付曉豹　楊冰銀

摘要：開放型實驗室的建立為學(xué)生提供了一個良好的創(chuàng)新平臺，不僅有利培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力，而且還可培養(yǎng)學(xué)生團隊合作精神及科研精神，從而促進學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。但開放型實驗室的建立是一項系統(tǒng)而又復(fù)雜的工程，同時其管理也至關(guān)重要。該文簡單闡述了開放實驗室的必要性，分析了當開放實驗室管理當中所存在的問題，并探討了基于物聯(lián)網(wǎng)下開放實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；開放實驗室；系統(tǒng)設(shè)計

實驗室是高校培養(yǎng)人才、進行科學(xué)研究及社會服務(wù)活動的重要場所，也是鍛煉學(xué)生實踐操作能力、綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新技能的重要基地。實驗室的建設(shè)與管理直接影響著高校的教學(xué)與科研，為此，高校管理部門非常重視實驗室的管理。伴隨素質(zhì)教育的不斷深入，現(xiàn)各高校紛紛開放實驗室，為學(xué)生提供更多實踐機會，與此同時，開放實驗室的管理也備受關(guān)注。

1開放實驗室的必要性

1.1高校培養(yǎng)復(fù)合型人才的必經(jīng)之路

受傳統(tǒng)應(yīng)試教育的影響，現(xiàn)各高校雖有開設(shè)實驗室，并進行實驗教學(xué)，但教學(xué)內(nèi)容多為驗證性實驗，旨在加強學(xué)生對于所學(xué)知識的理解與掌握，研究性、創(chuàng)新性實驗少之又少，不利培養(yǎng)學(xué)生實踐操作能力及創(chuàng)新能力。而伴隨社會的發(fā)展，現(xiàn)市場所需要的是既有專業(yè)理論知識，又有豐富實踐經(jīng)驗及強創(chuàng)新能力的復(fù)合型人才。開放實驗室給予了學(xué)生更多機會進行創(chuàng)新實驗，有利激發(fā)學(xué)生科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，從而促進高校培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的復(fù)合型人才。

1.2高校融合實驗室資源的重要手段

一直以來，高校實驗室都主要是用于指導(dǎo)學(xué)生對已學(xué)知識進行驗證而實施實驗，實驗室的各類資源、儀器、設(shè)備等均是等到實驗教學(xué)時才得以利用，平時實驗室基本是“大門緊鎖”的狀態(tài)。而據(jù)相關(guān)調(diào)查研究，高校每周所開設(shè)的實驗課程僅1_2節(jié)，這在很大程度上浪費了實驗室的資源，降低了實驗室資源的使用率。而開放實驗室長期處“開放”狀態(tài)，室內(nèi)所有儀器設(shè)備均可每日被學(xué)生實驗所使用，極大地提高了實驗室資源的使用率。另有部分高校還會與其他學(xué)校合作，實驗室同樣對合作院校開放，有利實現(xiàn)資源互補，促進高校間的溝通。

1.3實驗室獲得長遠發(fā)展的可靠選擇

傳統(tǒng)實驗室的管理主要是依靠實驗教師，實驗教師在帶領(lǐng)學(xué)生完成實驗課程后，還需對實驗室中各類資源、儀器等進行日常管理，工作任務(wù)較重。而開放實驗室給予了學(xué)生更多親身實驗的機會，實驗教師不再需時刻帶領(lǐng)學(xué)生進行實驗操作，這樣有效減輕了實驗教師的實驗管理工作量，避免了長期重復(fù)勞動，使實驗教師能更加全身心投人實驗室的管理當中，實現(xiàn)實驗室管理的規(guī)范化，有利實驗室長遠發(fā)展的科學(xué)規(guī)劃，促進高校實驗室的持續(xù)發(fā)展和改進。

2當前開放實驗室管理當中所存在的問題

2.1學(xué)生無法及時獲取實驗室開放信息

當前高校開放實驗室通常采取預(yù)約的方式實現(xiàn)對其的管理。但在實際工作當中，管理人員往往很難及時更新并錄入系統(tǒng)信息，特別是當課程實驗時間有所調(diào)整時，管理人員更無法及時上傳實驗室最近信息，致學(xué)生無法及時獲取實驗室的開放信息。如某學(xué)生通過查詢實驗安排表發(fā)現(xiàn)某實驗室并未安排實驗課程，但當其從住處到達實驗室后，發(fā)現(xiàn)所需設(shè)備已被其他學(xué)生占用，經(jīng)詢問，主要是因管理人員未及時上傳實驗室課程安排所致。這一方面浪費了預(yù)約學(xué)生的時間，另一方面也使得其他未被預(yù)約的實驗室處閑置狀態(tài)，嚴重浪費實驗室資源。

