（机械设计及理论专业论文）开放实验室管理系统的设计与开发.pdf

摘要 高校实验室是科研、教学的重要组成部分，是实现素质教育的基地，是培养具有创新意识和 实践能力人才的摇篮。实验室的建设、实验室的管理、实验设备的配置与使用的科学化、实验内 容的设置、实验室工作人员的素质等都不仅影响着学校的教学、科研水平，而且是关系到学校发 展前途的大事。因此，各高校实验室都迫切需要改革传统的实验室管理方法，对实验室实行现代 化管理。 本论文针对目前实验室管理存在的问题，确定了进行开放实验室管理的解决方案，开发了一 个“实验室管理信息系统”来协助实验室开放管理工作的完成。 本论文开发的“实验室管理信息系统”采用b s 和c s 相结合的体系结构，后台利用s q l s e r v c r2 0 0 0 数据库服务器存放系统全部的数据信息，前台系统包括v b 开发的实验室仪器设备管 理与教育部报盘管理部分和a s p 开发的w e b 开放实验室管理部分。v b 开发的应用程序实现了实 验室管理人员对实验设备的管理并能对教育部报盘数据进行浏览、编辑、查询、打印等操作； a s p 开发的w e b 应用程序实现了实验室管理人员、学生、教师、科研人员等网络用户对实验室 资源的管理和访问。 关键词：高校实验室，开放实验室管理，管理信息系统 l l a b s t r a c t u n i v e r s i t yl a b o r a t o r ym a n a g e m e n ti sa ni m p o r t a n ts e c t i o n so fr e s e a r c h i n ga n dt e a c h i n gw o r k s a s ab a s et or e a l i z et h eq u a i l t ye d u c a t i o n ，t h el a b o r a t o r yi st h ec r a d l et of o s t e rt a l e n t e d p e r s o n sw i t h c r e a t i v es e n s ea n d p r a c t i c a la b i l i t y t h ec o n s t r u c t i o na n dm a n a g e m e n to fl a b o r a t o r y , t h ec o l l o c a t i o na n d s c i a n t i f i eu s i n go f e q u i p m e n t ，a n de x p e r i m e n t a lp r o j e c t ，a l lo f w h i c hn o to n l ya f f e c tt h el e v e lo f t e a c h i n g a n dr e s e a r c h i n gb u ta l s oa r ea s s o c i a t e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to fu n i v e r s i t i e st ow o r l d s t h e r a f o r e ，i ti s u r g e n tt or e f o r mt r a d i t i o n a lm a n a g e m e n tm e t h o di nu n i v e r s i t yl a b o r a t o r i e s t h em o d e mm a n a g e m e n t m e 也o do fl a b o r a t o r i e si st h eg e n e r a lc o u r s eo f d e v e l o p m e n t i nt h ev i e wo fp r o b l e m se x i s t e di n m a n a g i n gc u r r e n tl a b o r a t o r y , t h e s o l u t i o nt o m a n a g et h e o p e n l a b o r a t o r yi sd e t e r m i n e d al a b o r a t o r ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( m i s ) i sd e v e l o p e dt o a s s i s tw i t ht h eo p e nw o r k o f l a b o r a t o r y t h e l a b o r a t o r ym a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m ( m i s ) h a sb e e nd e v e l o p e d t h es y s t e m f r a m e w o r ko f m i si