高校實(shí)驗(yàn)室“五維開放”管理模式研究初探

摘要：針對(duì)目前高校實(shí)驗(yàn)室共享管理特別是大型儀器設(shè)備共享管理存在的問(wèn)題，如何更好的提升設(shè)備的利用率，本文提出了利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息化技術(shù)和手段，實(shí)現(xiàn)“五維開放”管理模式，從而達(dá)到從時(shí)間、空間、對(duì)象、內(nèi)容及過(guò)程五個(gè)維度的全方位開放，提升實(shí)驗(yàn)室、大型儀器設(shè)備的使用率，為我國(guó)高校及科研院所實(shí)驗(yàn)室、大型儀器設(shè)備共享開放探索新的模式。

關(guān)鍵詞：五維開放；設(shè)備共享；預(yù)約管理；物聯(lián)網(wǎng)

一、存在兩個(gè)問(wèn)題

開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是為了解決我國(guó)目前科研院所儀器設(shè)備、特別是大型儀器設(shè)備共享問(wèn)題而提出的。大型儀器設(shè)備存在兩個(gè)亟待解決的問(wèn)題：一方面，重復(fù)采購(gòu)；另一方面，使用率低下。如何解決這兩個(gè)矛盾呢，國(guó)內(nèi)外一致的解決方案是建立實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約機(jī)制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備面向所在單位內(nèi)外開放預(yù)約。

二、“五維開放”模式

（一）“五維開放”模式

本文提出了基于時(shí)間開放、空間開放、人員開放、內(nèi)容開放到過(guò)程開放的五維高校實(shí)驗(yàn)室管理模式，并提出可行性解決方案。依托校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建管理模式平臺(tái)，系統(tǒng)采用混合模式（B/S+C/S）架構(gòu)，突破地域空間的限制、時(shí)間的限制，管理和過(guò)程監(jiān)控完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，數(shù)據(jù)放在服務(wù)器上。實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)完全在可控、可管理的模式下來(lái)運(yùn)行，校內(nèi)外用戶通過(guò)預(yù)約流程，在平臺(tái)上完成業(yè)務(wù)員邏輯驗(yàn)證，最終達(dá)到完全開放式科研服務(wù)管理，有利于實(shí)驗(yàn)室資源的充分合理利用，實(shí)驗(yàn)室管理的科學(xué)化和規(guī)范化。

通過(guò)建立自動(dòng)門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無(wú)人值守模式的時(shí)間開放體系，建立基于云實(shí)景服務(wù)的空間開放服務(wù)體系，建立基于預(yù)約機(jī)制的面向校內(nèi)、校外人員開放體系，建立基于平臺(tái)內(nèi)容管控突破院系課程體系的內(nèi)容開放體系，建立全程可運(yùn)營(yíng)可管理的流程化管控開放體系，最終實(shí)現(xiàn)五維開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式體系。

（二）“五維模式”實(shí)現(xiàn)策略

1）實(shí)現(xiàn)策略及方法

“五維開放”實(shí)驗(yàn)室管理體系擬基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算相關(guān)信息技術(shù)，依托國(guó)家實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備開放及預(yù)約管理相關(guān)規(guī)則，結(jié)合我校實(shí)際，依托項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)相關(guān)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)來(lái)達(dá)到五維開放的目標(biāo)。

數(shù)據(jù)管理平臺(tái)：數(shù)據(jù)管理平臺(tái)為平臺(tái)運(yùn)行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、日志管理、數(shù)據(jù)完整性約束等數(shù)據(jù)安全策略。主要設(shè)置學(xué)期數(shù)據(jù)管理、學(xué)生數(shù)據(jù)管理、教師信息管理、實(shí)驗(yàn)課程信息管理和實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息管理，可以與科研院所的教務(wù)管理系統(tǒng)和固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理對(duì)接。

計(jì)費(fèi)管理平臺(tái)：計(jì)費(fèi)管理平臺(tái)在線根據(jù)儀器使用者的使用機(jī)時(shí)或次數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)扣費(fèi)，使用申請(qǐng)者能夠?qū)崟r(shí)查看費(fèi)用使用情況，管理者與財(cái)務(wù)分離，收支兩條線，實(shí)現(xiàn)便捷的財(cái)務(wù)付費(fèi)服務(wù)。主要功能：費(fèi)率管理、充值管理，報(bào)表管理等。

