章 誠(chéng) 楊 燕

(常州大學(xué) 材料學(xué)院,江蘇 常州 213164)

常州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院擁有實(shí)驗(yàn)樓使用面積近萬余平方，設(shè)有材料成型加工中心、材料分析測(cè)試中心等十幾個(gè)省(市)級(jí)實(shí)驗(yàn)室，大型儀器設(shè)備總值超過7 000萬元。

高校實(shí)驗(yàn)室是教學(xué)和科研的重要基地[1-2]，是高等教育教學(xué)資源的重要組成部分。高校實(shí)驗(yàn)室旨在培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才[3]，大工程觀和國(guó)際工程教育認(rèn)證的人才培養(yǎng)理念都要求以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)出導(dǎo)向，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面具有特殊的作用[3]，高校實(shí)驗(yàn)室管理水平在一定程度上也體現(xiàn)了高校人才培養(yǎng)的水平和質(zhì)量。材料學(xué)院目前擁有大型儀器設(shè)備約100臺(tái)套，實(shí)驗(yàn)設(shè)備總值較高。隨著年度科研經(jīng)費(fèi)不斷增長(zhǎng)，新設(shè)備不斷添置，但是實(shí)驗(yàn)中心配置人員有限，給管理帶來了極大困難。例如：部分實(shí)驗(yàn)室在滿足正常教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)以外，由于缺乏有效的信息化管理手段，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難以開放，學(xué)生難以預(yù)約，極大地浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)室資源；同時(shí)，部分大型精密儀器在正常的教學(xué)和科研以外還有大量時(shí)間處于閑置狀態(tài)，造成了設(shè)備資源浪費(fèi)。因此，通過建立利用互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)，不僅可以提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，還能有效提高設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化共享、無紙化記錄與辦公、人員量化考核，為實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)代化管理提供經(jīng)驗(yàn)[4-5]。目前,高校實(shí)驗(yàn)室信息化管理模式已經(jīng)成為發(fā)展主流，構(gòu)建智慧實(shí)驗(yàn)室管理的人才培養(yǎng)模式順應(yīng)了高校改革的發(fā)展趨勢(shì)。

此智慧實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)旨在運(yùn)用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能卡技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，以科學(xué)的管理理念為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)科研工作使用實(shí)驗(yàn)室的全過程計(jì)算機(jī)管理，以此提升使用效率和為師生服務(wù)的水平；強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室資源的共享和監(jiān)督調(diào)控，以及以安全為重中之重的理念。

1 系統(tǒng)功能概述

通過實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)平臺(tái)(模塊)，實(shí)現(xiàn)管理的規(guī)范化、流程化、信息化；通過實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站(模塊)，發(fā)布相關(guān)信息，如安排實(shí)驗(yàn)課程預(yù)約信息、實(shí)驗(yàn)儀器的工況完好率信息、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的共享與使用前培訓(xùn)信息、相關(guān)設(shè)備的教學(xué)成果等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，并提供用戶登陸后臺(tái)入口;通過DPS(分布式電源)集中控制管理子系統(tǒng)(模塊)，遠(yuǎn)程控制儀器設(shè)備的供電狀態(tài)，以便實(shí)現(xiàn)在特殊情況下的實(shí)驗(yàn)室干預(yù)，保證設(shè)備安全；通過智能數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(模塊)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約、授權(quán)及計(jì)費(fèi)等功能，與門禁和電源控制器(弱電控制強(qiáng)電)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)使用者網(wǎng)上預(yù)約、多種授權(quán)方式開門、對(duì)應(yīng)分配座位并給相應(yīng)設(shè)備供電；通過視頻監(jiān)控管理子系統(tǒng)(模塊)，實(shí)現(xiàn)直播在線聽課，定時(shí)采集實(shí)驗(yàn)課視頻，使學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)在線觀看視頻資料，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全保駕護(hù)航,綜合管理系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