sc o m p o s e db yb sa n dc s t h eb a c ks q ls e r v e r2 0 0 0d a t a b a s ei su s e dt os t o r ea l i o f s y s t e md a t a t h ef r o n ts y s t e m sa r ec o m p o s e db yl a b o r a t o r ye q u i p m e n ta n dn a t i o ne d u c a t i o n a l c o m m i t t e eo f f e rm a n a g e m e n t s y s t e mw h i c h i sd e v e l o p e db yv ba n dw e b o p e n - l a b o r a t o r ym a n a g e m e n t s y s t e mw h i c hi sd e v e l o p e db ya s p t h ep r o g r a md e v e l o p e db yv ba l l o w st h el a b o r a t o r ya d m i n i s t r a t o r s t oc o n t r o l & c c e s st ot h e l a b o r a t o r ye q u i p m e n ta n db r o w n ，e d i t , s e a r c ha n d 鲥u tt h e e d u c a t i o n a l c o m m i t t e eo f f e rd a t a w e bp r o g r a md e v e l o p e db ya s pm a k e st h el a b o r a t o r ya d m i n i s t r a t o r s ，s t u d e n t s ， f a c u l t y , r e s e a r c h e r sa n d o t h e rw e bu s e r st om a n a g ea n dv i s i tt h el a b o r a t o r yr e s o u r c e k e yw o r d s ：u n i v e r s i t yl a b o r a t o r y ，o p e n - l a b o r a t o r ym a n a g e m e n t ，m i s i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名：辛l 失松 时间： 如。牛年3 月哆目 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：训；咖 时间： 2 。d 斗年；月咿日 导师虢1 司考乞 慨加伊弓日 中国农业大学项士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 随着大学教育体制的改革，向研究型大学迈进己成为高校建设的重要目标，实验室的特殊地 位在学校建设中也开始凸现出来。实验课从过去的验证性教学，从理论课的附属地位，变成了独 立的教学体系，成了学生创新思维和刨新能力培养的重要环节。实验室工作也成为高等教学工作 不可分割的一部分，是学校发展和提高的重要途径，是体现学校教学科研水平、展示学校办学实 力的重要依据。在学校里，实验室已成为学生把知识、能力、素质三者有机地融合于一体的重要 场所。为了适应这些需求和转变，实验室管理水平需进一步提高，网络化和规范化管理是它的趋 势。 1 1 论文课题的产生基础 中国教育和科研计算机网络项目自1 9 9 3 年开始实施，到1 9 9 6 年主干网完成，目前大部分高 校已建立了校园网，基于校园网的各种应用软件的开发利用已成为当务之急。 教育部办公厅 2 0 0 2 1 6 号文件教育部办公厅关于报送高校实验室和仪器设备统计数据盘及 报表的通知，对高校教学科研仪器设备及实验室情况的统计工作做了详细的规定。这可以说是 为实验室制度化和规范化管理提出了一个明确的要求，也是对新时期的实验室管理方法做出改进 的前奏。 合理利用实验室，对现有实验室进行科学与现代化的管理，将有利于综合发挥实验室的效益， 提高教育与科研水平。但在认识到实验室建设重要性的同时，许多学校也面临着一些共同的问题， 旧的实验室管理方法和观念已经阻碍了实验室功能的进步发挥。传统的实验室管理模式一般要 求学生按照规定的实验程序，在规定的时间进行实验，且多为验证性实验，综合性实验和设计性 实验较少。在整个实验过程中，学生只是被动机械地执行实验步骤，没有独立思考和创新。这种 管理模式不利于学生实验动手能力、独立思考能力和创新能力的培养。围绕课程而建立的实验室。 其任务仅仅是保障该课程教学需要，随着课程的结束，实验室的任务也就完成，造成了实验室的 设备时而紧张、时而空闲的状况。另外，长期以来，由各系管理实验室，各实验室有意无意地追 求小而全，造成仪器设备的重复购置使有限的实验室资金更加紧张。