設(shè)備管理平臺(tái)：設(shè)備管理平臺(tái)完成對(duì)整個(gè)平臺(tái)下設(shè)備從分類、成套、使用過(guò)程到報(bào)廢全生命周期的管理。主要功能包括設(shè)備分類、大型儀器設(shè)備管理、設(shè)備生命周期管理、設(shè)備報(bào)表（利用率等）及設(shè)備報(bào)廢管理等。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)：實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源發(fā)布等工作的管理，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)做到真正量化上的管理，實(shí)驗(yàn)成績(jī)做到全過(guò)程量化考核，提高工作效率。主要功能：排課管理、實(shí)驗(yàn)課程管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理、預(yù)習(xí)管理、現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分管理、實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理、教學(xué)資源管理等。

現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分平臺(tái)：現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分平臺(tái)，主要完成對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程全流程監(jiān)控，對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)完成量化考核，真正體現(xiàn)學(xué)生的實(shí)際試驗(yàn)水平，培養(yǎng)創(chuàng)新型學(xué)生。主要功能包括移動(dòng)終端管理、移動(dòng)APP現(xiàn)場(chǎng)打分系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)打分統(tǒng)計(jì)分析等。

開放預(yù)約平臺(tái)：針對(duì)開放式實(shí)驗(yàn)室的使用特點(diǎn)，提供開放時(shí)間、開放場(chǎng)地、開放對(duì)象、開放內(nèi)容及開放過(guò)程的開放式預(yù)約管理。支持預(yù)約與使用記錄自動(dòng)關(guān)聯(lián)，支持預(yù)約未履行懲罰，支持預(yù)約取消審核及授權(quán)及用戶積分機(jī)制。主要功能包括預(yù)約授權(quán)管理、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、大型儀器設(shè)備預(yù)約管理及預(yù)約信息發(fā)布展示及統(tǒng)計(jì)等功能。

門禁平臺(tái)：門禁平臺(tái)為實(shí)驗(yàn)室的開放提供技術(shù)保障，對(duì)進(jìn)出人員完成身份認(rèn)證管理，對(duì)電控平臺(tái)提供聯(lián)動(dòng)觸發(fā)機(jī)制，并完成自動(dòng)視頻監(jiān)控考勤功能，防止替代考勤。只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的人員，身份合法且在授權(quán)時(shí)間內(nèi)，才能開門并進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，如有電控，對(duì)應(yīng)的預(yù)約或者安排的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電源自動(dòng)開啟。主要功能包括遠(yuǎn)程門禁管理、門禁現(xiàn)場(chǎng)管理及考勤統(tǒng)計(jì)等功能。

電控平臺(tái)：電控平臺(tái)為開放式環(huán)境下，設(shè)備派發(fā)監(jiān)管提供技術(shù)支持，根據(jù)預(yù)約時(shí)段自動(dòng)開啟/關(guān)閉設(shè)備，確保開放環(huán)境下設(shè)備使用的唯一性和可控性。主要功能包括電控模型管理、現(xiàn)場(chǎng)拓?fù)涔芾砑霸O(shè)備電管理等。

視頻跟蹤監(jiān)控平臺(tái)：視頻監(jiān)控平臺(tái)為整個(gè)實(shí)驗(yàn)室提供7*24小時(shí)無(wú)人值守現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，確保開放式環(huán)境下實(shí)驗(yàn)室的安全。主要功能包括實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)監(jiān)控管理、實(shí)驗(yàn)室視頻監(jiān)控歷史數(shù)據(jù)管理、視頻監(jiān)控云臺(tái)管理及實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵過(guò)程視頻監(jiān)控等功能。

三、“五維開放”模式可行性分析

為了便于科研院所提升現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)能力和服務(wù)水平層次，解決上課時(shí)間之外實(shí)驗(yàn)室的使用問(wèn)題、解決校內(nèi)外非實(shí)驗(yàn)室工作人員使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題、解決實(shí)驗(yàn)內(nèi)容難以共享問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)無(wú)人值守下的時(shí)間開放問(wèn)題、空間開放問(wèn)題、解決對(duì)所有有資質(zhì)用戶的用戶開放問(wèn)題、解決高層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放共享問(wèn)題及解決試驗(yàn)過(guò)程全流程可運(yùn)營(yíng)可管理的過(guò)程開放問(wèn)題。綜合考慮我?？蒲性核娜粘９ぷ髑闆r，對(duì)本系統(tǒng)的開發(fā)可行性進(jìn)行了如下分析：

