开放实验室管理系统建设与实施

摘要:通过分析重庆大学机械学院实验室及仪器设备使用、管理现状，针对实验设备仪器利用率不高、信息沟通不畅、现有实验模式不能有效培养学生的创新意识及创新能力等问题，成立了学院实验中心，并建设开发了开放实验室管理系统。这些措施将现代化的管理理念有效运用到实验教师、学生、实验室及相关资源设备的管理过程中，把实验教学、人员设施管理、设备借用、预约考核、创新实验、评价体系有机结合到一套体系中。通过实验室的开放实施，有效地解决了实验室存在问题，优化了实验室管理，调动师生的积极性，培养了学生的实验动手能力和创新意识。

关键词:开放实验室;实验室建设;实验室管理系统;实验室管理机制

随着研究型高校改革不断发展深化，开放实验室的建设亦引起各方的广泛关注［1］。为提高实验室管理效率、更新实验教学体制，解决教师、学生、实验室三者间的信息交流沟通瓶颈，我院建设了开放实验室管理系统;该系统能够最大化地整合实验室资源并为学生的学习提供自主、宽松的学习环境，高效地管理实验室与仪器设备，培养学生的实验动手能力和创新意识，并为开展实践教学提供了有效的保障［2］。根据学生个性差异因材施教，以育人为教学目标，强化学生综合实践能力培养，进而促进学生全面发展［3］。

1实验教学现状分析

重庆大学机械学院实验室包括机械基础国家实验教学示范中心、机自专业、机电专业及工业工程专业等系所实验室，设有智能制造、智能机器人、现代流体传动与控制、智能测控实验室等10多个实验室，承担着我校机械、汽车、UC联合学院等多个专业的力学与机械类基础、专业实验教学，同时承担全国机械创新设计大赛，大学生科研训练计划等多种实践竞赛项目培训和学生创新实践活动以及部分研究生课程实验。由于高校教育的改革不断推进以及学科的交叉、实验室投资规模的扩大，以系所为单位的实验室管理方式已经制约了学科的建设与创新型人才的培养［4］。我院实验教学存在的问题主要有:①系所实验室与实验室之间相对独立，缺乏资源共享。每个实验室的都是一个小而全的个体，但各实验室之间教育教学相对独立且缺少有机联系。这种模式导致了实验教学经费的浪费、实验室功能单一且重复建设等问题，不利于实验教育资源的利用与实验室规模、水平的提高。②实验室与仪器设备共享不足。目前部分实验室只承担本科及部分研究生实验教学工作，实验室及仪器设备利用率不高。③目前实验室开设实验有明确的实验大纲及指导书，许多属于验证、重复性实验，忽视了对学生创新意识和创新能力的培养。④实验室信息渠道不畅。对于实验室的定位、功能，实验室内仪器设备的种类、数量、性能与功能没有渠道，造成了师生对实验室不了解，很难结合自身的需求使用实验室及仪器设备。⑤实验室对学生尤其本科生的吸引力不足，一方面是学生不了解实验室，不了解实验室的仪器设备;另一方面是学生很难与实验室管理人员沟通，难以安排自己的时间。加强实验教学管理应从抓好常规工作做起，还要处理好继承和发展、传承和创新的关系［5］。为适应高校教育改革，解决上述问题，机械学院整合系所实验室资源，将原属于专业系所实验室合并为学院实验中心，并建设实施开放实验室管理系统，为全院所有本科生、研究生和教师提供实验实践支持。

