王 見, 黃 超, 王麗丹

(重慶大學 機械工程學院,重慶 400030)

0 引 言

隨著研究型高校改革不斷發(fā)展深化，開放實驗室的建設亦引起各方的廣泛關注[1]。為提高實驗室管理效率、更新實驗教學體制，解決教師、學生、實驗室三者間的信息交流溝通瓶頸，我院建設了開放實驗室管理系統(tǒng)；該系統(tǒng)能夠最大化地整合實驗室資源并為學生的學習提供自主、寬松的學習環(huán)境，高效地管理實驗室與儀器設備，培養(yǎng)學生的實驗動手能力和創(chuàng)新意識，并為開展實踐教學提供了有效的保障[2]。根據(jù)學生個性差異因材施教，以育人為教學目標，強化學生綜合實踐能力培養(yǎng)，進而促進學生全面發(fā)展[3]。

1 實驗教學現(xiàn)狀分析

重慶大學機械學院實驗室包括機械基礎國家實驗教學示范中心、機自專業(yè)、機電專業(yè)及工業(yè)工程專業(yè)等系所實驗室，設有智能制造、智能機器人、現(xiàn)代流體傳動與控制、智能測控實驗室等10多個實驗室，承擔著我校機械、汽車、UC聯(lián)合學院等多個專業(yè)的力學與機械類基礎、專業(yè)實驗教學，同時承擔全國機械創(chuàng)新設計大賽，大學生科研訓練計劃等多種實踐競賽項目培訓和學生創(chuàng)新實踐活動以及部分研究生課程實驗。

由于高校教育的改革不斷推進以及學科的交叉、實驗室投資規(guī)模的擴大，以系所為單位的實驗室管理方式已經制約了學科的建設與創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[4]。我院實驗教學存在的問題主要有：①系所實驗室與實驗室之間相對獨立，缺乏資源共享。每個實驗室的都是一個小而全的個體，但各實驗室之間教育教學相對獨立且缺少有機聯(lián)系。這種模式導致了實驗教學經費的浪費、實驗室功能單一且重復建設等問題，不利于實驗教育資源的利用與實驗室規(guī)模、水平的提高。②實驗室與儀器設備共享不足。目前部分實驗室只承擔本科及部分研究生實驗教學工作，實驗室及儀器設備利用率不高。③目前實驗室開設實驗有明確的實驗大綱及指導書，許多屬于驗證、重復性實驗，忽視了對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。④實驗室信息發(fā)布渠道不暢。對于實驗室的定位、功能，實驗室內儀器設備的種類、數(shù)量、性能與功能沒有發(fā)布渠道，造成了師生對實驗室不了解，很難結合自身的需求使用實驗室及儀器設備。⑤實驗室對學生尤其本科生的吸引力不足，一方面是學生不了解實驗室，不了解實驗室的儀器設備；另一方面是學生很難與實驗室管理人員溝通，難以安排自己的時間。

加強實驗教學管理應從抓好常規(guī)工作做起,還要處理好繼承和發(fā)展、傳承和創(chuàng)新的關系[5]。為適應高校教育改革，解決上述問題，機械學院整合系所實驗室資源，將原屬于專業(yè)系所實驗室合并為學院實驗中心，并建設實施開放實驗室管理系統(tǒng)，為全院所有本科生、研究生和教師提供實驗實踐支持。

2 管理系統(tǒng)的目標、功能與方案

2.1 系統(tǒng)的主要目標

實驗中心建設開放實驗室管理系統(tǒng)的主要目標是整合資源，開放實驗室及儀器設備共享, 培養(yǎng)符合社會需求、實踐動手能力強的應用型人才[6]。以學生為中心，鼓勵學生進入開放實驗室，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力，借助信息系統(tǒng)平臺，解決目前存在的問題。中心的教學理念是: 以人才培養(yǎng)、知識運用、服務社會為宗旨; 以課程教學、實踐活動、技能培養(yǎng)為手段;以高原訓練實踐研究成果推廣與應用為目的[7]。