要在这种管理模式下实现 各实验室资源共享是有一定难度的。由于长期存在的重专业轻基础、重理论轻实践的偏见，影响 了实验室人员队伍的稳定性和工作积极性，这些都不利于实验室队伍建设。 在校人数的逐年增加本科生教育越来越开放和自主化，给实验室的管理和使用也带来了新 的挑战；如何满足学校实验室教学和学生的自由需求，如何让实验设备时刻能保持一个较高的完 好率和利用率，以备学生实验之用等问题也摆在了我们的面前。 近期学校在校园建设上投入很多资金，但由于投入的资金面比较广，相对实验室目前的需 求，在实验室上投入的资金相对不足。在这种情况下，必须充分利用现有资源，通过改进实验室 管理方法，实现对已有资源的充分利用；另外，在计划学时之外开放实验室，给感兴趣的学生提 供实验场所；井利用校园网络把所有相关实验室联系起来，接受统一的管理和调度，最终使实验 室的管理与决策工作实现定量化、规范化、信息化、科学化。 l 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 本论文正是在这样的背景下进行的选题。 1 2 课题研究的目的和意义 以多媒体计算机技术和网络通信技术为主要标志的信息技术，作为现代科技革命的基础和核 心，已经渗透到各个领域，正在改变着我们的工作、学习和生活方式，乃至思维方式，对当今社 会产生着重大影响。知识经济时代伴随科学技术迅速发展的步伐来临了，在新的经济模式一卜，经 济的竞争将是一场人才的竞争，培养高素质的具有创新能力的人才是当今高等教育改革的主题。 高校实验室是科研、教学的重要组成部分，是实现素质教育的基地，是培养具有创新意识和实践 能力人才的摇篮。因此，实验室的建设、实验室的管理、实验设备的配置与使用的科学化、实验 内容的设置、实验室管理人员的素质等不仅影响着学校的教学、科研水平，而且是关系到学校发 展前途的大事。 为了迎接时代的挑战，创建一流的大学管理模式各个高等学校都在加强实验室的建设，学 校实验室资产规模不断扩大，重点实验室的数量也迅速增加，学校对实验室的管理工作也在不断 改进，实验室再以老一套的管理方式工作已经跟不上时代前进的步伐。因此，为了不断提高实验 宝的管理及服务水平，提高实验室管理人员的办公效率；为了加快校园信息化建设，向国内外更 好的介绍实验室的建设与管理情况：为了方便校内外查询实验室的仪器设备信息，实现资源共享， 高校实验室需要开发一个“实验室管理信息系统”。 1 3 国内外已有的文献综述 教育的目的不仅是让学生掌握书本知识，而且要培养创新意识和综合能力。知识是能力的基 础，但能力只有在科学研究和生产实际中才能得到体现。国i 为# 1 - 高等教育的发展过程也证明了这 一点。如著名的麻省理工学院把一些简单的物理实验摆在走廊里，学生可以随时去做；日本高校 规定实验学时4 6 学时，而学生一般2 3 学时即可完成，多余的时问鼓励学生改进实验方法， 进行创新活动。 香港教育学院是成功建设开放实验室的典范。香港教育学院为使教育技术水平达到专业水 准，专门设计教育科技处，提倡有效地使用教育科技，提高教学质量。其职能是在教育科技方面 为教师、学生、行政成员或有关的社会人士提供设备、技术及专业意见进行科研活动；为学校 教职工、学生以及教育工作者提供良好的开放学习环境和丰富的学习资源。香港教育学院建设开 放实验室成功的经验主要包括以下几点”1 ： ( 1 ) 合理的网络架构和高效的管理系统是教育技术开放实验室运行的前提条件。 香港教育学院的教育科技处下设行政部、课室及工程服务部、平面设计部和媒体制作部。各 部的功能相互补充、相互协调，共同为教育技术深入教学、深入课堂、深入师生服务。高效的组 织管理维持了部门之间的有机协调和良好的运行。 ( 2 ) 丰富的硬件资源是面向教师和学生提供开放实验室的物资基础。 教学科技f 属课室及工程服务部的具体工作区分为白动式教育科技工作室和教育科技分类 制作室。自动：f 作室拥有多种类型的设备，可供制作投影片、幻灯片、简单视频剪辑帚l 高速复制 2 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 录象带等。教育科技分类制作室拥有暗房、微格教学室、摄影室、后期制作室、演播室等，可供 师生借用，进行多种教学媒体、软件制作。丰富而先进的设备资源拓宽了师生的教学思路。 ( 3 ) 组织完善的支持服务系统是开放实验室运行的有力保障。 要保证实验室的开放运行，必要的技术力量和教学辅导是必不可少的。从香港教育学院等校 教育科技或教育科技服务组的运行现状看主要由教学设备的维护保养组和教学技术教学服务组 两大部分构成支持服务系统，前者主要由在职专业实验技术人员组成，后者则包括教师和部分优 秀学生。 ( 4 ) 人性化环境设计是开放实验室的鲜明特征和发展趋势。 香港教育学院的远景目标“尽展学子潜能”已经成为学校精神的核心，从自助教育科技工作 室到教学媒体制作室，从教育科技工作室桌上的一张小小的“操作顺序表”到图书馆中小型的“图 书馆类型、环境示范区”，从个人视听阅览区到集体视听讨论室，无不体现出学校以人为本的出 发点和运作理念。 