高校大型分析測試儀器網(wǎng)上預(yù)約平臺研發(fā)

郭 亮， 徐勇鵬， 冉 猛， 趙晟鋅， 曲 新， 陳忠林

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱 150090)

0 引 言

隨著國家科教興國戰(zhàn)略的實施，“211”、“985”等一系列加強高等院校基礎(chǔ)建設(shè)計劃的實行，建設(shè)綜合性、研究性大學(xué)成為國內(nèi)高校的主要目標(biāo)。近年來，高校的學(xué)科和專業(yè)的數(shù)量與日俱增，用于實驗教學(xué)和科學(xué)研究的儀器設(shè)備在數(shù)量、質(zhì)量、水平上的也有較大提高，同學(xué)科內(nèi)的設(shè)備種類繁多，規(guī)模從成套的大型精密儀器設(shè)備到便攜式單臺儀器設(shè)備，其中有很多設(shè)備已經(jīng)達到國際一流的水平[1-2]。然而，目前研究型高校實驗室中大型儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，有些甚至購進后閑置，造成了儀器資源的極大浪費，加上傳統(tǒng)的的管理模式的制約，致使大型儀器利用率不高，不能最大限度地發(fā)揮作用[3]。這些都不利于實驗資源的共享，制約教學(xué)改革和實驗改革的發(fā)展[4],嚴(yán)重影響了了高校實驗室在信息化時代下的發(fā)展和作用。

與傳統(tǒng)的手工統(tǒng)計形式的實驗室信息管理相比，信息化的實驗室管理一方面彌補了傳統(tǒng)實驗室信息管理的弊端,實現(xiàn)了信息的快速有效規(guī)范化管理；另一方面激發(fā)了同學(xué)們實驗的主動性和創(chuàng)造力，可以使學(xué)生靈活自主地安排設(shè)定預(yù)約時間，使時間得到合理分配，實現(xiàn)時間利用的最大化，提高了實驗效率。由此，為大幅度提高實驗儀器使用頻率，最大限度地發(fā)揮實驗儀器在教學(xué)和科研中所起的作用，研究開發(fā)大型分析測試儀器網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)具有重要的實際意義。

1 國內(nèi)外大型分析測試儀器網(wǎng)上預(yù)約現(xiàn)狀

1.1 國外大型分析測試儀器網(wǎng)上預(yù)約平臺現(xiàn)狀

目前，實驗室信息管理系統(tǒng)已普遍應(yīng)用于發(fā)達國家高校實驗室。加拿大大學(xué)為教學(xué)型實驗室設(shè)計了可供不同專業(yè)共享的開放性實驗平臺，該平臺系統(tǒng)資料更新及時，通過對學(xué)生賬號的權(quán)限進行分級管理，在服務(wù)器端提供了可供學(xué)其自由選擇的實驗課程軟件，此外，還為學(xué)生提供網(wǎng)上預(yù)約精密儀器服務(wù)[5]。美國維吉尼亞州立大學(xué)專門為其晶片無塵實驗室開發(fā)了一套基于C/S和B/S混合模式的實驗室管理信息系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，學(xué)校教師和學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)按事先賦予的權(quán)限訪問實驗數(shù)據(jù)[6]。英國國家實驗室研究理事會(CCLRC)實行政府所有-委托管理的模式(GOCO)，重大科研儀器設(shè)施向社會開放的范圍非常廣泛，包括英國所有的科研人員、與CCLRC簽訂了合作協(xié)議的海外科研機構(gòu)、歐盟范圍內(nèi)、非歐盟國家或尚未簽訂使用合作協(xié)議的海外科研機構(gòu)、商業(yè)合同制用戶都可申請使用儀器設(shè)施[7]。日本在網(wǎng)上公布實驗儀器的基礎(chǔ)知識介紹、使用操作方法和規(guī)程, 各種儀器自由開放使用, 使用操作人員要通過培訓(xùn)拿到上崗證。儀器的使用申請者可實施網(wǎng)上預(yù)約、網(wǎng)上查詢預(yù)約和使用狀況, 努力做到跨學(xué)科和跨部門使用, 建立各種共建合作關(guān)系, 以提高大型儀器的使用效益[8]。

發(fā)達國家高校實驗室往往都擁有大量先進、昂貴的儀器設(shè)備，為了使這些設(shè)備可以最大效益地被利用，其實驗室管理系統(tǒng)中的網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)比較完善，同時具備強大的數(shù)據(jù)處理功能，可以順利完成大量實驗數(shù)據(jù)規(guī)律發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)。

