基于信息化平臺的高校化學實驗室管理研究

蔡姝崴(海軍勤務學院基礎部，天津 300450)

0 引言

高校實驗室是有效開展實踐教學和科學研究的重要保障，實驗室的管理水平則對教學和科研工作的質量起著重要的作用[1]。在眾多實驗室中，化學類實驗室貯存了許多易制毒、易燃易爆的試劑，如若監管不到位勢必會造成嚴重的后果。因此，在信息化高速發展的今天，利用先進的網絡技術，構建基于信息化平臺建設的化學實驗室管理系統是十分必要的，不僅可以提高管理效率從而減輕實驗室管理人員的工作負擔，還可以有效地服務于教學工作，提高教學質量[2]。本文以高校化學實驗室為例，對其信息化管理平臺建設及相關問題展開討論，旨在整合資源，建立共享、高效的化學實驗室信息化管理和服務平臺。

1 高校化學實驗室建設現狀分析

1.1 人工管理任務重，工作效率低

傳統的人工管理模式適合于小型實驗室，近年來，隨著高校的深入轉型發展，實驗室的建設規模也越來越大，人工管理模式的弊端也逐漸顯露出來：化學實驗室每年都會統計各種數據，比如試劑、玻璃儀器的購買需求、工作量統計等，這些數據又會分別上報給不同的部門，而不同的部門所需數據有一定的交叉性，導致管理人員的重復和超負荷工作[3]；在實驗室儀器使用方面，為了了解儀器使用后的狀態，及時維修，通常采用紙質本記錄相關信息，如：使用者、使用時間、使用后的狀態等，還需要管理人員及時進行核實，如果出現忘填、字跡潦草等問題，無疑加重了管理人員后期核實的困難，而且紙質文檔還需要專門的柜子進行保管，不利于信息的快速查找[4]；傳統排課方式依靠排課人員根據學生理論課的排課情況及實驗室的情況手動安排，雖然避免了理論課與實驗課產生沖突，但無法避免基礎課實驗與專業實驗課的時間發生沖突，而且需要花費較長時間反復核對，加重工作負擔。通過人工記錄數據，不僅耗時耗力，而且容易出現疏漏，不利于數據的查詢與調研，也不利于科學的數據統計與分析，從而影響教學和科研工作的高效進行[5]。

1.2 設備共享困難，資源利用率低

高校是由不同的學科門類組成的，雖然不同的學科之間有著不同的知識體系，但是各個學科不是孤立存在的，它們之間相互滲透，又有著一定的交叉融合。以有機化學實驗為例，不僅化學專業的學生會進行有機實驗操作，生物專業、農學專業、環境專業的相關學生也會進行有機實驗，而有機實驗室一般由化學學院進行管理，傳統的管理模式不容易讓其他學院的老師了解實驗室具體的儀器、設備情況，以及可開展的實驗內容[6-7]。這種由于信息不暢通導致的設備共享困難會極大地降低教學效率。

目前，隨著“雙一流”建設的深入推進，部分學科為了提升自己專業的競爭力，在實驗室管理上采用“自管理”模式，比如實驗室資源只對自己專業開放，這就導致了其他專業會購買相似儀器設備[8]，降低了資源的利用率。雖然不同的實驗室由不同的部門管理，但是儀器、設備是屬于學校的固定資產，從提高資源利用率的角度，學校有責任對實驗室資源進行統籌規劃，以避免重復購買造成經費上的極大浪費。

1.3 存在安全隱患，監督管理難度大

2015年12月，北京某高校的化學實驗室發生爆炸火災事故，一名做實驗的博士后當場死亡；2016年9月，上海某大學實驗室發生爆炸，兩名學生受重傷，一名學生受輕微擦傷；2018年12月，北京某高校實驗室發生爆炸，三名學生死亡。這些事故暴露出高校實驗室存在極大的安全隱患，相關管理人員安全意識薄弱。雖然高校每年都會進行實驗室安全大檢查，但往往流于形式，檢查前會提前告知各個學院，因此檢查時藥品擺放整齊，存放有序，檢查后恢復原樣—插排依舊超負荷工作、浪費水電現象依然嚴重，這些現象暴露出相關整改措施不到位，缺少“回頭看”的閉環管理。這種人工檢查的方式，不利于對相關問題進行有效地收集與匯總，難以通過大數據分析進行風險評估，相關安全隱患難以徹底解決。