近年来国内些高校的实验室将实验室开放和实验教学改革紧密结合起来，也取得了较好 舶效果。 2 0 0 0 年，中南工业大学信息工程学院的刘蕙等研究开发了基于w e b 的高校开放实验室管理 信息系统，该系统能实现高校计算机实验室的自动化管理，为合理利用高校的设备资源及i n t e m e t 资源，培养高校学生的上机实践能力提供了一定的决策支持，本系统采用b s 体系结构，界面友 好，操作简便、可维护性及可扩充性好，具有广泛的应用前景”。 同年，清华大学摩擦学国家重点实验室开发了开放设备网络化管理系统。该系统采用i n t e m e t 最新技术以主页浏览的方式提供各种服务和管理，摆脱了以往同时需要服务器端和客户端软件 的束缚；主页采用文本方式，提高了传输效率，更能适应目前的网络环境；考虑到不同用户的操 作器求以及安全性，引入用户权限的概念i 建立了网络数据库，适时更新。查询方便，便于统计。 该系统实现了设备的远程预约和查询，极大地提高了设备的利用效率，方便了用户；实现了无纸 办公，方便了设备操作人员和管理人员，提高了管理水平和办公效率；便于数据的统计和总结， 实现实验室的量化及网络数字化管理“1 。 2 0 0 1 年，大连理工大学基础化学实验中心的动理工程师王军等人设计了开放实验室学生预约 实验软件管理系统。该系统主要针对基础化学实验课进行设计，以v i s u a lf o x p r of o rw i n d o w s 为 平台开发。本系统用户为一、二年级本科生和教师，由于他们对计算机的熟练程度不同，系统在 界面设计时采用了标准的w i n d o w s 风格，便于操作、使用；另外还采用了形象直观的命令按钮直 接驱动各种文件。操作简单“2 。 2 0 0 2 年，南京师范大学新闻与传播学院的硕士研究生曾锐在开放实验室管理理念及实现 一文中阐述了开放实验室管理理念的产生对现代高校实验室建设发展的积极作用，介绍了一种可 行的方式和实现手段，对实验室管理建设方法提出了一些建设性意见。在该文中所设计的开放式 实验室管理系统不仅可以对计算机机房进行全自动管理，同时也提供对其他专业实验室的管理， 可以被看作是广义上的实验室开放。整个系统包含有四个模块：远程预约模块、门禁模块、监控 模块及集中采集控制模块。前台的系统软件主要采用v i s u a lb a s i c 开发后台管理控制端采用w i n n t 服务器，后台数据库采用s q l s e r v e r ”3 。 武汉大学信息管理学院于2 0 0 3 年1 2 月正式成立信息技术开放实验室。该实验室的设备良好、 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 网络通畅、有单独开发环境和学术交流场地，适合团队协作开发；实验室的师资力量雄厚，学术 气氛浓郁；实验中心的老师科研经验丰富，对学生认真负责。该实验室开放的对象主要是学有余 力、认真钻研，在信息研究和软件开发方面有兴趣、有协作精神和团队精神、爱护国有资产的本 院本科生及外院部分本科生。信息技术实验室开放的目的主要是为了锻炼出一批动手能力强，勤 丁i 思考，善于自我学习在实验过程中能发现问题并积极解决问题的优秀学生。 国内高校进行开放实验室管理成功的经验还很多，这些都为本课题的研究提供了有力的参考 依据和奠定了坚实的基础。 1 4 课题研究的主要内容 经过对大量文献资料的分析整理和高校实验室情况的实际调查，作者发现现在的实验室管理 依然停留在人工管理的阶段，管理水平相对落后。随着互联网络的迅速发展，校园的网络建设已 具相当规模学校的实验室基本上都与校园网相连，鉴于此作者认为可以利用现有的网络资源， 利用网络及数据库等手段，开发一个“实验室管理信息系统”，解决繁杂的实验室管理问题，提 升实验室的实验和管理水准，使实验室管理工作实现信息化。 本论文的主要工作就是开发一个“实验室管理信息系统”。要求该系统能协助实验室管理人 员进行实验室仪器设备管理，能完成教育部办公厅要求的高校实验室和仪器设备的统计数据盘和 报表，能提供实验室实验教学开放管理和实验室日常工作网络管理等功能。系统实现的主要功能 如下： ( 1 ) 能对实验室仪器设备情况进行管理，包括设备卡片管理、设备维修管理、设备报废管 理、设备统计查询管理： ( 2 ) 能对教育部报盘数据管理中涉及的几个数据表进行查看、添加、修改、删除记录的操 作； ( 3 ) 要求该系统提供强大的查询功能，能对教育部报盘所涉及的数据表进行多种条件的查 询操作； ( 4 ) 要求该系统提供报表打印功能( 包括教育部报盘要求的固定格式报表、设备卡片、设 备报废申请表、设备维修记录表等) 。 ( 5 ) 对实验室实行网络化管理，为网络用户( 如学生、教师等) 提供实验室相关信息( 如 实验室制度、实验室新闻、实验室公告、实验室人员、项目情况、实验室仪器设备情况等) ，方 便外界更好的了解实验室： ( 6 ) 为学生和教师提供开放实验相关信息( 如实验室实验项目设置情况、学生实验预约情 况、学生实验成绩情况、实验资料信息等) ，为实验教学和科研服务； ( 7 ) 实验室管理人员能通过网站相关网页对教育部报盘所涉及的数据进行维护，提高了办 公效率； ( 8 ) 所有网络用户能通过该系统进行在线交流； 4 中国农业大学硕士学位论文第二章开放实验室管理方案的确定 2 i 实验室管理 第二章开放实验室管理方案的确定 高等学校实验室是高等学校的重要组成部分，肩负着出人才、出成果两项重大任务。