（一）技術(shù)可行性

（1）操作可行性分析：本系統(tǒng)面對(duì)的使用人群是科研院所人員，這些人員用戶數(shù)較多，登錄頻繁，并不經(jīng)常的使用此系統(tǒng)，所以盡量的減少系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)間，盡可能的進(jìn)入系統(tǒng)后，通過(guò)系統(tǒng)指引和簡(jiǎn)單的菜單目錄結(jié)構(gòu)，便能方便的操作。

（2）權(quán)限可行性分析：使用角色進(jìn)行權(quán)限分配管理，為了使系統(tǒng)易于權(quán)限管理和控制，引入角色概念，便于授權(quán)，簡(jiǎn)化了權(quán)限分配工作強(qiáng)度。

（3）實(shí)施可行性分析：批量的數(shù)據(jù)管理功能，在單條數(shù)據(jù)錄入的功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，系統(tǒng)提供了前臺(tái)的批量數(shù)據(jù)管理功能，減輕系統(tǒng)初始上線工作，通過(guò)批量的初始化功能，可以輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上線，提供外部Excel導(dǎo)入的功能。

（4）業(yè)務(wù)可行性分析：系統(tǒng)開發(fā)時(shí)應(yīng)考慮到科研院所工作流程的特性，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室管理的業(yè)務(wù)流程，使用同一系統(tǒng)即可完成上下級(jí)間的信息傳遞。

（5）安全可行性分析：本系統(tǒng)的使用者為科研院所和校外的工作人員，系統(tǒng)中記載的信息也應(yīng)嚴(yán)格保密，因此，應(yīng)針對(duì)不同級(jí)別的使用者限定操作權(quán)限，并對(duì)自動(dòng)記錄系統(tǒng)用戶的登陸、修改、退出等操作信息。

（6）兼容性可行性分析：系統(tǒng)應(yīng)具備高的兼容性，既要能適應(yīng)不同配置的電腦，還需要能與各種基本程序與軟件兼容，從而實(shí)現(xiàn)信息共享最大化。

（7）容錯(cuò)可行性分析：應(yīng)具備高的容錯(cuò)性，在出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的情況下能夠通過(guò)采取有效措施來(lái)保證系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行和系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

（二）經(jīng)濟(jì)可行性分析

本模式建立的開放體系，不僅可以提升設(shè)備利用率，降低人員成本，而且通過(guò)開放，可以實(shí)現(xiàn)自盈利能力，最大化提升設(shè)備的投資效益。

（三）政策可行性分析

貫徹落實(shí)黨的十九大和國(guó)家、內(nèi)蒙古自治區(qū)《中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》精神，根據(jù)《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》中都明確提出了高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、設(shè)備采購(gòu)特別是大型儀器設(shè)備的采購(gòu)要統(tǒng)籌兼顧，提升設(shè)備利用率，研究好的開放式設(shè)備預(yù)約服務(wù)體系，更好的為教學(xué)、科研及社會(huì)服務(wù)服務(wù)。

從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性到政策可行性進(jìn)行了深入分析，可以看出建設(shè)五維實(shí)驗(yàn)室開放服務(wù)體系具備良好的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和政策可行性支持。

四、總結(jié)

本文提出了“五維開放”實(shí)驗(yàn)室管理模式，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間開放、空間開放、對(duì)象開放、內(nèi)容開放及過(guò)程開放，提高了設(shè)備利用率，解決了重復(fù)購(gòu)置問(wèn)題。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果管理實(shí)現(xiàn)流程化管理，即具備了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理功能，又具備了開放實(shí)驗(yàn)室管理的功能。方案采用標(biāo)準(zhǔn)接口，具備與第三方系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接能力，為我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)室開放共享提供了可行性的解決方案。

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項(xiàng)目支持：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)2017年教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目-高校實(shí)驗(yàn)室“五維開放”管理模式研究與改革支持（項(xiàng)目編號(hào)JGZD201709）

作者簡(jiǎn)介：王步鈺（1981.05），男，碩士研究生，甘肅省鎮(zhèn)原縣 職稱：講師，研究方向：農(nóng)牧業(yè)大數(shù)據(jù)。