天津醫(yī)科大學(xué) 喬楨 羅曦 閆景瑞

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展更新，越來越多的高等學(xué)校開始重視，如何利用當(dāng)今不斷進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信息化校園建設(shè)。目前醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革正在不斷深入，實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作內(nèi)容也越來越多，為了方便實(shí)驗(yàn)室管理人員的日常操作，提高工作效率，同時(shí)針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)室管理工作信息化的迫切需要，設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)勢(shì)在必行。

1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)的意義

醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室是醫(yī)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究、技術(shù)探索和學(xué)術(shù)交流的重要平臺(tái)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力的重要途徑。為了提高實(shí)驗(yàn)室的工作效率和使用效益，實(shí)驗(yàn)室管理必須要向多元化、網(wǎng)絡(luò)信息化、多層次化以及全面開放的方向發(fā)展。

醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室如何提高自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理，突出創(chuàng)新教育已成為當(dāng)前的重中之重。鑒于目前醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室管理中存在的問題，基于前期調(diào)研，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，提出系統(tǒng)需求，利用當(dāng)今先進(jìn)的編程技術(shù)，開發(fā)一套實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)，可以為實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、儀器設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理等相關(guān)事務(wù)提供規(guī)范的技術(shù)支持。另外，通過基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息化平臺(tái)，整理和收集繁雜的“大數(shù)據(jù)”是當(dāng)今社會(huì)的一大發(fā)展趨勢(shì)[1]。基于實(shí)驗(yàn)室日常工作和實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，將實(shí)驗(yàn)制度管理、教學(xué)管理、設(shè)備管理有機(jī)地結(jié)合，減輕實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的工作量，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作效率，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)外交流與資源共享，更好地滿足醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的需要。

2 醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理現(xiàn)狀

目前，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然是以教師為主體，教師負(fù)責(zé)的工作包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材、組織學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)以及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。此外，由于受到上課時(shí)間、課時(shí)數(shù)以及理論教學(xué)內(nèi)容的限制，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多以單個(gè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)為主，一些對(duì)時(shí)間有連貫性要求的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課程很難開展。而以教學(xué)為主的實(shí)驗(yàn)室所購置儀器設(shè)備，除了完成既定教學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)外，其他時(shí)間大多處于閑置狀態(tài)，一些試劑由于有效期短，課后放久不能再使用，也造成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的浪費(fèi)。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式也較為繁瑣，不便捷，操作不規(guī)范，事后也無具體記錄。即便要求記錄，也是手工紙質(zhì)記錄方式，字跡潦草，記錄風(fēng)格各異，時(shí)間久了很難辨認(rèn)。尤其當(dāng)教師遇到儀器設(shè)備故障問題，只能通過電話向?qū)嶒?yàn)室管理員尋求幫助，管理員接到電話，趕到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室，再根據(jù)發(fā)生的具體情況進(jìn)行處理。這種方式陳舊落后，且不具備實(shí)時(shí)記錄、動(dòng)態(tài)監(jiān)管的功能。實(shí)驗(yàn)室管理員對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的情況，無法做到清晰地掌握，這就可能造成實(shí)驗(yàn)過程受阻，實(shí)驗(yàn)材料浪費(fèi)等問題。而且，缺乏必要的數(shù)據(jù)記錄，也無法在將來整合這些記錄，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。因此，為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理，迫切需要設(shè)計(jì)一套針對(duì)醫(yī)學(xué)院校特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)。