2 高?；瘜W實驗室信息化建設的意義

2.1 為高校實驗室的宏觀管理和科學決策提供依據

通過實驗室的信息化建設，相關實驗室之間的數據可以實現線上的互通共享，避免實驗人員線下溝通交流的不便，從而實現實驗室資源的精細化管理。高校實驗室的主管部門通過該系統也可以全面及時地掌握各個實驗室的最新動態，加強對實驗室的監督與管理，合理配置實驗室資源，同時在大數據分析的基礎上進行統籌安排和科學決策[9]。

2.2 減輕實驗室管理人員工作負擔，提升辦公效率

高校實驗室的管理人員不僅要管理實驗室，還要承擔一定的科研任務，工作壓力較大。通過信息化平臺的建設，免去了管理人員重復核對數據、填報表格的工作負擔，所有統計數據都可以通過信息化平臺客觀詳實地反映出來，實現動態更新，并且可以快速完成報表的整理與導出，提升工作效率和工作質量，極大地降低人員成本，有效地提升了辦公效率。

2.3 促進設備共享，提升資源利用率

建立信息化平臺，可以讓其他部門的師生及時知悉儀器設備的使用情況，有效地進行信息共享。對于學生而言，通過實驗室信息化平臺，可以預約實驗儀器的使用時間，強化實驗基本技能，鍛煉動手實踐能力；對于老師而言，可以知悉本校其他實驗室是否有自己需要的儀器設備，線上預約使用，從而避免重復購買，浪費科研經費。師生、學校監管部門都可以通過信息化平臺查詢實驗室排課情況，教學督導可以通過線上課表自主選擇聽查課時間，節約了人力成本。

2.4 促進實驗室安全問題動態監管，形成危險防范體系

高?；瘜W實驗室因危險品種類多，存在易燃易爆試劑而成為事故頻發的地點。以往主要依靠實驗人員依據自身經驗的積累對可能出現的安全問題提出預判，但是一個實驗室往往進行多組化學反應，每個人雖然知曉自己實驗的安全注意事項，但是對其他人的實驗可能出現的安全問題并不知曉，這樣就很容易引發事故。建立實驗室信息化平臺，將實驗室所用危險品數據、實驗室面積數據、儀器設備功率數據、實驗流程數據等錄入系統，依據大數據分析，系統通過對相關數據進行動態分析與預判，可以準確地判斷實驗室的潛在安全隱患及隱患發生的概率和發生險情時的處置方法，這樣實驗室的每位成員對潛在安全隱患有了一定的認識，實現了科學的風險控制和防范，避免釀成安全事故造成人員傷亡[10]。

3 高?；瘜W實驗室信息化建設的思路與方案

隨著教育信息化的不斷深入，運用信息化手段服務實驗教學、科研與管理已成為高校實驗室改革發展的必然趨勢[11]。針對上述現狀，本文提出化學實驗室信息化管理平臺建設的一種構想，該平臺主要包括教學管理模塊、資產管理模塊、安全管理模塊三個方面，以期解決現實中遇到的問題。實驗室信息化平臺設計框架如圖1所示。

圖1 實驗室信息化平臺設計框架

3.1 教學管理模塊

教學管理模塊包括實驗室基本信息、實驗室預約、課表公示、工作量統計和實驗考核評價五個子模塊。教學管理模塊前臺功能流程圖如圖2所示。

圖2 教學管理模塊前臺功能流程圖

化學實驗室下設無機實驗室、有機實驗室、分析實驗室、物理化學實驗室和高分子化學與物理等具體科室，實驗室基本信息子模塊就包括上述實驗室的簡介、可開展的實驗項目、主要儀器設備等基本信息，方便師生瀏覽。同時，該部分還具有實時動態更新的功能，隨著新建實驗室的使用，可以手動添加實驗室相關信息。