2管理系统的目标、功能与方案

2．1系统的主要目标。实验中心建设开放实验室管理系统的主要目标是整合资源，开放实验室及仪器设备共享，培养符合社会需求、实践动手能力强的应用型人才［6］。以学生为中心，鼓励学生进入开放实验室，培养学生的动手能力和创新能力，借助信息系统平台，解决目前存在的问题。中心的教学理念是:以人才培养、知识运用、服务社会为宗旨;以课程教学、实践活动、技能培养为手段;以高原训练实践研究成果推广与应用为目的［7］。2．2系统主要功能。加强实验室管理可以充分调动教师与学生的积极性，提高学生的专业理论水平与实验技能，提高高校实验教学效率［8］。开放实验室管理系统主要解决师生最关心的3个核心问题:(1)有什么。主要解决实验室信息渠道不畅这一问题。师生可以通过系统查看实验室和实验人员的介绍，实验室开设的实验项目情况，实验室中的仪器设备以及该设备的状态、性能参数、使用教程及手册。(2)做什么。系统可实现实验室预约开放。实验室管理教师设置开放的实验室、实验室容纳人数、实验项目及开放时间，学生可通过平台预约实验室及相关实验项目;同时可选择现有实验项目或根据需要选择仪器设备自主设计实验项目;通过系统还可借用部分仪器设备。(3)怎么做。学生在系统中预约实验室及实验项目时，有3种可选项:现有实验项目，可以由实验指导老师指导实验;自主设计实验项目，需通过实验室预约资格考试后由实验指导老师或有资格的老师指导实验;对于使用仪器设备，需通过在线测试后，掌握仪器设备的安全操作规程、使用方法等自主使用。2．3系统方案。根据上述系统的目标和功能，方案设计如下:①实验中心教师通过该开放实验室管理系统平台设置实验室或教室使用时间、设置实验项目内容、选择实验室或教室可预约学生的范围、设置实验人数、审批学生的实验预约申请;②实验中心教师通过该管理系统平台上传实验教学资源(实验室、教师、仪器设备、教学素材等)相关信息，以便学生实验前提前预习实验相关内容，充分该实验相关知识及操作技能;③学生通过该管理系统平台可查看实验信息、实验室信息、实验教师信息，并进行实验预约;④学生通过该管理系统平台查看实验预约结果。预约实验成功后，可在实验前通过该管理系统平台进行在线学习实验课程视频、查看实验内容、查看实验设备信息等;⑤实验中心教师通过该管理系统平台为部分自主设计开发创新型实验的学生设置实验室预约资格考试试题，通过的学生进行实验预约，否则再进一步学习学科知识直到考核合格;⑥学生通过该管理系统平台提出创新型实验申请。学生可自主设计开发创新型实验，在通过实验室预约资格考试后可进行实验室及实验设备预约申请;⑦实验后学院师生须通过该管理系统平台评价模块进行预习效果、仪器使用及损坏情况、实验完成情况、实验效果、师生互评等评价;⑧实验室老师通过该管理系统平台设置实验室或教室使用时间、实验项目内容、选择实验室或教室可预约学生的范围、设置实验人数、审批学生的实验预约申请、通过评价模块对学生使用实验室情况进行评价;⑨管理员老师对实验仪器设备及其信息进行管理维护。主要有仪器设备的展示、管理与外借等，并进行信息登记与到期提醒，以方便科研活动或项目的开展;⑩教师通过该管理系统平台预约、借用实验仪器设备，并在系统平台查阅借用期限及到期时间，借用到期时该管理系统平台将进行短信和邮件提醒;瑏瑡平台可进行教学实验学时、评价情况、实验室使用情况、实验设备相关数据、实验课件及在线视频学习的使用情况的统计、显示、分析，方便学院管理员及时了解实验中心整体情况，以对实验中心的政策、规定做出合理的调整;瑏瑢管理员老师通过该管理系统平台实验室通知公告，并在系统前台进行通知公告的展示;瑏瑣管理员老师可对该管理系统平台进行菜单管理、权限设置、用户及用户信息管理、系统设置等。