它既担 负着学校培养各层次的学生所必不可少的各种实践环节的任务，又担负着完成发明创造所必不可 少的科学实验任务。如何加强高等学校的实验室管理，使高等学校的实验室与现代化建设的要求 相适应，培养出更多的合格人才和创造出更多的科学研究成果，这是我国高等教育事业中迫切需 要研究解决的一个重大课题“1 。 2 i 1 实验室管理的概念 实验室管理就是由实验室的领导者及其有关职能部门管理者和全体实验室工作人员，按照客 观规律的要求，对实验室的各类活动进行计划、组织、指挥、监督( 控制) 和调节( 协调) ，以 适应外部环境的变化，充分利用各种资源实现实验室的目标( 任务) ，提高社会、经济效益8 1 。 2 1 2 实验室管理的重要性 实验室管理的重要性，具体体现在以下几个方面“1 ； ( 1 ) 实验室管理是进行现代实验活动的必要条件。 ( 2 ) 实验室管理是实现实验室系统目标提高社会效益和经济效益的重要手段。 ( 3 ) 实验室管理是加速科学技术发展的有力武器。 ( 4 ) 实验室管理是培养又红又专实验技术队伍的可靠保证。 2 1 3 实验室管理的内容 实验室管理的内容概括起来主要有两方面： 第一，全面综合管理： ( 1 ) 全面计划( 规划) 管理。 ( 2 ) 全面质量管理。 ( 3 ) 全面实验室队伍管理。 ( 4 ) 全面技术经济核算。 第二，专业或任务管理： ( 1 ) 实验教学管理。 ( 2 ) 科研实验管理。 ( 3 ) 物资管理。 ( 4 ) 设备管理。 5 中国农业大学硕士学位论文第二章开放实验室管理方案的确定 ( 5 ) 安全技术管理。 ( 6 ) 实验用房及维修改造管理。 2 2 实验室仪器设备管理 随着现代科学技术的发展以及仪器设备日趋高级化和复杂化，实验室及其各项活动依赖仪器 设备的程度将日益增大。如何买好、用好、管好仪器设备已成为实验室管理中的一项重要课题。 2 2 1 仪器设备管理的意义 仪器设备是实验能力的重要组成部分，是进行教学开展科研活动的重要物质基础，它是实验 室管理内容的一部分并具有重要的地位。 ( 1 ) 仪器设备是实验能力组成部分。仪器设各是构成实验能力的重要因素之一。实验能力 包括五个方面：实验人员，实验室仪器设备，实验技术与管理的情报资料，实验室的组 织体制和组织结构，实验室的潜力。仪器设备是直接参与教学实验和科学实验，是创造价值的 最活跃的组成部分。仪器设备的优劣在一定程度上决定了实验技术和科学研究的水平。引进先进 的仪器设备，对于培养人才、增开实验、提高实验教学效果、开展科学研究、开展测试服务等方 面，都会有较好的效果和较好的效益。 ( 2 ) 仪器设备是从事教学实验和科学实验的物质基础。仪器设备在高等学校实验室中的地 位日趋重要。随着教育事业的发展，重点院校在固定资产总投资中，仪器设备投资所占的比重将 会越来越高。这是因为实验室的仪器设备是教学、科研活动的重要的物资基础。各种教学实验和 科学实验都要运用各种仪器设备，实验过程各个环节之间的协调配合，也要依靠仪器设备的正常 运行来保证。各种仪器设备经常处于良好的技术状态，对于教学、科研的正常进行，在学校中建 立起正常的教学秩序，也是一个重要的保证。 2 2 _ 2 仪器设备管理的任务 仪器设备管理的任务就是要保证为实验室的活动提供最优状态的仪器设备，使实验室的教 学，科研，生产和科技服务等活动建立在最佳的物质技术基础上。具体来说，仪器设备管理的任 务应该包括以下几个方面： ( 1 ) 制定实验室的仪器设备规划。 ( 2 ) 推行先进的仪器设备管理与维修制度。保证仪器设备始终处于最佳的技术状态。 ( 3 ) 提高现有仪器设备的使用率充分发挥仪器设备的作用，做好技术开发、革新改造、 更新换代工作，使仪器设备水平得到不断提高，做好引进仪器设备的研究、消化和改进，保证教 学、科研、生产、科技服务等各项活动正常开展。 ( 4 ) 提高设备的维修技术及时解决备品配件的供应。 ( 5 ) 搞好仪器设备管理与维修人员的技术培训工作。 ( 6 ) 开展经济核算，重视经济效益。 6 2 3 开放实验室管理 2 3 1 传统实验室管理方法存在的问题 随着高等院校教学改革的不断深入，高校实验室的建设与实验教学改革面l 临着许多新的问题 和困难，旧的管理方法和观念已经阻碍了实验室功能的进一步发挥。 ( 1 ) 不利于培养学生的实验动手能力、独立思考能力和创造能力。 传统的实验室管理模式一般要求学生按照规定的实验程序，在规定的时间以及已配各好的仪 器设备上，经教师讲解示范，然后按照教师精心准备的实验讲义提供的实验步骤进行实验，且多 为验证性实验，综合性实验和设计性实验较少。不难看出，在整个实验过程中，学生只是被动机 械地执行实验步骤，尽管教师在安排实验及选题时精心策划，用心良苦，但学生只是盲目操作， 没有独立思考，更不要说什么创新了。