2.2管理人員無法及時掌握實驗室的使用情況

通常實驗室管理人員只能看到學(xué)生在或是不在，了解學(xué)生的大致人數(shù)，而無法了解每個學(xué)生對于實驗室資源、儀器、設(shè)備等的使用情況，也未利用信息化手段對實驗室設(shè)備的具體使用情況進行統(tǒng)計，這樣導(dǎo)致指導(dǎo)教師也無法了解學(xué)生的實驗情況，影響實驗教學(xué)的效果。另，一般地，各高校實驗室的面積、儀器設(shè)備的數(shù)量及資源等均是依學(xué)生人數(shù)、學(xué)校經(jīng)費等情況進行配備的，在統(tǒng)計實驗時數(shù)時主要是是由實驗室管理人員或是實驗教師采取手工的方式進行填寫，所填寫的結(jié)果具強主觀性，無法為提高實驗室的管理水平、實驗室的長遠發(fā)展規(guī)劃提供有效數(shù)據(jù)依據(jù)，影響高校實驗室的持續(xù)發(fā)展。

2.3實驗室管理粗放，資源嚴重浪費

開放實驗室不僅需要人員方面的支持，而且更需要電力、能源及設(shè)備方面的支持。針對開放型實驗室，若僅采取粗放式的管理方式，不僅會引起實驗室資源浪費，加大實驗室的開放成本，而且還會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，與開放實驗式的初衷相悖。如某大學(xué)現(xiàn)將計算機實驗教學(xué)中心設(shè)置為開放實驗室，每周全天候?qū)π?nèi)學(xué)生開放，實驗室共2層，總面積300平米，所使用空調(diào)系統(tǒng)為中央空調(diào)。但就實驗室近些年的開放實踐來看，很少有學(xué)生會選擇于周末或是夜間來實驗室做實驗，而實驗室卻需于全天同時開啟各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、中央空調(diào)、視頻監(jiān)控等，且為有效管理實驗室，還不斷增加了管理人員，這一方面加大了人力資源開支，另一方面也極大地浪費了能源。

3基于物聯(lián)網(wǎng)下的開放實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計

3.1開放實驗室的管理任務(wù)

現(xiàn)越來越多的高校已制定了與本校管理需求相符的開放實驗室管理措施，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、魯東大學(xué)、浙江師范大學(xué)等。但開放實驗室的管理是一項長期而復(fù)雜的工作，需各高校在不斷的實踐當中進行探索和總結(jié)。就當前而言，開放實驗室的管理任務(wù)主要體現(xiàn)在以下方面：

第一，堅持以學(xué)生為本。開放實驗室后，學(xué)生實驗時間不固定，且其操作水平參差不齊，致開放實驗室的管理難度加大。而開放實驗室的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力及創(chuàng)新能力，在這種情況下，高校對于開放實驗室的管理就必須堅持“以學(xué)生為本”的原則，一方面要加強對學(xué)生的培訓(xùn)，提高其儀器設(shè)備操作水平；另一方面要加強規(guī)章制度的建設(shè)，以對學(xué)生進行統(tǒng)一管理；同時，依學(xué)生實際情況設(shè)置計劃實驗和開放性實驗，計劃實驗要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成，開放性實驗可于不影響教學(xué)大綱規(guī)定的情況下自主進行，這樣既可滿足教學(xué)要求，又可有效鍛煉學(xué)生實踐操作能力。

第二，加強“物”的管理。開放實驗室中的“物”主要是指實驗室內(nèi)的資源、儀器和設(shè)備等。開放實驗室后，要加強對實驗室內(nèi)資源、儀器及設(shè)備等的管理，避免重復(fù)購置儀器設(shè)備，提高設(shè)備的使用率，并加強設(shè)備的管理，對儀器設(shè)備自其購置開始，到其使用、維護及最終報廢，都應(yīng)進行嚴格管理，將儀器設(shè)備的管理責任落實至個人，對外使用時，可采取有償制度，既減少儀器設(shè)備被破壞，同時又為實驗室的發(fā)展提供經(jīng)費。

3.2管理系統(tǒng)的設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)是伴隨信息技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的，現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)當中，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入高校的開放實驗室管理當中，可有效解決實驗室管理信息無法及時更新的問題，減少人力、物力、資源的浪費，也使得實驗室完全開放成為可能，為開放實驗室的管理提供了技術(shù)支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下開放實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計主要包括實驗室管理系統(tǒng)及實驗室儀器設(shè)備的設(shè)計。

