“智能盒子”的設計研究

蔡金燕 顏雪琴 陳琳

摘? 要：為響應國家教育信息化改革與發展要求，結合兵團高職院校實驗室特點，以高職“分析化學實驗”課程為例，設計研究新型“智能盒子”，以促進高職“分析化學實驗”課程信息化教學，促進實驗室信息化有效管理，使實驗室教學及管理智能化條件有所改善。

關鍵詞：分析化學;實驗課;智能盒子;信息化

中圖分類號：G633.8? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）07-0118-03

Abstract：In response to the requirements of national education informatization reform and development，combined with the characteristics of laboratories in higher vocational colleges of the corps，a new type of “intelligent box” was designed and studied for the experimental course of analytical chemistry in higher vocational colleges，in order to promote the informatization teaching of “Analytical Chemistry Experiments” in higher vocational colleges，promote the effective management of laboratory informatization，and improve the conditions of laboratory teaching and management intellectualization.

Keywords：analytical chemistry;experimental course;intelligent box;informatization

0? 引? 言

分析化學實驗“智能盒子”的設計理念在于能做一個承載信息化實驗教學和管理信息化實驗室的平臺，智能和高效是該設計的重點。“智能盒子”的開發能有效實現實驗課程教學信息化和實驗室管理信息化，對當前教育信息化改革與發展起到促進作用。

1? 實驗類課程信息化建設現狀及實驗室管理現狀調查

在對新疆石河子職業技術學院當前開設實驗課程的專業的學生進行的調研中，發現當前90%以上的實驗實訓課程仍然采用傳統的教學方法，學生手抄實驗報告，教師提前準備好實驗儀器，學生在做實驗前對本實驗的目標及任務并不十分明確，也沒有感性直觀的認識，學生雖喜好動手操作，卻也是按部就班，毫無新意。在實驗實訓室的管理中，實驗藥品的領取與歸還需要人工手動記載，且教師對本次實驗藥品的使用量并無估量，使用中學生的浪費會使得藥品發生二次領取，增加了管理實驗室教師的工作量，使得實驗室的使用率并不高。故而，開發新時代新理念下的“智能盒子”，對高校實驗教學及管理都具有積極的意義。

2? 實驗課程及實驗室管理信息化需求分析

2.1? 教育信息化的需要

縱觀世界，在信息化浪潮下，各國在教育信息化政策文件中都將教育信息化提升到國家戰略層面，教育信息化已成為教育改革與發展的重要推動力量。我國教育部發布《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》，其中提到了未來五年對教育信息化的規劃：在教學中融入信息化元素，通過信息技術促進各學科教學內容和模式的變革。這一指導意見再次證明了教學方式變革、教學理念更新是信息時代教育教學的必然要求。所以教育技術的應用和推廣成為了教育信息化不可或缺的部分，教育信息化需要有優質資源和信息化學習環境的支撐。

2.2? 職業院校實驗課程改革的需要

高職院校實驗實訓室作為培養合格“職業人”的必經之路，它是承擔著學校教學、實驗、實訓等的重要基地，是學生學習知識、開發產品、驗證成果的重要場地。傳統的實驗課程教學枯燥乏味，無法充分激發學生的學習潛能，和開拓創新意識，因此，建立信息化實驗課程，以信息技術的優勢推動教育技術的應用，提供優質資源和信息化學習環境，幫助教師進行實驗類課程信息化教學創新，提升學生積極動手實驗能力，實現零距離的就業，為進一步促進教育信息化做貢獻，為兵團社會與經濟發展培養優質技術技能型人才打基礎。

2.3? 實驗室信息化管理的需要

隨著教育信息化浪潮的推進，高職院校不論從硬件設施和軟件資源上都有了實質上的飛躍，職業教育的改革迫在眉睫，使得越來越多的學生和老師對實驗室的要求越來越髙，學校對實驗室建設的力度也越來越大，使得實驗室管理難度不斷增大，工作強度也越來越大，這在無形之中就增加了人工管理實驗室及實驗室設備的難度，許多以前不曾出現的問題也暴露出來了，所以，開發出適合職業院校實驗設備管理的信息系統是很有必要的，既可以提高管理實驗設備的效率，又能減輕實驗室管理人員的負擔。

3? 分析化學實驗“智能盒子”設計的重要性分析

實驗室是完成實驗教學任務、科研任務、學生自主創新的重要實踐場所，實驗課程信息化和實驗管理信息化是保證能夠順利開展教學實驗、科學研究工作的基礎，是培養現代職業教育合格技術人才的重中之重，如何高質量講授實驗課、高效率管理實驗室已經變成一個需要迫切解決的問題，本研究的重點在于解決實驗教學信息化和實驗管理信息化兩方面問題，通過新開發的“智能盒子”，實現實驗課程教育信息化，實現分析化學實驗設備的分類管理和實驗設備使用記錄的快速采集。利用“智能盒子”實現設備的實時追蹤記錄、統計和核對，減輕實驗室管理人員工作壓力，對學校的信息化、數字化建設起到良好推動作用。

3.1? 當前實驗課程教學現狀分析

課題組成員通過在職業院校教學，發現實驗類課程教學過程中很少使用信息化課程資源，學生學習興趣不夠高，信息化實驗課堂教學水平有待提升的問題。

3.2? 當前實驗室管理現狀分析

在實驗室管理方面，部分院校花費高昂價格購買的實驗室管理系統，卻因為實驗室利用率的低下造成了極大的浪費，而沒有實驗室管理系統的院校，在管理實驗室藥品、儀器設備出入庫記錄等方面需花費大量的時間去進行統計。