由此可见，这种管理模式不利于学生实验动手能力、独立 思考能力和创新能力的培养“。 ( 2 ) 不利于实验室资源的统一协调管理。 围绕课程而建立的实验室，其任务仅仅是保障该课程教学需要，随着课程的结束，实验室的 任务也就完成，造成了实验室的设备时而紧张、时而空闲的状况。特别是随着科学技术的飞速发 展，各类仪器( 特别是电子类仪器) 更新换代的速度越来越快，有些仪器还未充分使用就面临淘 汰，设备投资效益得不到充分发挥。另外，长期以来，由各系管理实验室，形成了封闭型或半封 闭型的管理模式，各系实验室工作人员之间缺乏技术交流与协作各实验室有意无意地追求小而 全，设备使用也仅局限于本系教师，造成仪器设备的重复购置使有限的实验室资金更加紧张。 要在这种管理模式下实现各实验室资源共享是有一定难度的“。 ( 3 ) 不利于实验室人员队伍建设。 由于长期存在的重专业轻基础、重理论轻实践的偏见，影响了实验室人员队伍的稳定性和工 作积极性。虽然，在高等教育体制改革的今天，实验室工作人员的积极性、主动性已极大提高， 但由于主观、客观等多方面的原因，尤其是实验室工作难以量化等客观原因，致使实验室人员在 业务进修、工作考核、工资待遇、职称评聘等方面遇到不少阻力，这些都不利于实验室队伍建设， 因而需要改革传统的管理体制。 2 3 2 开放实验室管理方案的产生 合理利用实验室，对现有实验室进行科学与现代化的管理将有利于综合发挥实验室的效益 提高教育与科研水平。但在认识到实验室建设重要性的同时，许多学校也面临着一些共同的问题， 为了合理有效的解决这些问题，我们提出了进行开放式实验室管理的方案。 诺贝尔经济学奖获得者罗伯特索洛教授将“开放”定义为“从世界上的其他国家引入新技 术和新思想的意愿和能力”。在这里开放实验室也可以被看作是一种具备新观念，引入管理新思 路的实验室管理新形式”1 。 开放实验室是将实验室为实验教学、实验技术研究、科学研究所能提供的必要条件( 时间、 7 中国农业大学硕士学位论文第二章开放实验室管理方案的确定 仪器设备、房间场地、实验必要经费、各种资料、指导人员等) 部分或全部向实验者( 学生、研 究生、教师、技术人员等) 有目的( 完成某门实验课、设计研究完成某一个或几个实验) 地开放。 开放实验室的最终目的是让学生根据自己的情况自由选择实验项目个数、实验内容、实验时间， 主动地完成实验课；让一切愿意从事实验教学研究、科学研究的人员都能到实验室来工作不受 时间的限制。实验室及其工作人员为他们提供尽可能的便利和优质服务。 2 f 3 3 开放实验室管理方法的主要模式 开放实验室，并不是单指实验室每天的开与关，其真正含义是指实验室管理模式的变化。开 放实验室管理的内容包括以下几个方面： 第一，向学生开放，建立多功能的学习场所。 高校的中, g , x 2 作是教学，为培养合格的、有较高素质的毕业生，实验室的主要任务是为各层 次的在校学生服务。实验室向学生开放的模式分为几下几种： ( 1 ) 为承担的实验课程开放实验室。 高等学校的实验室是培训学生实验能力、进行实验教学、开展科学研究和社会科技服务的重 要基地，它承担着一定数量的实验课教学任务。面向2 l 世纪的实验室应该成为培养学生技能、 提高素质、开发智力、启迪思维、孕育发明创造思想、训练学生成为具有科学作风的智能型人才 的重要基地“”。随着实验教学改革的深入，社会对人才能力要求豹变化，传统的实验课授课方式 显示出许多弊端，特别突出的是在实验技术方面，已不能满足现代人才培养的要求。实验课程改 革方向之一是实验室开放，开放的模式主要有“： 时间的开放。时间的开放形式应是，实验室将每学期安排的实验时间及实验内容、所用 仪器设备等情况向学生公布，学生根据自己本学期的课程安排、学习内容和待研究的问题，与实 验室协商，最后确定到实验室完成实验课所规定的实验内容的时间。这种开放模式的优点是在时 间上给学生较大的灵活性，可以提高学生学习的主动性，同时也增加了实验室的“容量”，可以 提高实验室的使用效益。 实验内容的开放。实验内容的开放形式主要是，实验室将实验课内容分为必做基础实验 和大量的选做实验，学生完成必做基础实验后，可根据自己的专业、特长、爱好等情况，在选做 实验中进行选择。不仅可以选择规定的最低实验个数也可以多选多做。这种形式除具有上述优 点之外，还可以分层次教学，培养出一定数量具有较强实验能力和科研基础知识的优秀学生。 实验课程的全面开放。实验课程的全面开放形式是在上述开放形式的基础上，实验室对 所承担的实验课全面开放。学生的实验时间、实验内容没有限制，在约定时间内，选择实验内容， 完成规定的最低实验数者可参加最后的实验考核。学生的学习主动性，独立工作能力、实验室的 使用效益都将大大提高。 实验课程的开放必须改变传统实验课授课方式。实验课前尽量做到学生对照仪器设备实物进 行预习。实验课以学生自学为主，指导教师少讲或不讲，将实验要求、注意事项等内容编写在实 验指导f 5 上或黑板上或每套仪器前的实验板上，指导教师仅在必要时给予指导。指导教师在 整个课程中进行几次统计讲解以便使得学生学习的知识系统化。 ( 2 ) 为学生设计性、研究性实验开放实验室。 