第一，實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計。物聯(lián)網(wǎng)下的實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計包括課程實驗管理系統(tǒng)及開放實驗管理系統(tǒng)兩方面。①課程實驗管理系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)下開放實驗室的課程實驗管理，是指對傳統(tǒng)實驗教學(xué)大綱當中的相關(guān)實驗內(nèi)容實施互聯(lián)網(wǎng)管理。連接物聯(lián)網(wǎng)之后，實驗教師可通過登錄教師端預(yù)約實驗地點和時間，并上傳相關(guān)的實驗內(nèi)容及流程，而學(xué)生則可通過登錄學(xué)生端來了解實驗內(nèi)容，并做好實驗前的預(yù)習(xí)。此系統(tǒng)當中還設(shè)有門禁管理、考勤匯總、視頻管理等，其中門禁管理用于對學(xué)生出入開放型實驗室進行管理，通過刷一卡通可開啟門禁；考勤匯總用于記錄學(xué)生出勤情況，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的點名報到，通過物聯(lián)網(wǎng)還可生成相應(yīng)的考勤報表，作為期末考核學(xué)生的重要指標；視頻管理用于記錄上課過程，便于學(xué)生課后復(fù)習(xí)，加強學(xué)生對相關(guān)實驗知識的理解和掌握。②開放實驗管理系統(tǒng)。開放實驗管理系統(tǒng)的設(shè)計是開放實驗室管理的重要組成部分，也是實施開放實驗室的最終目的。實驗前，學(xué)生通過登錄學(xué)生端可預(yù)約實驗時間及地點，并由教師進行審核；實驗時，通過所授權(quán)的一卡通，學(xué)生可開啟門禁進入開放實驗室，通過刷卡取電獲取實驗設(shè)備，預(yù)約時間段內(nèi)，學(xué)生可自主進行實驗，整個實驗過程由所安裝的攝像機進行記錄，以便于管理員了解儀器設(shè)備的使用情況；實驗后，學(xué)生可于學(xué)生端記錄實驗過程，對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)，并由教師進行評價。

第二，實驗室儀器設(shè)備的設(shè)計?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗室儀器設(shè)備的管理主要在于采集和記錄儀器使用情況，以實現(xiàn)對儀器設(shè)備的全生命周期管理，包括購置、使用、維護、維修和報廢，此外還應(yīng)對儀器設(shè)備的供應(yīng)商進行管理。①用戶管理系統(tǒng)。學(xué)校實驗室的管理人員可進人系統(tǒng)后臺，包括處長、實驗室主任、實驗管理人員等，以查詢儀器設(shè)備的使用情況，并對其進行跟蹤和管理。②采購管理系統(tǒng)。采購部相關(guān)負責人可于物聯(lián)網(wǎng)上對采購項目進行登記，并發(fā)布招標信息，以使采購過程更加透明。③驗收流程管理系統(tǒng)。經(jīng)驗收后，實驗室管理人員應(yīng)登錄物聯(lián)網(wǎng)注冊儀器設(shè)備，并貼上RFID標簽，以生成儀器設(shè)備報表，報表中包含儀器設(shè)備的名稱、型號、數(shù)量、供應(yīng)商信息等。④使用過程管理系統(tǒng)。利用遠程在線技術(shù)對儀器設(shè)備的使用時間、人員、次數(shù)等進行實時采集，以了解儀器設(shè)備的使用情況，看其是否存在被損壞、違規(guī)操作、維修維護等現(xiàn)象。⑤貴重儀器設(shè)備管理系統(tǒng)。主要用于記錄貴重儀器設(shè)備的對外使用率、借還情況、授權(quán)使用等。⑥維修管理系統(tǒng)。詳細記錄儀器設(shè)備的維修過程，包括申請維修、維修登記、維修結(jié)束等情況，均由使用負責人進行錄入，并記錄于物聯(lián)網(wǎng)的記錄備案當中。⑦報廢管理系統(tǒng)。針對應(yīng)作報廢處理的儀器設(shè)備，實驗室管理人員應(yīng)詳細記錄申請報廢、報廢評估及報廢注銷等信息。⑧供應(yīng)商管理系統(tǒng)。記錄儀器設(shè)備供應(yīng)商的合同、設(shè)備優(yōu)劣及售后服務(wù)等信息，以為儀器設(shè)備的下次采購提供有效參考。

4結(jié)語

總而言之，開放實驗室不僅僅是傳統(tǒng)的開放實驗室的時間和空間，而且還包括開放教學(xué)內(nèi)容及儀器設(shè)備，開放型實驗室的建立不但需要一定經(jīng)費、設(shè)備，而且更需要人員保障，同時，對于開放實驗室進行科學(xué)管理也尤其重要。物聯(lián)網(wǎng)下開放實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計有顏色改變了實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式，既滿足了學(xué)生的實驗室開放需求，同時也減輕了實驗室管理的負擔。此外，此系統(tǒng)還可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商鋪、家庭等方面的智能管理當中，具有廣闊的發(fā)展前景。