1.2 國內(nèi)大型分析測試儀器網(wǎng)上預(yù)約平臺現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)70年代末就有人提出實驗室信息管理系統(tǒng)思想，但由于計算機技術(shù)水平低，當(dāng)時的實驗室信息管理系統(tǒng)僅限于完成簡單數(shù)據(jù)處理的單機模式。80年代中期，我國地礦、石化、制藥、商檢等領(lǐng)域先后引進近10套實驗室信息管理系統(tǒng)。但由于管理模式、文化內(nèi)涵以及計算機應(yīng)用水平等方面的差異使得系統(tǒng)的大部分功能無法利用，造成極大的浪費[9]。

進入21世紀(jì)以來，隨著國家對高等教育投資的加大，高等教育事業(yè)得到了迅猛發(fā)展。為了充分發(fā)揮投資效益，大多數(shù)高校正在大力推進大型儀器共享平臺的建設(shè)，興建校級分析測試中心[10]。浙江大學(xué)從2002年開始將40萬元以上的大型儀器設(shè)備組建成一個校級大型儀器設(shè)備開放共享平臺，設(shè)立大型儀器設(shè)備測試和維修開放基金，制定相應(yīng)的大型儀器設(shè)備開放管理辦法，支持大型儀器設(shè)備開放共享平臺的建設(shè)[11]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)已經(jīng)建成的大型精密儀器設(shè)備開放共享平臺將用戶分為一般用戶與管理員兩類，一般用戶可以通過平臺對共享儀器進行查詢預(yù)約，管理員則對儀器進行編輯管理。通過大型精密儀器設(shè)備共享平臺，將校內(nèi)共享級別的儀器設(shè)備充分利用起來，極大方便了教師學(xué)生的科學(xué)實驗，提高了實驗資源利用效率，促進了全校實驗教學(xué)的發(fā)展。廈門大學(xué)貴重儀器設(shè)備采用“專管公用、資源共享”的管理辦法，對貴重儀器設(shè)備分級、分類管理，實行“校、院(系)、課題組三級”管理模式。價值在100萬元(含)以上的通用型分析測試儀器設(shè)備由實驗室與設(shè)備管理辦公室直接管理，放置在學(xué)校公共服務(wù)平臺上，面向校內(nèi)外實行儀器開放共享服務(wù)[12]。天津工業(yè)大學(xué)已經(jīng)建成的“天津工業(yè)大學(xué)貴重儀器設(shè)備共享數(shù)據(jù)庫”，目前共有79臺(套)10萬元以上貴重儀器設(shè)備可供校內(nèi)外共享，實行專人專管，網(wǎng)上查詢，網(wǎng)上預(yù)約等共享服務(wù)方式[13]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院從2003年以來在大型儀器購置、使用、管理工作中遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分塊建設(shè)、集中管理、共同使用”的原則，積極參與構(gòu)建開放共享型大型儀器平臺[14]。同時，利用校園網(wǎng)建立專門的實驗中心網(wǎng)站，設(shè)立大型儀器專欄、分析測試方法專欄以及預(yù)約專欄等[15]。除建立大型儀器共享平臺外,為實現(xiàn)儀器資源共享，針對科學(xué)儀器的分析測試預(yù)約各種平臺也因運而生，如中南大學(xué)大型儀器預(yù)約系統(tǒng)、上海中醫(yī)藥大學(xué)實驗預(yù)約系統(tǒng)、溫州大學(xué)分析測試在線預(yù)約系統(tǒng)等。

盡管目前高校實驗室信息管理系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，但是現(xiàn)今存在的各種分析測試預(yù)約系統(tǒng)都存在某種程度的缺陷，如系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，日常維護不方便及功能擴展難，所開發(fā)的功能不能滿足用戶的使用要求，管理人權(quán)限不夠，系統(tǒng)提供的信息量不充足，儀器資源的利用效率與傳統(tǒng)預(yù)約形式相比沒有得到有效提高，系統(tǒng)管理不完善等。為了實現(xiàn)分析測試預(yù)約系統(tǒng)的高效運行，提高實驗室管理手段，投資開發(fā)一套完善的分析測試預(yù)約系統(tǒng)是非常必要的。

2 大型分析測試儀器網(wǎng)上預(yù)約平臺總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本平臺采用瀏覽器和服務(wù)器(Brower/Sever,B/S)的架構(gòu)來完成?；诖四Ｊ降娜龑芋w系結(jié)構(gòu)將應(yīng)用層、中間層、數(shù)據(jù)資源層分布到不同的單元，見圖1。

圖1 平臺結(jié)構(gòu)圖

這樣，學(xué)生用戶就可以通過預(yù)約平臺完成導(dǎo)師、學(xué)生、設(shè)備管理員、實驗設(shè)備的管理，以及完成實驗設(shè)備預(yù)約的申請和審批流程(流程見圖2)。