8 中国农业大学硕士学位论文第二章开放实验室管理方案的确定 对于实验基础好的学生( 含研究生) ，若能为他们提供一个进一步提高实验技能的机会会 使得他们的科学研究能力得到初步训练，为他们以后的科研工作打下良好的基础。为此目的，实 验室为学生做设计性、研究性实验开放。由学生提出具有设计性、研究性实验课题及实验方案 实验室论证其可行性及其意义。对于通过论证的课题或实验方案，实验室提供进行实验所必须的 条件( 仪器设备、用房、资料、消耗材料等) ，学生在实验室工作人员辅助下独立完成。 第二，向教学科研人员开放，建立良好的实验教学科研基地。 开放实验室管理就是要求实验室在管理上破除“封闭管理、封闭使用“的陈旧观念，实验宝 在完成既定教学任务的前提下，应面向广大教学科研人员开放，把实验室办成良好的实验教学科 研基地。同时，实验室工作人员应积极投入到教学改革和科研中来，在工作实践中不断提高队伍 素质。开放实验室，还可以使不同课程、不同学科之间互相帮助、互相借鉴、互相启迪，这些交 流对提高实验室的实验水平极为有益。应逐步形成为教学服务的同时搞科研。以科研促进教学并 发展社会服务的良性循环”“。 第三，向社会开放，走“以室养室”的路子。 匝向教学、科研与服务社会是实验室的三种职能，实验室应积极走出去，在社会上扩大宣传 力度，与对口厂商建立横向联合，与科研机构建立长期合作关系。与兄弟院校的相关学科实现共 建，尽最大努力让社会了解实验室的综合能力，扩大实验室的知名度。 2 3 4 开放实验室管理方法的优越性 多种模式、多种面向目标的开放实验室，将改变我国高等教育的教学模式，向分层次、多元 化教学发展，向能力素质教育转变。这将对我国的高等教育产生重大而深远的意义。其优越性主 要表现在以下几个方面： ( i ) 学生能力与素质培养方面。 由于实验室的开放式管理中，要求学生自己设计、自己操作实验，利用已掌握的知识寻求解 决问题的办法，在查阅资料的过程中，可以了解本学科最新的发展动态，更清楚地认识到自己所 学知识是如何应用于实践的，从而可以激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，变被动学习为 主动学 - 3 ，有利于学生实验操作技能和独立工作能力与素质的培养；实验室的开放，增加了学生 进入实验室接触仪器设备的机会，学生在选择实验时间、选择实验课题、选做实验个数等方面有 较大的自由度，有利于提高学生的学习兴趣及学习的主动性，有利于分层次、多元化教学，从而 有可能培养出实验基础扎实、具有科学研究基础、具有创新精神与能力的高素质人才“。 ( 2 ) 师资队伍建设方面。 实验室开放后可使教师和学生直接交流的机会增多，对学生的真实学习情况和，6 , n 特点有更 多的了解，可以形成一种融洽合作的师生关系，这不仅有助于培养学生良好的道德品质和心理素 质，引导学生发奋圈强，拼搏进取，勇于创新，而且可以为高校改革教学方法，因材施教创造良 好的条件。开放实验室必须增加可供选择的实验项目个数，需要撰写更多、更新的实验教材和实 验指导书，学生在实验中会发现更多更广泛的问题，设计性研究性实验会涉及到大量新理论知识、 新实验知识( 如设计实验方案、仪器设备配套、确定实验步骤、实验数据的多种处理方法等) ， 这些都要求实验师资队伍( 教师、实验技术人员) 学 - 3 掌握更多的知识。学生实验的内容增加了， 9 中国农业大学硕士学位论文 第二章开放实验室管理方案的确定 学习的程度加深了，在实验过程中所出现的问题自然就多了，因此对于实验的工作人员要求也就 高了。实验工作人员不仅要提高自身的管理能力，而且还要提高自身的业务水平，以适应新形式 的需要。这样就大大发挥了实验人员的主观能动性，对提高实验教学水平极为有利。在协调其他 进行教学研究、科学研究( 特别是交叉学科的科学研究) 中会学习到许多新知识，拓宽知识面。 开放实验室要求师资队伍具有较高的水平，能适应开放实验室的一切要求，这就会“迫使”他们 进一步学习，达到提高师资队伍能力与素质的目的“”“”。 ( 3 ) 实验室建设方面。 开放实验室必须增加实验室开出实验项目个数，增加实验室容纳学生做实验的人数，提高实 验室的仪器设备使用率，提高实验室的使用效益；促进实验室( 特别是基础课实验室) 从单一实 验教学型向多元化实验室转变。规模较小、实验教学任务单一的实验室不适合这种实验教学改革， 是必然会被逐步合并、改造，甚至取消。今后实验室的建设规模会逐步增加，任务来源多元化， 实验室资源共享，实验室的使用效益进一步提高，实验室向实验中心发展，大大加速实验室的建 设“。 ( 4 ) 教学资源的共享和利用方面。 传统的封闭的实验教学，时间相对固定，实验仪器设备的使用处于固定时段，专业的接触面 因此受到诸多限制。将实验室实行开放管理，首先可以大大提高资源的共享程度，满足不同学科 不同专业学生的多层次需求；其次，实验仪器设备的使用率也将明显提高。由于实验室开放后时 间不受限制，同一项目的实验在段较长时间内经常有人做仪器设备闲置时间相对缩短；除完 成教学计划内的规定课时外，实验室可以在教学内容、教学时间、教学对象方面全面开放，获取 最大的效益“。 2 3 5 开放实验室管理应具备的条件 要保证实验室开放的质量和效果，与之对应的管理模式要改变。