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(zhàn),增加了實驗室的管理難度[4]。隨著各種互聯(lián)網平臺的使用,如何科學規(guī)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(xù)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(tǒng)的開發(fā)上,多數(shù)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(tǒng)開發(fā)的模式。外包設計的系統(tǒng)多是基于各類構架開發(fā)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(xiàn)了基于B/S結構的開放式實驗教學管理系統(tǒng),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(yè)大學尹青海等通過建設實驗室OA系統(tǒng)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(xiàn)了互聯(lián)網化[9]。類似這樣的實驗教學管理系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)[13]。這些系統(tǒng)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(fā)的系統(tǒng)是基于電腦端實現(xiàn)的,部分預約管理功能只能通過校園網來實現(xiàn),造成了一定的封閉性。

隨著大屏智能手機的普及以及互聯(lián)網的高速發(fā)展,這些早期的實驗管理系統(tǒng)受到了制約與挑戰(zhàn)。這些系統(tǒng)的統(tǒng)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(xiàn)在的實驗教學。為此,我校以物理實驗中心為試點,借鑒創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念,探索利用互聯(lián)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(tǒng)[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(lián)網基因。在實驗管理中利用問卷星可以輕松實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)。

2.1 高效便捷的設計功能

問卷星提供了多種問卷的創(chuàng)建模式,可以選擇現(xiàn)有模板進行修改,也可以快速導入文檔,還可以將自己創(chuàng)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(xiàn)各類信息的收集。問卷的發(fā)布通過QQ群、微信、網頁等多種渠道分享發(fā)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)

在實驗教學管理環(huán)節(jié)中,簽到簽退是培養(yǎng)學生科學的實驗觀和規(guī)范的實驗操作意識的第一步,為專業(yè)實驗、科研實驗培養(yǎng)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(xiàn)實驗的簽到簽退[15]。在實施過程中經常會出現(xiàn)代簽、排隊等情況。而且由于教學型實驗參與的學生人數(shù)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(huán)保又大大提高簽到效率,實現(xiàn)良好的交互性。

在使用問卷星進行簽到簽退系統(tǒng)設計時,問卷星提供了填空、單選、多選、矩陣邏輯等工具。根據(jù)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(jù)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(tǒng)所不具備的交互性。

根據(jù)我校實驗室相關規(guī)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(yǎng)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(tǒng)計功能,可以及時下載查看簽到簽退數(shù)據(jù),也可以綁定微信號實時提醒簽到簽退情況。根據(jù)學生的簽到簽退數(shù)據(jù)生成的統(tǒng)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(tǒng)計結果

3.2 預習、重測、補測預約平臺

在實驗教學環(huán)節(jié)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(tǒng)的做法是實驗教師根據(jù)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(xiàn)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(jù)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(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng),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(xiàn)。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(tǒng)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(lián)邏輯,關聯(lián)預約類型,不同類型的預約有相對獨立的時間節(jié)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(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)學生報修的儀器故障很多都是小問題,且多數(shù)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(tǒng)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(lián)網平臺,利用其開放共享的特點構建的實驗室管理系統(tǒng)具有模塊化、便捷性等優(yōu)勢,節(jié)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(jù)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(xiàn)模塊化的管理,更好地服務實驗教學。