木材科學與工程專業(yè)實驗室信息化管理研究與實踐

王志強+梅長彤+朱南峰+王寶金+周兆兵

【摘 要】 總結了傳統(tǒng)實驗室管理模式弊端，提出了實驗室信息化管理建設的必要性。并以南京林業(yè)大學木材科學與工程專業(yè)實驗室為例，對其專業(yè)實驗室智能信息管理系統(tǒng)進行了介紹和總結，以期為其他高校相關部門提供借鑒。

【關鍵詞】 高校實驗室；信息化管理；木材科學與工程

【Abstract】 The problems of the traditional laboratory management mode in universities were summarized and the necessity of laboratory information management was also introduced in this paper. Combined with the actual situation of the wood science and engineering laboratories in Nanjing forestry university， the laboratory information management system was introduced hoping to provide suggestions to other related departments.

【Key Words】 university laboratory； information management； wood science and engineering

【中圖分類號】 G643.2 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）31-00-02

現(xiàn)代教育不僅要求學生掌握扎實的基礎理論和專業(yè)知識，而且要具有較強的實踐能力、動手能力和創(chuàng)新思維。大學實驗室則是培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新能力的重要平臺，是完成教學實驗與教師科研的主要場地，是高校實踐教學資源的主要集聚地，在大學生綜合素質培養(yǎng)和科技創(chuàng)新等方面起著十分重要的作用[1]。隨著高校實驗教學與實驗室管理改革的不斷深入，實驗室信息化建設正在全面展開。將現(xiàn)代信息化理念和技術應用于實驗室日常管理、數(shù)據(jù)收集和使用操作等方面，可極大地提升高校實驗室使用效率，充分發(fā)揮高校實驗室相關資源的優(yōu)勢和作用，促進高校實驗室建設和管理水平。同時，深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革是當前和今后一個時期推進高等教育綜合改革的重要內容，其中有一方面就是強化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐，加強實驗教學資源建設和共享，包括實驗教學平臺、創(chuàng)業(yè)教育實踐平臺和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽平臺建設，這方面的改革與實踐都與實驗室信息化建設、應用密切相關。

南京林業(yè)大學木材科學與工程專業(yè)開設于1952年，在60多年的建設和發(fā)展中，專業(yè)分別被列為江蘇省品牌專業(yè)建設點，品牌專業(yè)，國家級特色專業(yè)建設點，并于2015年5月被遴選為江蘇高校品牌專業(yè)建設工程一期項目建設的專業(yè)。專業(yè)所屬“林業(yè)工程”一級博士點學科為國家級重點學科和江蘇省優(yōu)勢學科。隨著學科和專業(yè)建設對實驗室投入力度加大，專業(yè)實驗室的面積、儀器設備種類、數(shù)量和先進性都得到了很大發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗室管理模式已不能適應現(xiàn)代化實驗室管理的要求。為此，結合專業(yè)特色，本專業(yè)開展了以實驗室信息化平臺建設，虛擬仿真實驗室建設和基于信息化平臺的實驗室管理模式等方面的研究和建設，建成實驗室智能管理系統(tǒng)，更好地發(fā)揮實驗室在人才培養(yǎng)、教師科研等方面的作用。

1 高校實驗室信息化建設必要性

隨著高校人才培養(yǎng)和實驗室管理改革的深入，傳統(tǒng)的以實驗員手工方式的實驗室管理方式已越來越多地暴露出問題和不足，主要體現(xiàn)在：（1）不適應“開放式”教學和管理，傳統(tǒng)實驗室管理注重“集中式”和“封閉式”的管理和教學，開放程度和方式有限，不適應和滿足學生自主學習的需求。（2）實驗室之間信息封閉，形成“信息孤島”，信息資源共享率低；（3）儀器設備，尤其是大型儀器設備信息，包括設備使用、維護和成果等信息統(tǒng)計不及時、不全面，不利于設備購買、使用安排和評估[1-3]。這主要由于傳統(tǒng)的手工方式對于這些數(shù)據(jù)的收集、分析存在工作量大、效率低的不足。