圖2 預(yù)約流程圖

圖3 申請消息管理界面

2.2 數(shù)據(jù)庫組成

本平臺基于SQLSever，構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中保存各儀器的相關(guān)信息，包括使用說明、儀器位置、使用情況、負(fù)責(zé)人等信息。數(shù)據(jù)庫中的信息為系統(tǒng)的正常運行提供保障。

2.3 模塊及功能介紹

(1) 學(xué)生管理模塊。學(xué)生管理模塊包括：學(xué)生信息管理(用于學(xué)生用戶對本人信息的修改)(如圖3所示)，課題預(yù)約申請管理(用于學(xué)生用戶填寫預(yù)約信息)，設(shè)備預(yù)約申請管理(用于預(yù)約設(shè)備)，預(yù)約統(tǒng)計檢索(用于學(xué)生用戶對課題預(yù)約與設(shè)備預(yù)約模塊的申請信息進行統(tǒng)計，用戶可以根據(jù)時間段和審批狀態(tài)進行檢索)，設(shè)備預(yù)約統(tǒng)計管理(用于對設(shè)備預(yù)約信息進行統(tǒng)計)，課題預(yù)約統(tǒng)計管理(用于對課題預(yù)約信息進行統(tǒng)計)，申請消息管理(用于申請消息的管理，用戶可以對消息進行回復(fù))。

(2) 導(dǎo)師管理模塊。導(dǎo)師管理模塊包括：課題預(yù)約管理(用于導(dǎo)師用戶進行課題預(yù)約信息查看以及預(yù)約取消)，預(yù)約統(tǒng)計檢索(用于導(dǎo)師用戶對學(xué)生管理模塊中課題預(yù)約和設(shè)備預(yù)約模塊的申請信息進行統(tǒng)計，用戶可以根據(jù)時間段和審批狀態(tài)進行檢索)，導(dǎo)師信息管理(用于導(dǎo)師用戶對本人信息的修改)(如圖4所示)，預(yù)約審核管理(用于導(dǎo)師用戶對學(xué)生所申請的課題進行審核，根據(jù)學(xué)生和審核狀態(tài)進行檢索，然后根據(jù)預(yù)約信息進行審核是否通過；并填寫審核信息)。

圖4 導(dǎo)師管理界面

(3) 設(shè)備管理模塊。設(shè)備管理模塊包括：添加設(shè)備管理(用于添加預(yù)約設(shè)備信息)，周工作計劃列表(通過導(dǎo)師，申請人類型，選擇時間段，審批狀態(tài)進行搜索，將列出滿足條件的設(shè)備及設(shè)備信息)，審批預(yù)約(用于查看審批預(yù)約詳情)，設(shè)備使用情況(將所有設(shè)備的設(shè)備名稱、設(shè)備類型、設(shè)備管理員、使用次數(shù)、費用總額、設(shè)備狀態(tài)等展示出來以供查看)，修改設(shè)備信息(用于根據(jù)實際情況對設(shè)備的信息進行修改)，在線對話(管理員可以與預(yù)約者進行溝通)，預(yù)約信息_用戶(將用戶預(yù)約的設(shè)備展示出來)，個人信息編輯(可以對自己的信息進行修改)，不工作設(shè)備設(shè)置(用于設(shè)置設(shè)備不工作的開始時間、結(jié)束時間以及原價)，設(shè)備信息(展示設(shè)備的詳細(xì)信息), 預(yù)約信息_管理員(展示預(yù)約信息), 設(shè)備列表(展示所有設(shè)備的列表)。

(4) 公共模塊管理。公共模塊管理包括：用戶注冊模塊(用于不同用戶進行用戶注冊)系統(tǒng)信息模塊管理(用于系統(tǒng)信息的公布)。

3 結(jié) 語

本文所研究建立的大型分析中心分析測試儀器預(yù)約系統(tǒng)將有效地解決不同專業(yè)學(xué)生的租用、統(tǒng)一管理問題，同時對相關(guān)設(shè)備的日常管理問題提出了相對合理的建議，最大化地利用了已有的實驗資源；同時在設(shè)計思想上提出“互動”理念，引入多個模塊，實現(xiàn)導(dǎo)師、設(shè)備管理員、學(xué)生用戶之間的多重對話，達到儀器資源合理、有效地利用；強大的統(tǒng)計功能方便了日常管理工作。此外，本平臺的建立，對于相關(guān)學(xué)院(電子、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、航天學(xué)院等)的實驗室儀器管理系統(tǒng)有一定的借鑒作用，為實現(xiàn)高校網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動化和個性化教學(xué)平臺建設(shè)提供了技術(shù)支持與實踐經(jīng)驗。

致謝:本論文受2012年黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目“市政環(huán)境實驗資源優(yōu)化配置研究與實踐”資助，特此致謝。

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