實驗室預約子模塊是與全校課表實時對接的，教師可以根據實際情況線上申請實驗室的使用時間，完成調課，申請成功后課表會自動更新，相關信息會發送到任課教師和學生的手機上。這種方式改變了傳統的由教師向教務處提出調課需求，教務處人工調課的時間損耗，極大地提高了工作效率。另外，本科生可以通過線上預約實驗室場地，在老師發布的實驗項目中，完成一些校級或國家級創新實驗項目，由于這些實驗項目為創新性實驗，并非課程中規定的必做實驗，所以學生需完成預習任務待考核合格后方可進入實驗室進行實驗，最后由教師對學生的實驗結果給予評價，相關信息可以作為學生日后綜合評價的依據，從而激發學生的實踐熱情和創新能力。

工作量統計子模塊只對相關管理人員和任課教師開放，任課教師線上核對工作量，確認無誤后即可形成數據表，教務部門根據確認的信息發放課時費，避免了線下簽名確認的麻煩。

本學期實驗課結束后，教師會在網上給出學生的學期評價，學生也可以通過實驗考核評價子模塊提出對實驗室建設的意見建議，從而促進實驗室的動態良好發展。

3.2 固定資產管理模塊

固定資產管理模塊包括試劑管理、玻璃儀器管理和大型儀器設備管理三個子模塊。固定資產管理模塊使用流程圖如圖3所示。

圖3 固定資產管理模塊使用流程圖

試劑管理子模塊包含試劑采購申請、信息查詢、領用登記、庫存實時更新和存放安全提示等功能。當實驗需要某種試劑時，比如氫氧化鈉，教師可以通過試劑中文名、英文名、結構式或CAS號進入系統查詢該藥品的存放位置，若試劑量不足，則可線上提出采購申請，相關采購進度、發票信息會實時更新在平臺上，整個過程完全透明、公開。對于一些危險品試劑，如甲苯等易制毒化學品，在入庫登記時，平臺會自動提示該試劑的風險以及存儲方法，避免了人工查詢的麻煩。

玻璃儀器管理子模塊包含領用申請、損壞登記和庫存實時更新功能。學生可以在該平臺根據實驗項目進行玻璃儀器的申請領用，學期結束后再歸還儀器，若有破損則按原價的三分之一進行賠償。當庫存不足時，系統會提醒實驗室管理人員及時購買相應儀器。

大型儀器設備管理子模塊，學生可以線上申請使用這些設備，但是由于此類儀器設備一般比較貴重，操作步驟比較復雜，學生需要先觀看儀器操作使用視頻，待考核合格后，方可使用，如有必要還可讓管理人員在旁協作指導，從而提高儀器的使用壽命，避免因為操作不當造成不必要的損失[12]。

3.3 安全管理模塊

安全管理模塊包括安全教育與考核、廢棄物處理、安全檢查通報三個子模塊。安全管理模塊流程圖如圖4所示。

圖4 安全管理模塊流程圖

安全教育與考核子模塊進行線上化學實驗室安全常識的測試，考試合格的師生方可進入實驗室進行實驗，這是為了提高實驗人員的安全意識，避免出現安全事故；廢棄物處理子模塊通過線上提出廢棄物處理申請，由學校審核處集中處理，避免亂扔亂放，保證實驗室的安全；安全檢查通報子模塊通過對實驗室進行實時監控，將問題設備、違規操作人員等信息進行線上通報。

4 結語

信息化實驗室管理系統在國外已經發展的較為成熟，目前，隨著我國信息技術的快速發展，信息化技術在教學領域中的應用也越來越普及，高校實驗室信息化平臺建設就是信息技術在教學中應用的實例，這種管理模式能夠有效地解決高校實驗室目前存在的大部分問題，如：管理人員工作負擔重、儀器設備利用率低、安全事故頻發等。信息化實驗室管理系統不僅促進了高校實驗室的規范化管理，也整合了實驗室教學資源，充分發揮了實驗室的功能，提高了實驗室的綜合效益。