高校實驗室信息化建設是指通過計算機網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫等信息技術手段，對實驗室工作，如實驗教學安排、實驗預約，實驗數(shù)據(jù)采集、共享，實驗室和儀器設備開放，實驗室安全監(jiān)控，大型儀器設備使用監(jiān)控等進行全面管理[3]。同時，為降低部分實驗項目的危險性、高成本和高場地要求，可進行虛擬仿真實驗項目等信息化建設。

通過進行高校實驗室信息化建設，對實驗室日常工作和發(fā)揮實驗室在培養(yǎng)高素質人才等兩大方面都有極大地促進作用。首先，在實驗室日常工作方面，可以提高實驗員的工作效率，降低實驗數(shù)據(jù)采集、整理工作所占用的工作時間；提高實驗儀器設備、信息等資源的共享和利用率，通過信息化建設，專業(yè)各個實驗室進行資源整合，信息互通，建成“網(wǎng)上大實驗中心”，統(tǒng)籌安排、統(tǒng)一管理各個專業(yè)實驗室的資源[4，5]；統(tǒng)計的實驗數(shù)據(jù)更準確、可靠，傳統(tǒng)的實驗儀器使用次數(shù)等數(shù)據(jù)主要依靠實驗管理員或者實驗者手工填寫登記，這往往會產生數(shù)據(jù)漏填或多填等問題，而通過網(wǎng)上信息管理系統(tǒng)的預約、設備使用監(jiān)控等管理手段，可由系統(tǒng)自動記錄實驗人、使用設備、使用時間等數(shù)據(jù)并進行匯總、分析，對于大型儀器還可以配合視頻數(shù)據(jù)采集來真實地反映設備使用情況。

另一方面，在發(fā)揮實驗室培養(yǎng)高素質人才，尤其是培養(yǎng)大學生實踐、創(chuàng)新能力方面上，通過實驗室信息化建設，整合資源，統(tǒng)籌課程數(shù)量和時間，采用預約制等靈活方式，可一定程度緩解學生人數(shù)多、設備不夠用的局面，使得部分實驗時間不受課程安排限制[2]；通過實驗室信息化建設，建成網(wǎng)上實驗資源共享平臺，專業(yè)各個實驗室資源在網(wǎng)上發(fā)布，這能極大地促進專業(yè)實驗室的開放性，提升實驗儀器設備開放使用率，在滿足本專業(yè)實驗要求下，更好地為其他專業(yè)，其他學校的實驗服務，最大限度地發(fā)揮儀器設備的作用；通過實驗室信息化建設，對危險性大，耗材量大或者開展的場地等條件要求高的，常規(guī)實驗手段不易展開、進行的實驗項目，可創(chuàng)新性開發(fā)虛擬仿真實驗資源，將高危險性、高成本的實驗項目向安全、低成本的創(chuàng)新性地交互式、仿真式實驗項目轉變。

總得來說，高校實驗室信息化建設有利于規(guī)范化、信息化實驗室管理，提升實驗室工作效率，整合實驗室儀器設備和信息資源，更好地滿足高等教育對于學生動手實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 木材科學與工程專業(yè)實驗室信息化建設

木材科學與工程專業(yè)雖然建設歷史較長，但由于歷史和規(guī)劃方面的原因，本專業(yè)實驗室布置比較分散，各功能實驗室相對獨立而缺乏有效溝通，信息交流不暢，影響了實驗室和儀器設備的使用效率。傳統(tǒng)的實驗室管理模式已不能適應現(xiàn)代化實驗室管理的要求。為此，特結合專業(yè)特點展開實驗室信息化管理建設，建成實驗室智能管理系統(tǒng)。

2.1智能管理系統(tǒng)設計原則

智能管理系統(tǒng)既要滿足功能要求，也要有操作便利性，因此該系統(tǒng)主要遵循三個原則設計：

（1）“人性化“設計原則：著重從系統(tǒng)的實用性、便利性、可操作性考慮，盡可能化繁為簡，使得實驗室、其他管理人員和學生能切實感受到使用智能管理系統(tǒng)所帶來的便利及優(yōu)勢。

