄儀器使用人的姓名班級學號等基礎信息。實驗大課的時候教師課堂上公布簽到碼—一個隨機數字組合,要求學生短時間內填入,完成簽到或簽退功能,有效防止代簽。

(2) 不同實驗課堂的獨立簽到功能。當點選實驗課簽到的時候要求學生點選實驗房間號及座位號,從而固定學生儀器座位。簡單的安全提醒,提示學生檢查儀器情況,完成后即可點提交,整個過程幾十秒即可完成,非常便捷。

(3) 不同實驗課堂的獨立簽退功能。當點選實驗課簽退時,要求學生對儀器使用過程遇到的情況進行匯報。對于影響實驗測量的儀器提醒學生報修,同時再次確認儀器號,如因儀器設備出現問題更換儀器座位了，則需填入新的座位號。

(4) 實驗安全教育功能。每次實驗簽退時,提醒學生草表簽字時整理儀器桌凳,關水關電關門窗,養成良好的實驗習慣。將安全教育貫穿于每一次的實驗中,對提升實驗室安全也有一定的幫助。

(5) 滿足多類型的簽到簽退功能。如:開放型實驗、補測重測、漏簽補簽等。

本平臺設計時為鼓勵學生按時按要求簽到簽退,設置了加分減分文字提醒,極大地提高了學生簽到簽退的積極性。

借助問卷星后臺的管理統計功能,可以及時下載查看簽到簽退數據,也可以綁定微信號實時提醒簽到簽退情況。根據學生的簽到簽退數據生成的統計結果如圖2所示,從中可以直觀地看出每個班、每個實驗的簽到情況。

圖2 實驗班級、項目的簽到簽退統計結果

3.2 預習、重測、補測預約平臺

在實驗教學環節中不可避免地會有一些學生因各種原因要單獨去實驗室看儀器、做實驗等。傳統的做法是實驗教師根據實驗課表和學生空余時間進行人工安排,費時費力。利用問卷星可以搭建一個智能化開放式的實驗預約平臺,學生通過手機端輕松實現自主選擇,并將預約結果第一時間微信推送給實驗教師。

預約類型可根據各自高校的實驗情況自主自由設定。結合我校物理實驗中心的實際情況,我們設計了預習看儀器、重新測量、補做實驗三個預約選項。

預習看儀器主要是改變傳統的學生看書看資料的預習方法,讓學生對儀器有一個直觀全面的了解,使預習更加生動真實,大大提高預習成效。預習看儀器的時間可以設置得寬泛一些,借助實驗室門禁和監控系統,學生只要有空便可以到實驗室查看儀器。

可預約實驗項目的設計采用多級下拉方式來實現。學生通過選擇不同實驗中心然后選擇不同實驗項目,便可以快速找到預約實驗項目,目前該系統僅在物理實驗中心試用。

在預約實驗項目命名時,將實驗場地放在實驗簡稱前,便于學生知曉實驗室具體位置。平臺管理人員通過微信提醒,可以第一時間收到學生預約信息,并可通過微信查看預約詳情,對于不合理的預約及時給予刪除,便于學生查看或再次預約。

學生通過查詢端查詢預約結果時,未預約成功的將不顯示。學生只要在預約查詢入口輸入姓名、學號便可查看自己的預約結果。預約時間的設置采用關聯邏輯,關聯預約類型,不同類型的預約有相對獨立的時間節點。如選擇補做實驗時,會顯示該實驗項目具體開設時間,便于實驗室和學生的時間安排。

3.3 實驗儀器實時報修平臺

在實驗過程中儀器的損毀不可避免。物理實驗中心過去的做法是口頭轉述,即課堂上學生匯報給任課教師,任課教師給學生安排備用儀器然后反饋給實驗管理人員。有時備用儀器不夠就不得不讓學生兩人一套儀器,很容易造成一人做一人看的現象,達不到實驗教學的目的。如遇任課教師忘記及時反饋,下次課的時候該儀器仍然無法使用,則學生及其他任課教師都會抱怨,給實驗儀器維護管理造成被動。

針對這樣的問題我們借助問卷星設計了儀器實時報修平臺,為鼓勵學生快速準確地報修,同時因儀器故障等原因造成學生測量較慢或者測量結果不準確,我們會對學生的每一次報修給予當次實驗成績的適當加分。學生在儀器報修平臺上,只需要選填相應的儀器號,并簡述故障現象,即可完成實驗報修,非常簡潔方便。

經過一年多的試用,我們發現學生報修的儀器故障很多都是小問題,且多數都是可以當場快速維修解決的,基本不會耽誤學生的正常實驗,將故障隱患及時消除也提高了儀器使用效率和儀器的完好率。

4 結語

在問卷星設計問卷選擇模板時輸入本設計系統代碼,就可以將我們設計的平臺復制到自己的賬戶下,稍作修改即可使用。我們設計的三個平臺代碼分別是:ID:25803207; ID:26757178; ID: 26922351。

基于免費的互聯網平臺,利用其開放共享的特點構建的實驗室管理系統具有模塊化、便捷性等優勢,節約了教師和學生的寶貴時間,提高了實驗教學與管理的效率。根據各實驗室不同特點,利用該平臺還可以輕松搭建不同的新平臺,輕松實現模塊化的管理,更好地服務實驗教學。