2.2 系統(tǒng)主要功能

加強實驗室管理可以充分調動教師與學生的積極性,提高學生的專業(yè)理論水平與實驗技能,提高高校實驗教學效率[8]。開放實驗室管理系統(tǒng)主要解決師生最關心的3個核心問題：

(1) 有什么。主要解決實驗室信息發(fā)布渠道不暢這一問題。師生可以通過系統(tǒng)查看實驗室和實驗人員的介紹，實驗室開設的實驗項目情況，實驗室中的儀器設備以及該設備的狀態(tài)、性能參數(shù)、使用教程及手冊。

(2) 做什么。系統(tǒng)可實現(xiàn)實驗室預約開放。實驗室管理教師設置開放的實驗室、實驗室容納人數(shù)、實驗項目及開放時間，學生可通過平臺預約實驗室及相關實驗項目；同時可選擇現(xiàn)有實驗項目或根據(jù)需要選擇儀器設備自主設計實驗項目；通過系統(tǒng)還可借用部分儀器設備。

(3) 怎么做。學生在系統(tǒng)中預約實驗室及實驗項目時，有3種可選項：現(xiàn)有實驗項目，可以由實驗指導老師指導實驗；自主設計實驗項目，需通過實驗室預約資格考試后由實驗指導老師或有資格的老師指導實驗；對于使用儀器設備，需通過在線測試后，掌握儀器設備的安全操作規(guī)程、使用方法等自主使用。

2.3 系統(tǒng)方案

根據(jù)上述系統(tǒng)的目標和功能，方案設計如下：①實驗中心教師通過該開放實驗室管理系統(tǒng)平臺設置實驗室或教室使用時間、設置實驗項目內容、選擇實驗室或教室可預約學生的范圍、設置實驗人數(shù)、審批學生的實驗預約申請；②實驗中心教師通過該管理系統(tǒng)平臺上傳實驗教學資源(實驗室、教師、儀器設備、教學素材等)相關信息，以便學生實驗前提前預習實驗相關內容，充分該實驗相關知識及操作技能；③學生通過該管理系統(tǒng)平臺可查看實驗信息、實驗室信息、實驗教師信息，并進行實驗預約；④學生通過該管理系統(tǒng)平臺查看實驗預約結果。預約實驗成功后，可在實驗前通過該管理系統(tǒng)平臺進行在線學習實驗課程視頻、查看實驗內容、查看實驗設備信息等；⑤實驗中心教師通過該管理系統(tǒng)平臺為部分自主設計開發(fā)創(chuàng)新型實驗的學生設置實驗室預約資格考試試題，通過的學生進行實驗預約，否則再進一步學習學科知識直到考核合格；⑥學生通過該管理系統(tǒng)平臺提出創(chuàng)新型實驗申請。學生可自主設計開發(fā)創(chuàng)新型實驗，在通過實驗室預約資格考試后可進行實驗室及實驗設備預約申請；⑦實驗后學院師生須通過該管理系統(tǒng)平臺評價模塊進行預習效果、儀器使用及損壞情況、實驗完成情況、實驗效果、師生互評等評價；⑧實驗室老師通過該管理系統(tǒng)平臺設置實驗室或教室使用時間、實驗項目內容、選擇實驗室或教室可預約學生的范圍、設置實驗人數(shù)、審批學生的實驗預約申請、通過評價模塊對學生使用實驗室情況進行評價；⑨管理員老師對實驗儀器設備及其信息進行管理維護。主要有儀器設備的展示、管理與外借等，并進行信息登記與到期提醒，以方便科研活動或項目的開展；⑩教師通過該管理系統(tǒng)平臺預約、借用實驗儀器設備，并在系統(tǒng)平臺查閱借用期限及到期時間，借用到期時該管理系統(tǒng)平臺將進行短信和郵件提醒；平臺可進行教學實驗學時、評價情況、實驗室使用情況、實驗設備相關數(shù)據(jù)、實驗課件及在線視頻學習的使用情況的統(tǒng)計、顯示、分析，方便學院管理員及時了解實驗中心整體情況，以對實驗中心的政策、規(guī)定做出合理的調整；管理員老師通過該管理系統(tǒng)平臺發(fā)布實驗室通知公告，并在系統(tǒng)前臺進行通知公告的展示；管理員老師可對該管理系統(tǒng)平臺進行菜單管理、權限設置、用戶及用戶信息管理、系統(tǒng)設置等。

