基于網絡的實驗室管理系統的設計

摘要:隨著高校教育體制改革的深入，科研水平的提高，學科之間的相互滲透發展，實驗室在高等院校進行全面的素質教育、培養高質量的人才中發揮著越來越重要的作用，而傳統的實驗室建設和管理模式的弊端卻逐漸顯露出來，本文從實際工作出發，論述了基于網絡實驗室管理系統的設計理論。

關鍵詞:實驗室管理;網絡建設;設計

中圖分類號:G20文獻標識碼:ADOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2010.05.018

文章編號:1672-0407(2010)05-040-03收稿日期:2010—03—16

一 、引言

我國高校傳統的實驗室建設及管理體制基本上是按某一門課程來設置實驗室，實驗教學由教研室自行安排，實驗室實行以教研室管理為主的封閉式管理體制。這種傳統的設置與教學管理體制和教學科研發展水平相適應。但隨著高校教育體制改革的深入，科研水平的提高，學科之間的相互滲透發展，實驗室在高等院校進行全面的素質教育、培養高質量的人才中發揮著越來越重要的作用，而傳統的實驗室建設和管理模式的弊端卻逐漸顯露出來，概括起來講主要有:

(1)實驗室小而全，多而散，功能單一，無法形成綜合優勢。

(2)實驗室相互獨立，管理分散，資源浪費嚴重。

(3)實驗教學依附于理論教學，不利于完成實驗教學任務和培養創新人才。

以上這些方面已經很難適應高校改革和發展的要求，甚至阻礙了高校實驗室的建設和發展。

當前高校在不斷推進素質教育的過程中，實驗教學處于突出的地位，改革實驗教學內容、方法和手段，建立適合素質教育的實驗教學與管理模塊，是進行實驗室建設、提高高校人才培養水平的指導方針之一。而且在實行了完全的學分制管理以后，實驗教學工作將改變過去那種實驗教學固定時間、固定內容、按班級同時進行教學的方式，學生也可以根據自己所學的課程、興趣來安排自己的實驗，按照自己學習程度選擇不同層次的實驗，變被動學習為主動學習，讓學生有了更多的自主權。在這種情況下傳統的實驗室教學管理方式，已經不適應這種靈活性更高的管理要求，實驗室必須走開放之路。

實施開放式實驗教學，要解決的關鍵是實驗室的系統管理問題，如實驗的預約和查詢，成績的登記與評定，實驗室和器材的利用等。要做好這些工作，單靠手工操作肯定不行，必須有一套完整的教學管理系統予以支持。隨著計算機和網絡技術的迅速發展與普及，開發一套能滿足現代化教學要求的實驗室管理系統迫在眉睫。

二、系統基本概念

實驗室管理系統原本是指在企業中通過計算機對實驗室的各種信息進行管理的計算機軟、硬件系統。它將實驗室的分析儀器通過計算機網絡連接起來，采用科學的管理思想和先進的數據庫技術，實現以實驗室為核心的整體環境的全方位管理。它集樣品管理、資源管理、事務管理、網絡管理以及數據的采集、傳輸、處理、輸出、發布等諸多模塊為一體，組成一套完整的實驗室綜合管理和產品質量監控體系，既能滿足外部的日常管理要求，又能保證實驗室分析數據的嚴格。

在高校中的實驗室管理系統主要包括實驗項目管理、儀器設備管理、實驗室人員管理等幾個主要方面，完善的實驗室管理系統是指通過計算機將各實驗室連接起來，通過建立以實驗室為中心的分布式管理系統，根據科學的實驗室管理理論和計算機數據庫技術，建立起一套完整的體系，從而實現實驗數據網絡化共享、無紙化記錄與辦公、資源、成本管理以及人員的量化考核等，為實驗室管理水平的整體提高提供先進的技術支持。

三、系統開發目的

隨著科研和生產技術的不斷發展，人們對分析測試的要求無論在樣品數量、分析周期、分析項目和數據準確性等方面都提出了更高的標準，而原來的人工管理模式在這種形式下已顯得不太適應。為此，國際上相關實驗室均已開始朝網絡化管理的方向發展。實驗室管理系統就是在這一背景下產生的集現代化管理思想與計算機技術為一體的用于各行業實驗室管理和控制的一項嶄新的應用技術。同時隨著實驗室認證的逐步推廣，對實驗室的整體運行水平、管理水平，特別是管理工具提出了相當高的要求。在當今這樣一個信息時代，如果一個實驗室的管理停留在手工管理層面，紙袋儲存數據的層次上，這是不可想象的，也必將面臨被淘汰的危險。因此，除了加強實驗室自身專業水準的提高，提升實驗室的管理水平已是必然的選擇。這里，實驗室管理系統的引入無疑會把實驗室的管理水平提升到一個新的層次。

本系統開發目的是設計并實現一個以科學安排實驗教學為先導的網絡化實驗室管理系統，本系統集實驗預習、實驗預約，實驗數據、實驗成績評判為一體，并包含著實驗設備、實驗人員等各種信息的管理。因此，本系統的研究目標是:

(1)探討在網絡環境下 “開放式教學”的相關理論并把它們作為開放式實驗室管理系統的理論指導。

(2)探討在新的條件和環境下高校實驗室的建設和管理模式的發展方向并把它作為實驗室管理系統的整體框架。

(3)運用多種計算機技術把學生預習、預約試驗和對實驗室的綜合管理有機結合起來，開發出一套適應多種需求并體現先進管理理念的實驗室管理系統。

(4)運用這套系統在實際中管理實驗室，并在管理過程中發現問題，并加以解決。

四、系統的結構模塊設計

根據實驗室管理的總體需求和管理的實際情況，系統主要分成三大功能模塊和四種身份。三大功能主要包括實驗開放項目管理、實驗教學管理和實驗設備儀器管理，四種身份包括學生、教師、教學秘書和系統管理員。其中這三大主要功能模塊并不是獨立的，而是相輔相成、相互關聯的統一整體。而四種身份卻又各司其職，互不干擾。每一功能模塊都會涉及到不同的身份。下面分別介紹幾種模塊的功能。

(1)實驗開放項目管理。實驗室是高等學校實施素質教育、培養學生創新精神與實踐能力的重要基地;實驗室對學生開放、為學生提供實踐學習條件是教育教學改革的重要內容。實行實驗室開放是充分發揮實驗室現有資源、提高儀器設備利用率的有效措施。

在本功能模塊中，實驗指導教師可以設計和申報實驗開放項目，編輯相應的開放項目數據。提交項目后等待教務處審批，實驗項目可以是綜合型、設計型的自選實驗課題，也可以是教師自帶實驗課題，進行創新設計實驗，利用課余時間進入開放性實驗室開展實驗活動。本系統可以自動生成項目卡及各實驗中心項目列表，方便瀏覽查詢及打印。通過審批后，實驗項目即可以由教務處發布，學生們通過網絡登錄，進行自由選擇。最終教師在實驗開放結束后網上錄入各學生分數并撰寫實驗完成報告。

(2)實驗教學管理。實驗教學管理模塊利用網絡資源，不僅拓展了實驗教學的時間和空間，實現了實驗時間、內容和過程的網上開放，還把人員管理與實驗教學管理有機結合起來，開創了一條管理模式的新思路。本模塊使學生不必進入實驗室，就可以在網上進行實驗預習、實驗預約并進行實驗設計。開創了計算機輔助實驗教學的新途徑。

實驗教學管理模塊主體的設計思路是實驗室管理人員對實驗教學進行宏觀調控，合理安排實驗時間、實驗場地、實驗設備及輔導教師。學生根據自己的實際情況，首先選擇自己要做的實驗項目并進行實驗預習，在通過預習測試的情況下在實驗室開放時間內自行選擇實驗時間和實驗臺;實驗輔導教師能夠及時獲得實驗預習和預約結果，據此安排必要的實驗準備工作并能夠進行成績管理等等。此外還開設了學生自設計實驗功能，使學生進行深入研究成為可能，并培養了學生的創新精神。

(3)實驗設備儀器管理。設備管理是高等學校實驗室管理工作中的一個極為重要的內容，隨著高校規模的擴大和實驗室建設的快速發展，大量教學實驗儀器設備不斷購進，學校實驗室及資產管理部門多年來沿用的手工式管理辦法不僅勞動強度大、工作效率低，而且還可能會使設備的管理出現混亂。手工處理方式已經無法適應現代化管理的需要，急需實現對儀器設備的網絡化管理。

實驗設備儀器管理模塊用來管理儀器設備的申請購置、使用到報廢的整個過程。主要包括設備入庫登記、設備報廢、設備借用、設備維修、安全自檢等功能。本模塊主要涉及實驗教師和系統管理員兩種身份。

① 實驗教師身份主要是設備借還功能，通過此功能，任課教師可以查看想要借的設備的具體情況，包括名稱、型號、數量，所屬實驗室等情況，并可提出借出預約申請。

② 系統管理員身份主要負責新設備購置計劃的提出、查看，新設備的驗收制度、驗收流程的制定和新設備驗收記錄的查看等內容，對新進設備的整個流程進行規劃與管理。另外儀器維修功能可以讓中心管理者查看各個實驗室儀器的報修清單，了解各個實驗室的儀器狀況。及時地對損壞的儀器進行維修，確保實驗室的正常運轉。

五、小結及展望

本系統的開發過程嚴格遵守了軟件開發標準，這一標準化流程以及較為完善的系統框架使得本系統還具有以下特點:

(1)符合現代管理模式特點，可以很好地滿足實驗室管理的業務需求。

(2)該系統具有良好的擴展能力，充分地利用了中間技術，使系統具有更好的適應性;

(3)系統功能強大，不僅包括設備管理和實驗管理，還能輔助設備維修、固定資產管理、實驗任務的安排以及教師考評等工作。

(4)系統具有通用性強、開放性好、可擴展性好、系統實時性好的特點。

實驗室管理牽涉到方方面面，本文對此在理論研究與實際系統開發方面作了一些有意義的工作，并取得了一定的成果。但在如何更好地提高管理效率，更多地輔助管理人員完成任務，開發出性能更先進、功能更完備的實驗室管理系統方面，仍然還有很多工作可做。在今后的工作中還需要在以下幾方面作進一步地研究:

(1)研究設備管理流程的優化。

(2)功能上的擴充，比如新的模塊功能、安全性能的提升、數據庫的更新等等。

(3)進一步完善與實驗室外部的系統集成。

總之，使新理念下的實驗室管理系統更具兼容性，升級換代更便捷，操作更具人性化，是今后的努力方向。

(責任編輯:陳陽)