基于信息化平臺(tái)的高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理研究

蔡姝崴(海軍勤務(wù)學(xué)院基礎(chǔ)部，天津 300450)

0 引言

高校實(shí)驗(yàn)室是有效開展實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究的重要保障，實(shí)驗(yàn)室的管理水平則對(duì)教學(xué)和科研工作的質(zhì)量起著重要的作用[1]。在眾多實(shí)驗(yàn)室中，化學(xué)類實(shí)驗(yàn)室貯存了許多易制毒、易燃易爆的試劑，如若監(jiān)管不到位勢(shì)必會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，在信息化高速發(fā)展的今天，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建基于信息化平臺(tái)建設(shè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是十分必要的，不僅可以提高管理效率從而減輕實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān)，還可以有效地服務(wù)于教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量[2]。本文以高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室為例，對(duì)其信息化管理平臺(tái)建設(shè)及相關(guān)問(wèn)題展開討論，旨在整合資源，建立共享、高效的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室信息化管理和服務(wù)平臺(tái)。

1 高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀分析

1.1 人工管理任務(wù)重，工作效率低

傳統(tǒng)的人工管理模式適合于小型實(shí)驗(yàn)室，近年來(lái)，隨著高校的深入轉(zhuǎn)型發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)規(guī)模也越來(lái)越大，人工管理模式的弊端也逐漸顯露出來(lái)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)室每年都會(huì)統(tǒng)計(jì)各種數(shù)據(jù)，比如試劑、玻璃儀器的購(gòu)買需求、工作量統(tǒng)計(jì)等，這些數(shù)據(jù)又會(huì)分別上報(bào)給不同的部門，而不同的部門所需數(shù)據(jù)有一定的交叉性，導(dǎo)致管理人員的重復(fù)和超負(fù)荷工作[3]；在實(shí)驗(yàn)室儀器使用方面，為了了解儀器使用后的狀態(tài)，及時(shí)維修，通常采用紙質(zhì)本記錄相關(guān)信息，如：使用者、使用時(shí)間、使用后的狀態(tài)等，還需要管理人員及時(shí)進(jìn)行核實(shí)，如果出現(xiàn)忘填、字跡潦草等問(wèn)題，無(wú)疑加重了管理人員后期核實(shí)的困難，而且紙質(zhì)文檔還需要專門的柜子進(jìn)行保管，不利于信息的快速查找[4]；傳統(tǒng)排課方式依靠排課人員根據(jù)學(xué)生理論課的排課情況及實(shí)驗(yàn)室的情況手動(dòng)安排，雖然避免了理論課與實(shí)驗(yàn)課產(chǎn)生沖突，但無(wú)法避免基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)與專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間發(fā)生沖突，而且需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)核對(duì)，加重工作負(fù)擔(dān)。通過(guò)人工記錄數(shù)據(jù)，不僅耗時(shí)耗力，而且容易出現(xiàn)疏漏，不利于數(shù)據(jù)的查詢與調(diào)研，也不利于科學(xué)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，從而影響教學(xué)和科研工作的高效進(jìn)行[5]。

1.2 設(shè)備共享困難，資源利用率低

高校是由不同的學(xué)科門類組成的，雖然不同的學(xué)科之間有著不同的知識(shí)體系，但是各個(gè)學(xué)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(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，不僅化學(xué)專業(yè)的學(xué)生會(huì)進(jìn)行有機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，生物專業(yè)、農(nóng)學(xué)專業(yè)、環(huán)境專業(yè)的相關(guān)學(xué)生也會(huì)進(jìn)行有機(jī)實(shí)驗(yàn)，而有機(jī)實(shí)驗(yàn)室一般由化學(xué)學(xué)院進(jìn)行管理，傳統(tǒng)的管理模式不容易讓其他學(xué)院的老師了解實(shí)驗(yàn)室具體的儀器、設(shè)備情況，以及可開展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[6-7]。這種由于信息不暢通導(dǎo)致的設(shè)備共享困難會(huì)極大地降低教學(xué)效率。