3 管理系統(tǒng)平臺的設計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)功能架構

在實驗室的實驗實訓工作中，對大型設備的管理、維護、使用、保養(yǎng)都需要建立起完整監(jiān)控體系[9]。開放實驗室管理系統(tǒng)功能繁雜，從實際應用角度出發(fā)開放實驗室管理系統(tǒng)可分為前臺與后臺兩大部分。前臺與后臺下主要分為學生系統(tǒng)、教師及助管系統(tǒng)、管理員系統(tǒng)3大功能模塊，其結構如圖1所示。

圖1 開放實驗室管理系統(tǒng)功能架構圖

(1) 學生系統(tǒng)。包括個人信息、瀏覽實驗安排和實驗室信息、瀏覽實驗教學相關資源、資料下載及在線學習、參加預約資格考核、預約實驗并查詢結果、實驗后對實驗室及相關設備資源進行評價等功能。學生主要通過此系統(tǒng)完成個人信息管理、網(wǎng)上預約、在線學習、相關信息查詢管理、實驗評價等功能。

學生可通過學生系統(tǒng)查看實驗項目、實驗室信息及實驗室空閑時段，以便進行課程實驗或開放型實驗預約。學生在申請開放型實驗前須進行并通過預約資格考核，通過后可進行預約。

學生評價模塊主要包括：學生對在線學習資源評價、對實驗室及相關設備器材評價、對實驗進行評價、對實驗教師實驗教學質量評價等。

(2) 教師及助管系統(tǒng)。包括個人信息、試題等資料上傳與管理、添加實驗安排、審批學生預約申請、對學生實驗情況評價等功能。教師及助管通過此系統(tǒng)完成個人信息管理、學生實驗預約審核、實驗相關信息設置與管理、實驗后對實驗和學生評價等功能。

教師及助管可通過實驗相關信息設置與管理模塊添加實驗項目及實驗相關的地點、時間、人數(shù)信息等，也可刪除已添加的實驗項目。

教師在教師及助管系統(tǒng)中可查詢實驗設備信息，并預約借用實驗設備，借用成功后教師個人信息模塊將顯示借用信息及歸還日期等，借用到期時該系統(tǒng)將進行短信和郵件提醒。借用實驗設備只對教師開放。

教師及助管系統(tǒng)評價模塊主要包括對實驗室及相關設備器材評價、對實驗進行評價、對學生預習情況評價、對學生實驗操作動手能力評價、對實驗完成情況評價、對預約使用后實驗室或實驗設備評價等。

(3) 管理員系統(tǒng)。包括基礎信息管理、查詢統(tǒng)計報表、實驗室及設備管理、系統(tǒng)接口管理、系統(tǒng)設置、實驗室人員管理等功能。

管理員通過管理員系統(tǒng)對開放實驗室管理系統(tǒng)功能菜單進行管理、設置人員權限、設置用戶類型、管理用戶信息等。

管理員通過基礎信息管理模塊從學校教務處數(shù)據(jù)庫定時同步更新教師信息和學生信息對實驗人員信息進行更新與管理。

實驗室及設備管理模塊，管理員主要對實驗室及設備基本信息進行維護，對設備分類，對設備的借用申請進行審核，對設備的借用和歸還記錄、統(tǒng)計。管理員在此模塊可添加與刪除可用的實驗室與實驗時間，以便教師及助管添加實驗安排等。

管理員通過實驗室人員管理模塊對學院師生進行統(tǒng)一安排調度，調度信息將在學生及教師系統(tǒng)個人信息模塊展示，系統(tǒng)也將通過短信和郵件對師生進行通知與提醒。