圖1 綜合管理系統(tǒng)功能模塊

2 基礎(chǔ)性功能

(1) 采用B/S架構(gòu)，與校園一卡通、教務(wù)管理、資產(chǎn)管理等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互通，方便多部門數(shù)據(jù)調(diào)用和匯總；對(duì)所有形式的開放均具有相應(yīng)的流程化管理，系統(tǒng)可按時(shí)間段對(duì)實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、科研項(xiàng)目等類別設(shè)置開放，支持授權(quán)管理員使用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程預(yù)約審核，與此同時(shí)，也支持預(yù)約使用者通過電腦登錄系統(tǒng)和郵件方式的申請(qǐng)審核，基本實(shí)現(xiàn)無紙化操作；支持送樣檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化流程管理，對(duì)校內(nèi)外各類用戶的信息、卡號(hào)、余額、聯(lián)系方式等信息進(jìn)行管理，根據(jù)用戶的屬性定義角色，根據(jù)角色定義職責(zé)并分配相應(yīng)操作權(quán)限，管理員可對(duì)系統(tǒng)中用到的選擇性字段進(jìn)行檢索，以便做到快速編輯和維護(hù)。

(2) 初始化系統(tǒng)啟用學(xué)期、節(jié)次等信息，按需設(shè)置部門、行政班級(jí)、選修班級(jí)、課程、專業(yè)等信息并進(jìn)行管理，支持?jǐn)?shù)據(jù)批量導(dǎo)入。根據(jù)下發(fā)的教學(xué)任務(wù)書直接生成教學(xué)排課，并可按實(shí)驗(yàn)室資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目狀況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分批；強(qiáng)制學(xué)生預(yù)習(xí)的內(nèi)容(包括文檔、視頻資料、測(cè)試習(xí)題)，并對(duì)預(yù)習(xí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)排課及學(xué)生刷卡記錄自動(dòng)生成考勤結(jié)果，學(xué)生和教師可通過網(wǎng)絡(luò)上傳、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，查詢實(shí)驗(yàn)成績(jī)，對(duì)成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等;還能提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果、教學(xué)課件、精品課程展示窗口。

(3) 建立教師個(gè)人資料庫，用于信息搜索和工作量查詢統(tǒng)計(jì)，可設(shè)定崗位、制定職責(zé)、優(yōu)化教師權(quán)限，實(shí)驗(yàn)室管理員可添加工作日志，可根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)使用情況進(jìn)行匯總評(píng)估；對(duì)房間、導(dǎo)師、用戶、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等條件查詢或統(tǒng)計(jì)預(yù)約情況，可根據(jù)課程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教師等條件查詢實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各種信息，自動(dòng)生成符合教育部管理信息標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)報(bào)送格式的基本報(bào)表；提供開放的數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出接口，能與課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)管理、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流通，并且系統(tǒng)具備教師評(píng)教和學(xué)生評(píng)教的功能，并提供評(píng)教模板和自動(dòng)匯總，做到可對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行管理。

(4) 儀器設(shè)備在購置計(jì)劃、論證、采購、調(diào)試、驗(yàn)收、領(lǐng)用、維保等關(guān)鍵環(huán)節(jié)能形成細(xì)節(jié)化記錄和流程化管理，做到每一個(gè)鏈接點(diǎn)清晰可查，有效保證基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備的臺(tái)套數(shù)和完好率，為后期的儀器添置計(jì)劃提供數(shù)據(jù)支撐，在數(shù)量和功能性上不會(huì)重疊，更好、更全面地為教學(xué)和科研服務(wù)。根據(jù)用戶需要，提供不同容量的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間，方便資料上傳、下載，為師生提供交互共享的平臺(tái)和站內(nèi)短消息方便即時(shí)溝通，管理員能對(duì)各種信息進(jìn)行管理。根據(jù)不同的儀器設(shè)備(用電功率、實(shí)驗(yàn)試劑耗材、氣體)、使用方式(次數(shù)、時(shí)間)、用戶群體(學(xué)生、老師、科研合作單位)等，分別設(shè)置合理的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，以便設(shè)備的可持續(xù)良性運(yùn)轉(zhuǎn)，并在教學(xué)、科研的使用率上合理分配，系統(tǒng)會(huì)定期以郵件的方式向教師提供詳細(xì)測(cè)試清單。