目前，隨著“雙一流”建設(shè)的深入推進(jìn)，部分學(xué)科為了提升自己專業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，在實(shí)驗(yàn)室管理上采用“自管理”模式，比如實(shí)驗(yàn)室資源只對(duì)自己專業(yè)開放，這就導(dǎo)致了其他專業(yè)會(huì)購(gòu)買相似儀器設(shè)備[8]，降低了資源的利用率。雖然不同的實(shí)驗(yàn)室由不同的部門管理，但是儀器、設(shè)備是屬于學(xué)校的固定資產(chǎn)，從提高資源利用率的角度，學(xué)校有責(zé)任對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，以避免重復(fù)購(gòu)買造成經(jīng)費(fèi)上的極大浪費(fèi)。

1.3 存在安全隱患，監(jiān)督管理難度大

2015年12月，北京某高校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸火災(zāi)事故，一名做實(shí)驗(yàn)的博士后當(dāng)場(chǎng)死亡；2016年9月，上海某大學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸，兩名學(xué)生受重傷，一名學(xué)生受輕微擦傷；2018年12月，北京某高校實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸，三名學(xué)生死亡。這些事故暴露出高校實(shí)驗(yàn)室存在極大的安全隱患，相關(guān)管理人員安全意識(shí)薄弱。雖然高校每年都會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全大檢查，但往往流于形式，檢查前會(huì)提前告知各個(gè)學(xué)院，因此檢查時(shí)藥品擺放整齊，存放有序，檢查后恢復(fù)原樣—插排依舊超負(fù)荷工作、浪費(fèi)水電現(xiàn)象依然嚴(yán)重，這些現(xiàn)象暴露出相關(guān)整改措施不到位，缺少“回頭看”的閉環(huán)管理。這種人工檢查的方式，不利于對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行有效地收集與匯總，難以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，相關(guān)安全隱患難以徹底解決。

2 高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的意義

2.1 為高校實(shí)驗(yàn)室的宏觀管理和科學(xué)決策提供依據(jù)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)室之間的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)線上的互通共享，避免實(shí)驗(yàn)人員線下溝通交流的不便，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源的精細(xì)化管理。高校實(shí)驗(yàn)室的主管部門通過(guò)該系統(tǒng)也可以全面及時(shí)地掌握各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的最新動(dòng)態(tài)，加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)督與管理，合理配置實(shí)驗(yàn)室資源，同時(shí)在大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)籌安排和科學(xué)決策[9]。

2.2 減輕實(shí)驗(yàn)室管理人員工作負(fù)擔(dān)，提升辦公效率

高校實(shí)驗(yàn)室的管理人員不僅要管理實(shí)驗(yàn)室，還要承擔(dān)一定的科研任務(wù)，工作壓力較大。通過(guò)信息化平臺(tái)的建設(shè)，免去了管理人員重復(fù)核對(duì)數(shù)據(jù)、填報(bào)表格的工作負(fù)擔(dān)，所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都可以通過(guò)信息化平臺(tái)客觀詳實(shí)地反映出來(lái)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新，并且可以快速完成報(bào)表的整理與導(dǎo)出，提升工作效率和工作質(zhì)量，極大地降低人員成本，有效地提升了辦公效率。

2.3 促進(jìn)設(shè)備共享，提升資源利用率

建立信息化平臺(tái)，可以讓其他部門的師生及時(shí)知悉儀器設(shè)備的使用情況，有效地進(jìn)行信息共享。對(duì)于學(xué)生而言，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)，可以預(yù)約實(shí)驗(yàn)儀器的使用時(shí)間，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)基本技能，鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力；對(duì)于老師而言，可以知悉本校其他實(shí)驗(yàn)室是否有自己需要的儀器設(shè)備，線上預(yù)約使用，從而避免重復(fù)購(gòu)買，浪費(fèi)科研經(jīng)費(fèi)。師生、學(xué)校監(jiān)管部門都可以通過(guò)信息化平臺(tái)查詢實(shí)驗(yàn)室排課情況，教學(xué)督導(dǎo)可以通過(guò)線上課表自主選擇聽查課時(shí)間，節(jié)約了人力成本。