3 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)的模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，配合以編程技術(shù)，在功能上實(shí)現(xiàn)交互式連接，最終達(dá)成實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理功能，能全面滿足對(duì)實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息進(jìn)行管理的需求，同時(shí)也極大地提高實(shí)驗(yàn)室管理員的管理水平和工作效率。對(duì)教師及學(xué)生來說，他們需要一個(gè)輕松上手的使用界面，對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理員來說，更需要一個(gè)科學(xué)友好的操作界面，同時(shí)也要考慮今后如需擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模，留出必要的拓展接口。為了滿足不同用戶的使用需求，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)管理水平，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)的模塊設(shè)計(jì)必須要具備高效安全的技術(shù)特點(diǎn)。通過前期對(duì)相關(guān)教學(xué)及科研實(shí)驗(yàn)室的調(diào)研，以及對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室管理人員的詳細(xì)走訪，制定了相應(yīng)的適合醫(yī)學(xué)院校的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)方案。系統(tǒng)使用MVC模型，即模型—視圖—控制器模式為主要設(shè)計(jì)方式，建立相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室信息、管理員信息、課程信息、教師信息、預(yù)約信息、儀器設(shè)備信息等數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)符合醫(yī)學(xué)院校特點(diǎn)的，可在具有網(wǎng)絡(luò)條件的實(shí)驗(yàn)室實(shí)際使用的系統(tǒng)平臺(tái)。

該平臺(tái)設(shè)置有系統(tǒng)管理員、實(shí)驗(yàn)室管理員、教師和學(xué)生四類用戶。用戶登錄界面是根據(jù)不同身份進(jìn)入相應(yīng)的操作頁面，四類用戶都需通過注冊(cè)，審核身份后，使用注冊(cè)賬號(hào)登錄系統(tǒng)，平臺(tái)會(huì)記錄每位用戶的操作信息。具體四類用戶權(quán)限設(shè)定，如圖1所示。

圖1 平臺(tái)權(quán)限設(shè)定Fig.1 Platform permission setting

平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)八大功能模塊如下：

(1)“基礎(chǔ)信息”模塊，主要顯示所有實(shí)驗(yàn)室的基本信息。任何系統(tǒng)要運(yùn)行都需要有必要的數(shù)據(jù)支持，實(shí)驗(yàn)室管理員可通過此模塊預(yù)設(shè)系統(tǒng)所需的基本數(shù)據(jù)，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展情況對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。通過該模塊可以提供例如以下信息：目前已有的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量，實(shí)驗(yàn)室類型，所在樓宇及具體位置，實(shí)驗(yàn)室簡介等。這就要求在完善該系統(tǒng)之前，實(shí)驗(yàn)室管理員需要了解自己所管理的每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)情況，并通過這些來初始化該模塊。此外，實(shí)驗(yàn)室管理員還需要審核教師及學(xué)生的注冊(cè)信息，從而方便他們利用此系統(tǒng)完成教學(xué)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)預(yù)約。

(2)“實(shí)驗(yàn)室管理”模塊，主要顯示不同數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，形成各類數(shù)據(jù)表。例如，課程與實(shí)驗(yàn)室的關(guān)聯(lián)，課程與教師的關(guān)聯(lián)，每學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排，實(shí)驗(yàn)課程介紹等。該模塊也會(huì)對(duì)任意時(shí)間段內(nèi)登錄的教師信息及授課信息進(jìn)行記錄。通過這個(gè)模塊，實(shí)驗(yàn)室管理員可以建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，還可以了解實(shí)驗(yàn)室任意時(shí)間段內(nèi)的使用情況，借此分析需要改進(jìn)及完善的地方，為日后的實(shí)驗(yàn)課輔助工作提供依據(jù)。通過日常的教學(xué)及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況，可逐步完善數(shù)據(jù)庫信息，形成實(shí)驗(yàn)室管理大數(shù)據(jù)，以便將來對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理及分析。