(5) 以安全為重中之重，凡涉及易燃易爆物、腐蝕性液體、帶壓力混合裝置、高溫加工、化學(xué)合成類儀器設(shè)備，使用先進(jìn)的在線視頻手段，實(shí)現(xiàn)全過程無死角監(jiān)控，設(shè)置語音互動(dòng)功能，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)提醒，從源頭上杜絕安全隱患，并保存20天錄像資料，以便對(duì)使用者在實(shí)驗(yàn)過程中規(guī)范操作的評(píng)定作參考和證據(jù)，建立完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制，對(duì)能夠嚴(yán)格按照規(guī)程使用儀器、并保持實(shí)驗(yàn)室環(huán)境優(yōu)良者，開放更多精密儀器的預(yù)約權(quán)限，保證軟件平臺(tái)健康運(yùn)行。綜合管理系統(tǒng)基本功能性需求如圖2所示。

圖2 綜合管理系統(tǒng)基礎(chǔ)功能性需求

3 拓展性功能

系統(tǒng)提供多種身份認(rèn)證模式，在網(wǎng)絡(luò)通暢與斷網(wǎng)的狀態(tài)下，均可通過權(quán)限密碼、指紋、手機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生驗(yàn)證碼等方式，保證預(yù)約用戶在預(yù)約的時(shí)間段內(nèi)能出入實(shí)驗(yàn)室；可對(duì)實(shí)驗(yàn)室門設(shè)置常開、常閉、刷卡自動(dòng)開關(guān)等狀態(tài)，并能為管理員設(shè)置多種形式的開門權(quán)限；智能數(shù)據(jù)采集終端可定時(shí)自動(dòng)下載預(yù)約列表，無需直接連接計(jì)算機(jī)便可進(jìn)行與軟件系統(tǒng)功能聯(lián)動(dòng)，其中包含自動(dòng)判斷學(xué)生預(yù)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)未通過預(yù)習(xí)的用戶實(shí)時(shí)報(bào)警提示。

支持通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程開關(guān)電源，無需直接連接計(jì)算機(jī)便可進(jìn)行通訊控制，實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)后，預(yù)約用戶也能定時(shí)開關(guān)設(shè)備電源，實(shí)時(shí)記錄設(shè)備的使用時(shí)間，并獲取電源負(fù)載狀態(tài)，可自動(dòng)獲取每路儀器設(shè)備當(dāng)前的電流負(fù)載及提供手動(dòng)切換電源開關(guān)模式，預(yù)約用戶刷卡進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)儀器設(shè)備通電或退出時(shí)斷電。拓展性功能需求如圖3所示。

圖3 拓展性功能需求

實(shí)現(xiàn)刷卡進(jìn)門視頻記錄功能，可全程錄制實(shí)驗(yàn)過程視頻，也可同時(shí)實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的在線聽課；支持授權(quán)管理員通過遠(yuǎn)程能查看實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)；通過設(shè)置視頻預(yù)置采集點(diǎn)和巡航路徑，對(duì)實(shí)驗(yàn)室各方位進(jìn)行巡視；所有實(shí)驗(yàn)課和預(yù)約時(shí)段的視頻都將被保存供學(xué)生和教師回顧。

4 結(jié)語

智慧實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)范化、流程化和信息化，科學(xué)合理配置實(shí)驗(yàn)室資源，全面提高了高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率和安全性，提高了實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)質(zhì)量、管理水平和服務(wù)水平。在促進(jìn)管理手段不斷創(chuàng)新的同時(shí)，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)管理化程度，延長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)的開放時(shí)間，方便學(xué)生自主靈活參與實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生的獨(dú)立操作能力得以充分鍛煉和提高，大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，從而促進(jìn)科研和學(xué)科發(fā)展。