管理員通過管理員系統(tǒng)發(fā)布規(guī)章制度及通知等，在開放實驗室管理系統(tǒng)前臺將展示該通知公告。

3.2 系統(tǒng)主要流程

開放實驗室管理系統(tǒng)中主要流程為：設備借用申請流程、實驗預約申請審批流程和實驗室預約申請審批流程。

(1) 設備借用申請流程。教師登錄教師與助管系統(tǒng)查看設備信息—提交借實驗設備用申請—有權限的教師對申請信息進行審批—查看申請結果—成功借用實驗設備及結果打印(備注：學生無權限借設備)。

(2) 實驗預約申請流程。學生登錄學生系統(tǒng)查看實驗信息—選擇合適的實驗時間并提交預約申請—有權限的教師及助管對申請信息進行審批—學生查看實驗預約申請結果并按時參加實驗。

(3) 實驗室預約申請流程。學生登錄學生系統(tǒng)參加預約資格考核—考核通過—查看實驗室空閑時間—有權限的學生提交預約申請—實驗室管理教師審批申請信息—學生查看實驗室預約申請結果并按時進行實驗。

4 開放實驗室管理系統(tǒng)運行情況

實驗教學是繼續(xù)深化教育改革、全面實施素質教育的重要步驟，是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)[10]。開放實驗室管理系統(tǒng)自投入使用以來，經過不斷的實踐與磨合實現(xiàn)了管理人員網(wǎng)絡管理為主，實驗老師管理為輔，充分利用實驗中心各項資源，積極鼓勵學生自主學習、開拓創(chuàng)新，努力發(fā)展學生個性，成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的信息化、網(wǎng)絡化、模塊化的開放型系統(tǒng)[11]。其系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2 開放實驗室管理系統(tǒng)

開放實驗室管理系統(tǒng)建設以來實現(xiàn)了如下有益效果，①通過開放實驗室管理系統(tǒng)打通了原來信息不暢的現(xiàn)狀，使師生全面充分了解各個實驗室以及儀器設備，為提高實驗室及儀器設備的使用率打下良好的基礎。②通過管理員系統(tǒng)的人員管理等功能便捷地將實驗室教師與學生聯(lián)系在一起，整合了實驗室人力資源，細化了實驗室工作任務，提高了實驗室管理效率。③開放實驗室管理系統(tǒng)實驗室及實驗設備管理功能將各實驗室的資源進行了系統(tǒng)管理，使各實驗室相互聯(lián)接、緊密聯(lián)系，防止了實驗室及實驗設備重復購買與建設，便于各實驗室之間進行資源開放與共享。④學生通過該管理平臺進行資料下載與在線學習，使教學與實驗相互補充、密切聯(lián)系。⑤開放實驗室管理系統(tǒng)設置的開放型實驗及實驗室預約功能培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識、鍛煉了學生的動手能力與管理能力、提高了學生的綜合能力。⑥開放實驗室管理系統(tǒng)設備管理功能將實驗室設備信息進行了系統(tǒng)整合，特別是預約借用功能使實驗設備的借用告別了以往的打借條等形式，且開放實驗室管理系統(tǒng)預設的信息提醒功能也使系統(tǒng)更加智能化、人性化。

5 結 語

開放實驗室管理系統(tǒng)的建設利用網(wǎng)絡技術將現(xiàn)代化的管理理念有效運用到實驗教師、學生、實驗室及相關資源設備的管理過程[12]，并將實驗教學、人員設施管理、設備借用、預約考核、創(chuàng)新實驗、評價體系實行有機結合。解決了實驗室管理、人員管理、學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、實驗室資源利用等方面的問題，從而降低實驗室管理的工作量與難度，提高了實驗室管理效率與學生自主性，實現(xiàn)了現(xiàn)有資源的最大化利用，為學生提供了更廣的創(chuàng)新空間[13-16]。且突出了專業(yè)實踐教學活動中必不可少的諸多要素，這對于建設地方特色的工程專業(yè)學科體系有很強的實踐指導意義[17]。