(3)“實(shí)驗(yàn)室預(yù)約”模塊，主要實(shí)現(xiàn)面向?qū)W生的實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約功能。為了配合自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)改革的需要，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，特別開發(fā)這一模塊。在完成正常教學(xué)任務(wù)的前提下，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器設(shè)備、試劑耗材，實(shí)驗(yàn)環(huán)境等資源條件，讓有科研實(shí)驗(yàn)需要的學(xué)生可以在預(yù)約時(shí)間段內(nèi)使用實(shí)驗(yàn)室相關(guān)資源，為本科生教育以及大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)提供平臺(tái)。具體來說，實(shí)驗(yàn)室管理員可按不同時(shí)間段設(shè)定可用實(shí)驗(yàn)室，并設(shè)定可用儀器、試劑、耗材的種類及數(shù)量等，學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)室時(shí)就可以生成可預(yù)約實(shí)驗(yàn)室列表，根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，選定使用儀器、試劑及耗材，并提交實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)室管理員接到預(yù)約申請(qǐng)，嚴(yán)格分析實(shí)驗(yàn)方案的可行性，全面綜合考慮實(shí)驗(yàn)室安全、實(shí)驗(yàn)可操作性等方面因素，最終確定可否審核通過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約申請(qǐng)。

(4)“課堂管理”模塊，主要功能包括課上及課后需要完成的一系列工作。教師可通過該模塊對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、所需物品準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)室安全管理等方面的工作進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如可實(shí)現(xiàn)評(píng)教功能，將教學(xué)質(zhì)量管理平臺(tái)學(xué)生評(píng)教二維碼嵌入，便于課后向?qū)W生展示，以便學(xué)生掃碼參與評(píng)教。上課教師需要填寫的“實(shí)驗(yàn)開設(shè)記錄”等課后需完成的工作也可整合到系統(tǒng)內(nèi)，通過簡單的電腦操作即可完成。此外，“安全管理”模塊中錄入的滾動(dòng)提醒安全通知及危險(xiǎn)品使用說明等，教師也可直接將該界面同步共享給學(xué)生，方便學(xué)生了解，學(xué)生需按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，完成實(shí)驗(yàn)室清理及善后工作。

(5)“故障響應(yīng)”模塊，主要實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生在使用實(shí)驗(yàn)室的過程中，遇到實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備無法解決等問題時(shí)，通過系統(tǒng)實(shí)時(shí)向?qū)嶒?yàn)室管理員發(fā)送請(qǐng)求，等待管理員響應(yīng)其請(qǐng)求，并提供幫助。屆時(shí)，管理員界面會(huì)彈出請(qǐng)求窗口，其中一名管理員確定接收該請(qǐng)求，則為成功接收教師請(qǐng)求，代表其會(huì)立刻趕往指定實(shí)驗(yàn)室，解決教師提出的問題。其他管理員也會(huì)得到相應(yīng)提示，則無需再次應(yīng)答。教師或?qū)W生可對(duì)此次響應(yīng)給予反饋，在數(shù)據(jù)庫中形成相應(yīng)故障請(qǐng)求響應(yīng)記錄。如2min內(nèi)無人響應(yīng)，則會(huì)彈出管理員聯(lián)系方式，教師或?qū)W生可根據(jù)實(shí)際情況自由處理，該系統(tǒng)會(huì)對(duì)上課遇到的問題及解決方法等信息進(jìn)行記錄，以便系統(tǒng)向教師或?qū)W生提供自助解決方案。

(6)“安全管理”模塊，主要功能包括實(shí)驗(yàn)室安全消防知識(shí)介紹、滾動(dòng)提醒安全通知、危險(xiǎn)品使用說明等。實(shí)驗(yàn)室管理員可以利用該模塊功能提前上傳相關(guān)文件，便于教師及學(xué)生知曉安全管理要求。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開放，接受學(xué)生的自主學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約，就勢(shì)必會(huì)增加不可控因素，提升安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，面臨安全問題的困擾。這些問題會(huì)集中體現(xiàn)在流動(dòng)人員數(shù)量的增多、實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞率的增加等，對(duì)日常安全管理提出了新的挑戰(zhàn)。因此我們需要建立嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室安全考核準(zhǔn)入機(jī)制，以確保實(shí)驗(yàn)室安全有序地運(yùn)行。