3管理系统平台的设计与实现

3．1系统功能架构。在实验室的实验实训工作中，对大型设备的管理、维护、使用、保养都需要建立起完整监控体系［9］。开放实验室管理系统功能繁杂，从实际应用角度出发开放实验室管理系统可分为前台与后台两大部分。前台与后台下主要分为学生系统、教师及助管系统、管理员系统3大功能模块，其结构如图1所示。(1)学生系统。包括个人信息、浏览实验安排和实验室信息、浏览实验教学相关资源、资料下载及在线学习、参加预约资格考核、预约实验并查询结果、实验后对实验室及相关设备资源进行评价等功能。学生主要通过此系统完成个人信息管理、网上预约、在线学习、相关信息查询管理、实验评价等功能。学生可通过学生系统查看实验项目、实验室信息及实验室空闲时段，以便进行课程实验或开放型实验预约。学生在申请开放型实验前须进行并通过预约资格考核，通过后可进行预约。学生评价模块主要包括:学生对在线学习资源评价、对实验室及相关设备器材评价、对实验进行评价、对实验教师实验教学质量评价等。(2)教师及助管系统。包括个人信息、试题等资料上传与管理、添加实验安排、审批学生预约申请、对学生实验情况评价等功能。教师及助管通过此系统完成个人信息管理、学生实验预约审核、实验相关信息设置与管理、实验后对实验和学生评价等功能。教师及助管可通过实验相关信息设置与管理模块添加实验项目及实验相关的地点、时间、人数信息等，也可删除已添加的实验项目。教师在教师及助管系统中可查询实验设备信息，并预约借用实验设备，借用成功后教师个人信息模块将显示借用信息及归还日期等，借用到期时该系统将进行短信和邮件提醒。借用实验设备只对教师开放。教师及助管系统评价模块主要包括对实验室及相关设备器材评价、对实验进行评价、对学生预习情况评价、对学生实验操作动手能力评价、对实验完成情况评价、对预约使用后实验室或实验设备评价等。(3)管理员系统。包括基础信息管理、查询统计报表、实验室及设备管理、系统接口管理、系统设置、实验室人员管理等功能。管理员通过管理员系统对开放实验室管理系统功能菜单进行管理、设置人员权限、设置用户类型、管理用户信息等。管理员通过基础信息管理模块从学校教务处数据库定时同步更新教师信息和学生信息对实验人员信息进行更新与管理。实验室及设备管理模块，管理员主要对实验室及设备基本信息进行维护，对设备分类，对设备的借用申请进行审核，对设备的借用和归还记录、统计。管理员在此模块可添加与删除可用的实验室与实验时间，以便教师及助管添加实验安排等。管理员通过实验室人员管理模块对学院师生进行统一安排调度，调度信息将在学生及教师系统个人信息模块展示，系统也将通过短信和邮件对师生进行通知与提醒。管理员通过管理员系统规章制度及通知等，在开放实验室管理系统前台将展示该通知公告。3．2系统主要流程。开放实验室管理系统中主要流程为:设备借用申请流程、实验预约申请审批流程和实验室预约申请审批流程。(1)设备借用申请流程。教师登录教师与助管系统查看设备信息—提交借实验设备用申请—有权限的教师对申请信息进行审批—查看申请结果—成功借用实验设备及结果打印(备注:学生无权限借设备)。(2)实验预约申请流程。学生登录学生系统查看实验信息—选择合适的实验时间并提交预约申请—有权限的教师及助管对申请信息进行审批—学生查看实验预约申请结果并按时参加实验。(3)实验室预约申请流程。学生登录学生系统参加预约资格考核—考核通过—查看实验室空闲时间—有权限的学生提交预约申请—实验室管理教师审批申请信息—学生查看实验室预约申请结果并按时进行实验。

4开放实验室管理系统运行情况

实验教学是继续深化教育改革、全面实施素质教育的重要步骤，是培养学生实践能力和创新精神的重要环节［10］。开放实验室管理系统自投入使用以来，经过不断的实践与磨合实现了管理人员网络管理为主，实验老师管理为辅，充分利用实验中心各项资源，积极鼓励学生自主学习、开拓创新，努力发展学生个性，成为培养创新型人才的信息化、网络化、模块化的开放型系统［11］。其系统界面如图2所示。开放实验室管理系统建设以来实现了如下有益效果，①通过开放实验室管理系统打通了原来信息不畅的现状，使师生全面充分了解各个实验室以及仪器设备，为提高实验室及仪器设备的使用率打下良好的基础。②通过管理员系统的人员管理等功能便捷地将实验室教师与学生联系在一起，整合了实验室人力资源，细化了实验室工作任务，提高了实验室管理效率。③开放实验室管理系统实验室及实验设备管理功能将各实验室的资源进行了系统管理，使各实验室相互联接、紧密联系，防止了实验室及实验设备重复购买与建设，便于各实验室之间进行资源开放与共享。④学生通过该管理平台进行资料下载与在线学习，使教学与实验相互补充、密切联系。⑤开放实验室管理系统设置的开放型实验及实验室预约功能培养了学生的创新意识、锻炼了学生的动手能力与管理能力、提高了学生的综合能力。⑥开放实验室管理系统设备管理功能将实验室设备信息进行了系统整合，特别是预约借用功能使实验设备的借用告别了以往的打借条等形式，且开放实验室管理系统预设的信息提醒功能也使系统更加智能化、人性化。

5结语

开放实验室管理系统的建设利用网络技术将现代化的管理理念有效运用到实验教师、学生、实验室及相关资源设备的管理过程［12］，并将实验教学、人员设施管理、设备借用、预约考核、创新实验、评价体系实行有机结合。解决了实验室管理、人员管理、学生创新能力培养、实验室资源利用等方面的问题，从而降低实验室管理的工作量与难度，提高了实验室管理效率与学生自主性，实现了现有资源的最大化利用，为学生提供了更广的创新空间［13-16］。且突出了专业实践教学活动中必不可少的诸多要素，这对于建设地方特色的工程专业学科体系有很强的实践指导意义［17］。

作者:王 见 黄 超 王丽丹 单位:重庆大学