2.4 促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題動(dòng)態(tài)監(jiān)管，形成危險(xiǎn)防范體系

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室因危險(xiǎn)品種類多，存在易燃易爆試劑而成為事故頻發(fā)的地點(diǎn)。以往主要依靠實(shí)驗(yàn)人員依據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)的積累對(duì)可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題提出預(yù)判，但是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室往往進(jìn)行多組化學(xué)反應(yīng)，每個(gè)人雖然知曉自己實(shí)驗(yàn)的安全注意事項(xiàng)，但是對(duì)其他人的實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題并不知曉，這樣就很容易引發(fā)事故。建立實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)，將實(shí)驗(yàn)室所用危險(xiǎn)品數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室面積數(shù)據(jù)、儀器設(shè)備功率數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)流程數(shù)據(jù)等錄入系統(tǒng)，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與預(yù)判，可以準(zhǔn)確地判斷實(shí)驗(yàn)室的潛在安全隱患及隱患發(fā)生的概率和發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)的處置方法，這樣實(shí)驗(yàn)室的每位成員對(duì)潛在安全隱患有了一定的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)控制和防范，避免釀成安全事故造成人員傷亡[10]。

3 高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的思路與方案

隨著教育信息化的不斷深入，運(yùn)用信息化手段服務(wù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研與管理已成為高校實(shí)驗(yàn)室改革發(fā)展的必然趨勢(shì)[11]。針對(duì)上述現(xiàn)狀，本文提出化學(xué)實(shí)驗(yàn)室信息化管理平臺(tái)建設(shè)的一種構(gòu)想，該平臺(tái)主要包括教學(xué)管理模塊、資產(chǎn)管理模塊、安全管理模塊三個(gè)方面，以期解決現(xiàn)實(shí)中遇到的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)設(shè)計(jì)框架

3.1 教學(xué)管理模塊

教學(xué)管理模塊包括實(shí)驗(yàn)室基本信息、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、課表公示、工作量統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)五個(gè)子模塊。教學(xué)管理模塊前臺(tái)功能流程圖如圖2所示。

圖2 教學(xué)管理模塊前臺(tái)功能流程圖

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室下設(shè)無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)室、有機(jī)實(shí)驗(yàn)室、分析實(shí)驗(yàn)室、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和高分子化學(xué)與物理等具體科室，實(shí)驗(yàn)室基本信息子模塊就包括上述實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)介、可開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、主要儀器設(shè)備等基本信息，方便師生瀏覽。同時(shí)，該部分還具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新的功能，隨著新建實(shí)驗(yàn)室的使用，可以手動(dòng)添加實(shí)驗(yàn)室相關(guān)信息。

實(shí)驗(yàn)室預(yù)約子模塊是與全校課表實(shí)時(shí)對(duì)接的，教師可以根據(jù)實(shí)際情況線上申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室的使用時(shí)間，完成調(diào)課，申請(qǐng)成功后課表會(huì)自動(dòng)更新，相關(guān)信息會(huì)發(fā)送到任課教師和學(xué)生的手機(jī)上。這種方式改變了傳統(tǒng)的由教師向教務(wù)處提出調(diào)課需求，教務(wù)處人工調(diào)課的時(shí)間損耗，極大地提高了工作效率。另外，本科生可以通過(guò)線上預(yù)約實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地，在老師發(fā)布的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，完成一些校級(jí)或國(guó)家級(jí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由于這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，并非課程中規(guī)定的必做實(shí)驗(yàn)，所以學(xué)生需完成預(yù)習(xí)任務(wù)待考核合格后方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后由教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予評(píng)價(jià)，相關(guān)信息可以作為學(xué)生日后綜合評(píng)價(jià)的依據(jù)，從而激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐熱情和創(chuàng)新能力。