（2）實時性原則：及時跟蹤實驗室建設、實驗教學情況。

（3）數(shù)據(jù)完整和統(tǒng)一性原則：使實驗室管理模式從手工填寫各類表格進步到在計算機上錄入各類數(shù)據(jù)、從人工統(tǒng)計各類報表進步到計算機系統(tǒng)自動匯總產生，從而保證數(shù)據(jù)的完整和統(tǒng)一。

2.2實驗室智能管理系統(tǒng)管理模式

智能管理系統(tǒng)采用三級管理模式。其中，管理中心是實驗室建設與實驗教學管理決策部門，對所涉及的所有數(shù)據(jù)進行集中的、統(tǒng)一的管理；二級管理單位是專業(yè)實驗中心，將主管部門的絕大部分工作（如教學計劃、學生選課、課表查詢、成績錄入與查詢、教師管理、工作量計算、實驗室建設與項目管理等）分解到各個實驗室；用戶包括學校各管理部門、教師、學生等，可以在校園網(wǎng)的任何終端上訪問該系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)查詢等操作。

2.3實驗室智能管理系統(tǒng)結構及功能簡述

（1）系統(tǒng)架構

智能管理系統(tǒng)主要包括實驗室中心管理等9個模塊，如圖1。

（2）功能結構

系統(tǒng)用戶包括四大類：學生、教師、普通用戶、管理員。學生在智能管理系統(tǒng)中可以進行查詢實驗課程及課表；瀏覽下載實驗資源，自主預習實驗，在線自測；預約課程實驗、開放實驗室、開放儀器設備；選修開放實驗；申請自選實驗；預約資源；提交實驗報告；查看實驗課程成績；對老師進行評價；網(wǎng)絡交流互動，及時解決學習中遇到的問題等操作。教師在智能管理系統(tǒng)中可以進行提交實驗教學計劃；申請實驗室資源；開設開放創(chuàng)新實驗；上傳實驗教學資源；批閱實驗報告、發(fā)布實驗成績；可管理實驗教學運行記錄；與學生進行教學互動和交流。管理員在智能管理系統(tǒng)中可以進行管理維護實驗資源（填報、修改、審核、保存實驗中心、分室、房間、設備信息）；添加教學計劃、教學大綱，實驗教學任務生成；編排實驗課表；發(fā)布實驗開放資源和審核、受理開放資源預約；學期、校區(qū)、數(shù)據(jù)歸檔初始設置管理；上報數(shù)據(jù)統(tǒng)計導出；發(fā)布、統(tǒng)計、查詢、監(jiān)控實驗教學運行信息。整個實驗室智能管理系統(tǒng)功能結構如圖2。

3 結語

隨著木材科學與工程專業(yè)實驗智能系統(tǒng)實施，實驗室儀器設備、信息得到了有效整合，實驗室管理效率明顯提高，實驗室開放程度也大大加強，在教學、科研和人才培養(yǎng)等方面發(fā)揮了積極作用，取得了良好的效果。近幾年，依托實驗中心系統(tǒng)平臺，本專業(yè)大學生積極參加國內外各級各類競賽活動，取得了優(yōu)異的成績，在包括“挑戰(zhàn)杯”在內的省級以上創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲獎20余項，培養(yǎng)的研究生發(fā)表SCI/EI近100篇，本科生發(fā)表學術論文50余篇，培養(yǎng)的研究生參與獲批發(fā)明專利50余件，本科生參與申請專利20余件。

參考文獻：

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[4]賈宗平，張映文.高校實驗室信息化管理的優(yōu)勢與問題[J].實驗科學與技術，2014，12（3）：165-168.

[5]陳祖新，孫躍，余曉偉.淺談高校實驗室信息化管理[J].赤峰學院學報：自然科學版，2012（8）：219-221.