(7)“設(shè)備儀器管理”模塊，主要功能包括設(shè)備、儀器、試劑及耗材的預(yù)約、登記、使用及維修記錄等，以確保更好的使用這些實(shí)驗(yàn)材料。逐步建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表字段包括設(shè)備儀器編號(hào)、名稱、品牌、具體型號(hào)、所在實(shí)驗(yàn)室、出廠號(hào)、維修日期、故障記錄、維修方法、經(jīng)手人、備注等[2]。

(8)“個(gè)人中心”模塊，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理員、教師及學(xué)生三類不同的用戶群，會(huì)展示不同的界面信息?！皩?shí)驗(yàn)室管理員”的“個(gè)人中心”將為實(shí)驗(yàn)室管理員建立個(gè)人檔案，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表字段為姓名、性別、出生年月、民族、職稱、畢業(yè)院校、專業(yè)、學(xué)歷、學(xué)位、所在的實(shí)驗(yàn)室名稱、簡歷、聯(lián)系電話、電子郵箱、手機(jī)、通訊地址、備注等?！敖處煛钡摹皞€(gè)人中心”包括個(gè)人信息、聯(lián)系方式、電子郵箱、所屬科室、相關(guān)課程或?qū)嶒?yàn)室，提出報(bào)修請(qǐng)求及響應(yīng)情況記錄等?！皩W(xué)生”的“個(gè)人中心”包括學(xué)生個(gè)人信息、聯(lián)系方式、電子郵箱、專業(yè)、班級(jí)、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約記錄等。

4 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析功能

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，大數(shù)據(jù)是對(duì)資源進(jìn)行整合利用的基礎(chǔ)理論，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)處理工具，可以將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)整理得更有規(guī)則，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效劃分，提高數(shù)據(jù)的實(shí)際利用程度，方便用戶從這些數(shù)據(jù)中獲取真正有價(jià)值的信息。在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)使用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理工作方面的信息數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)使實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)信息的處理過程變得更加便捷，為實(shí)驗(yàn)室管理工作提供更為豐富的技術(shù)信息資源，并有效保障數(shù)據(jù)的完善性與精準(zhǔn)性[3]，實(shí)現(xiàn)最大限度的利用與整合。通過這些信息數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì)，可以全面掌握平臺(tái)所管理的實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)應(yīng)用狀況，進(jìn)一步對(duì)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為實(shí)驗(yàn)室管理者制定科學(xué)決策提供數(shù)據(jù)支持[4]。

5 具體系統(tǒng)架構(gòu)

本文所提出的基于數(shù)據(jù)交互查詢方式的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)，主要是利用PHP編程語言同MySQL數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)功能模塊。具體采用的是MVC三層架構(gòu)模型。用戶通過操作界面提交操作信息，通過視圖層生成SQL語句操作數(shù)據(jù)傳遞給MySQL數(shù)據(jù)庫，返回用戶需要的結(jié)果，并顯示回操作界面。

6 結(jié)語

在我國實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)改革的新形勢(shì)下，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室管理模式已落后，無法適應(yīng)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際需要，對(duì)教學(xué)質(zhì)量造成了不必要的影響。而基于數(shù)據(jù)交互查詢方式的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及資源管理平臺(tái)的構(gòu)建，則在努力彌補(bǔ)這些不足，從而有效提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的參與熱情，授課教師及實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作效率，實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)資源的利用率，滿足師生的日常需要。

引用

[1] 晁妍,陳文龍,王浩.大數(shù)據(jù)技術(shù)在高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2020,16(18):31-33.

[2] 李偉偉,王瑞利.醫(yī)學(xué)院校數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用探討[J].科技與創(chuàng)新,2017(11):152+157.

[3] 吳曉冰.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下大數(shù)據(jù)創(chuàng)新高校實(shí)驗(yàn)室管理分析[J].數(shù)碼世界,2018(4):527.

[4] 郝海妍.數(shù)據(jù)挖掘在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2020(11):210-212.