工作量統(tǒng)計(jì)子模塊只對(duì)相關(guān)管理人員和任課教師開放，任課教師線上核對(duì)工作量，確認(rèn)無(wú)誤后即可形成數(shù)據(jù)表，教務(wù)部門根據(jù)確認(rèn)的信息發(fā)放課時(shí)費(fèi)，避免了線下簽名確認(rèn)的麻煩。

本學(xué)期實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，教師會(huì)在網(wǎng)上給出學(xué)生的學(xué)期評(píng)價(jià)，學(xué)生也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)子模塊提出對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意見建議，從而促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)良好發(fā)展。

3.2 固定資產(chǎn)管理模塊

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

圖3 固定資產(chǎn)管理模塊使用流程圖

試劑管理子模塊包含試劑采購(gòu)申請(qǐng)、信息查詢、領(lǐng)用登記、庫(kù)存實(shí)時(shí)更新和存放安全提示等功能。當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要某種試劑時(shí)，比如氫氧化鈉，教師可以通過(guò)試劑中文名、英文名、結(jié)構(gòu)式或CAS號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)查詢?cè)撍幤返拇娣盼恢茫粼噭┝坎蛔?，則可線上提出采購(gòu)申請(qǐng)，相關(guān)采購(gòu)進(jìn)度、發(fā)票信息會(huì)實(shí)時(shí)更新在平臺(tái)上，整個(gè)過(guò)程完全透明、公開。對(duì)于一些危險(xiǎn)品試劑，如甲苯等易制毒化學(xué)品，在入庫(kù)登記時(shí)，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)提示該試劑的風(fēng)險(xiǎn)以及存儲(chǔ)方法，避免了人工查詢的麻煩。

玻璃儀器管理子模塊包含領(lǐng)用申請(qǐng)、損壞登記和庫(kù)存實(shí)時(shí)更新功能。學(xué)生可以在該平臺(tái)根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行玻璃儀器的申請(qǐng)領(lǐng)用，學(xué)期結(jié)束后再歸還儀器，若有破損則按原價(jià)的三分之一進(jìn)行賠償。當(dāng)庫(kù)存不足時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提醒實(shí)驗(yàn)室管理人員及時(shí)購(gòu)買相應(yīng)儀器。

大型儀器設(shè)備管理子模塊，學(xué)生可以線上申請(qǐng)使用這些設(shè)備，但是由于此類儀器設(shè)備一般比較貴重，操作步驟比較復(fù)雜，學(xué)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(xié)作指導(dǎo)，從而提高儀器的使用壽命，避免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)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(bào)三個(gè)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(jìn)行線上化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全常識(shí)的測(cè)試，考試合格的師生方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這是為了提高實(shí)驗(yàn)人員的安全意識(shí)，避免出現(xiàn)安全事故；廢棄物處理子模塊通過(guò)線上提出廢棄物處理申請(qǐng)，由學(xué)校審核處集中處理，避免亂扔亂放，保證實(shí)驗(yàn)室的安全；安全檢查通報(bào)子模塊通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將問(wèn)題設(shè)備、違規(guī)操作人員等信息進(jìn)行線上通報(bào)。

4 結(jié)語(yǔ)

信息化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在國(guó)外已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，目前，隨著我國(guó)信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息化技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來(lái)越普及，高校實(shí)驗(yàn)室信息化平臺(tái)建設(shè)就是信息技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的實(shí)例，這種管理模式能夠有效地解決高校實(shí)驗(yàn)室目前存在的大部分問(wèn)題，如：管理人員工作負(fù)擔(dān)重、儀器設(shè)備利用率低、安全事故頻發(fā)等。信息化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)不僅促進(jìn)了高校實(shí)驗(yàn)室的規(guī)范化管理，也整合了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源，充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)室的功能，提高了實(shí)驗(yàn)室的綜合效益。