4? 分析化學實驗“智能盒子”的研究價值

4.1? 推動“分析化學實驗”課程教育信息化建設

傳統的教學方法和模式難以達到實驗課程和現代信息技術的融合，在培養合格的職業能力方面效果不理想，這說明傳統的學習環境已不能適應信息化社會發展的需要，借助網絡信息技術，以“分析化學實驗”課程為例，開發“智能盒子”，為學生提供自主探究的學習環境和認知工具，制定實驗項目規劃、提供理論指導和資源。“智能盒子”的開發，有利于推動實驗室課程教育信息化改革，學生通過掃描二維碼即可獲得每個實驗的實驗目的、實驗原理、使用儀器、操作步驟及相應視頻，操作注意事項等資源，能夠充分調動學生學習的積極性和主動性，引導學生進行主動探究學習，提高學生的技能水平。

4.2? 有效推進分析化學實驗室信息化管理

高校實驗室管理雖然有很多高技術水平的管理軟件，但其功能很多不適用于學校實驗室的管理，且購買和維護費用高，“智能盒子”則具有普遍適用性。根據“分析化學實驗”課程實驗項目的開出統計，設計出“分析化學實驗”課程的“智能盒子”，學生可以通過智能手機識讀二維碼打開“智能盒子”，方便學生實時獲取相關實驗知識;“智能盒子”能夠跟蹤實驗藥品、儀器的外借、歸還、使用、破損各個環節，實現實驗室管理信息化和網絡化，提高實驗室資源的利用效率。當遇到實驗室中增加或刪除實驗項目時，只需在“智能盒子”中增加或刪除實驗項目即可。這種辦法對實驗室項目開出統計，實驗室儀器藥品出入庫記錄，使用數量，均可進行核算，推動了學校內部實驗室的建設、規范化管理及數字化運行。

4.3? 節約實驗消耗和實驗室管理成本

“智能盒子”可以核算出每個實驗室的所能開出的實驗項目，每個項目所需實驗試劑種類及數量，實驗設備及儀器，這就意味著“智能盒子”固定了一個實驗項目中一個工位所消耗的全部耗材，通過對實驗項目和專業學生人數的統計，就能核算出一個實驗室一學期所開設實驗所需的全部費用，這樣在每年申報實驗耗材時，就能避免多報、重復報或者漏報等現象，規范了實驗項目的開出，避免了實驗室耗材的浪費，合理的利用實驗室中的全部設備，減輕了實驗室信息化管理者的勞動強度，極大地節約了實驗室的管理成本和實驗消耗成本。

5? 分析化學實驗“智能盒子”設計思路

信息時代下的實驗室應當充分利用高端的信息技術，讓實驗室的信息化教學管理變得井然有序。故本課題提出“智能盒子”的概念，建立分析化學實驗“智能盒子”。所謂“智能盒子”，是以高職“分析化學實驗”課程中涉及的實驗課程內容為依據，以一個實驗內容為單元，制作一個二維碼，將所有實驗的二維碼放入“智能盒子”中，該盒子記錄了所有分析化學實驗項目的名稱、實驗原理、實驗步驟、實驗所需的儀器設備、試劑種類及數量。課前，學生掃描二維碼，獲取實驗內容，通過“智能盒子”向老師提交實驗所需儀器、試劑的種類及數量的申請，待教師通過審核后，分發實驗用品。通過“智能盒子”，學生課前對實驗進行預習，對所用的實驗儀器有所了解，通過微課、視頻、動畫了解實驗過程的關鍵控制要點。實驗結束后，學生通過平臺提交歸還儀器的種類及數量，使用試劑的種類及重量，如遇儀器損壞，則提交破損儀器的名稱及數量。做到誰領取、誰歸還，誰損壞、誰賠償的嚴謹管理制度。通過“智能盒子”理念的建立，省去了藥品儀器出庫入庫登記的麻煩，同時對儀器的損壞也能進行動態監控。“智能盒子”正確的使用，就必須要求學生課前對實驗進行充分的預習和了解，否則申請不到正確的儀器和試劑，就無法完成實驗。故而“智能盒子”在提升實驗課教學質量、提高學生學習的主動性、積極性和實驗室管理中都能發揮積極作用。智能盒子設計技術路線圖，如圖1所示。

6? 結? 論

本研究以高職“分析化學實驗”課程為例，通過文獻研究、教育實踐和問卷調查的方法，開發“智能盒子”，并將“智能盒子”應用于“分析化學實驗”教學過程中，研究其對分析化學實驗教學的影響，以提高學生學習實驗課程的興趣，提高課堂教學水平，借助“智能盒子”的自動記錄和統計功能，實現分析化學實驗室藥品設備出入庫記錄、破損等信息化管理。這也是當代教學發展的需求。

基于以上分析，筆者認為，在教育信息化背景下，為有效促進實驗課程教學的進行，對實驗類信息化課程資源的建設及應用應予以重視，“智能盒子”的開發能夠很好地滿足現代職業教育實驗課程的改革需要，并通過實驗課程數據庫的建立實現實驗室信息化管理，減輕教師管理勞動強度，提高實驗室管理效率，降低實驗室管理成本，同時對數據庫在實驗耗材申報數量、成本等方面的控制具有一定指導意義。

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作者簡介：蔡金燕（1987.05-），女，漢族，湖北武漢人，講師，碩士，主要研究方向：化學實驗課程信息化教學與管理。