配套措施要跟上，只有这样 才能保证开放的顺利进行。 ( 1 ) 转变观念，树立开放的意识。 开放是高校培养高索质人才的需要，学校的各级教学管理部门应给予大力支持和政策倾斜： 开放是实验室工作人员工作职责的一部分也是实验室自身发展和提高的需要，实验室工作人员 要积极参与；开放式实验教学是高校教学改革的一部分应当把开放式实验教学改革纳入整体教 学改革方案之中。就工科高校实验教学改革总体方案而言，需要从培养目标出发，就学生的知识 结构、工程实践能力、人才素质提出总体要求和分阶段的具体要求，在此基础上对整个实践教学 体系进行系统优化整合并就实验教学内容、教学方法、教学手段和管理方法的改革进行全盘考 虑“1 。 ( 2 ) 一支结构合理、素质优良的师资队伍是实验室开放顺利完成的前提。 为做好这项1 = 作，应选拔具有奉献精神、责任心强、理论基础扎实、专业知识渊博的教师和 实验技术人员参加。对一些教学任务重、人员紧张的单位，可接受研究生、高年级优异生从事实 验室管理、教学辅导和值班解决开放实验室人员不足的困难。对于参加开放的实验宝i ：作人员， 在核定： 作量、加班补助、人员编制等方面，学校、院系等各级教学管理部门应予认可。鼓励教 “) 中国农业大学硕：b 学位论文第二章开放实验室管理方案的确定 师参与实验室工作，实验技术成果等同于科研、教学成果，对于开放工作成绩突出的教师和实验 技术人员应给予鼓励。 ( 3 ) 加强管理，完善各项制度。 对于开放实验，人们比较担心的是仪器设备的损坏问题，特别是一些精密仪器，这也是某些 学校不愿开放的原因之一。但只要加强管理，完善仪器设备损坏赔偿制度，建立仪器设备损坏责 任制，责任明确，这个问题就可得到较好的解决。对于易损的仪器设备，要配有使用要点及注意 事项的说明书。在实验教学过程中，注意培养学生养成阅读实验仪器使用说明书的习惯。另外。 实验指导教师对不遵守纪律、不爱护仪器设备，造成损失浪费严重者及时终止其实验，并视其情 节轻重给予纪律处分和经济赔偿的处理。另外，学校有关部门要加强实验室开放的宏观管理，组 织交流开放工作经验，抽查、考核实验室开放情况，评价开放质量。 ( 4 ) 实验室开放经费和相应的政策要到位。 在目前我国高等教育办学经费比较紧张的情况一f ，制约实验室开放的一个重要因素就是经费 不足。要保证实验室开放能长久高质量坚持下去，应设计实验室开放的专项基金，扶持实验室进 行开放，补充元器件及易耗品材料。对一些学生收益面大的开放实验室，应重点支持。另外，实 验室在购置新的仪器设备时，除了满足常规教学外，要考虑实验室开放的需要”。 为确保学生积极参与，学校在学生管理和政策鼓励方面应有所体现，对学生在实验室的成果 要进行表彰鼓励。通过这些举措，吸引学生到实验室，鼓励在校学生积极参加学校实验室的建设 和管理工作。 著名物理学家冯端教授在接受实验室研究与探索杂志采访时说：我觉得国内的一流大学， 要向国际上的一流大学看齐，极为重要的是反映在实验室的水平、实验室里工作的教授水平、实 验室的设备水平和管理水平。看起来也不是轻而易举的事情。这既有工作的量，也有工作的质。 只有不断改进实验室管理工作，用先进的管理思路和手段指导实验室管理，才能促进实验室工作 更上一个新台阶。 中国农业大学硕士学位论文第三章实验室管理信息系统的设计 第三章实验室管理信息系统的设计 3 1 系统目标设计 本课题所设计的实验室管理信息系统是利用现有的高速校园网络，开发设计的实验室现代化 管理平台，其功能如下： ( 1 ) 实验室管理人员部分的功能如下： 夺对实验室仪器设备进行管理，包括设备卡片管理、设备维修管理、设备报废管理、 设备统计查询等。 夺 对教育部报盘数据进行管理，能对教育部报盘中所涉及的数据记录进行添加、修改、 删除、查询等操作。 夺报表打印功能( 包括教育部数据报表、设备维修申请表、设备报废申请表等) 。 在网上发布实验室公告、更新实验室新闻、宣布实验室制度、制定实验教学计划、 实验安排等。 ( 2 ) 教师部分的功能如下： 夺 在网上发布实验资料，协助实验室管理人员制定实验教学计划。 夺 在网上发布实验作业，包括实验预习要求、实验报告要求、实验作业完成时间、内 容等。 耷批阅学生实验作业，给出学生成绩。 对学生实验出席情况进行管理。 通过留言板与学生进行实时讨论。 ( 3 ) 学生部分的功能如下： 浏览实验室公告、新闻、制度等信息。 幸查看实验室基本信息，包括实验宣人员项目情况、仪器设备情况、实验安排情况等。 预约实验时间、取消实验预约。 夺查询实验成绩、个人课程安排情况。 夺在网上下载实验资料，上传实验作业。 夺通过留言板与其他学生和教师进行实时讨论。 ( 4 ) 其他科研人员部分的功能如下： 夺 阅读实验室公告、新闻、制度等信息。 夺查看实验室基本信息，包括实验室人员项目情况、仪器设备情况、实验安排情况等。 通过留言板与相关人员进行交流。 3 2 系统设计思想 本系统作为一个完整的系统，利用校园网实现实验室的现代化管理，实现信息共享，数据完 整性年一致性。系统的设计应该遵循以f 原则： 1 2 中国农业大学硕士学位论文第三章实验室管理信息系统的设计 ( 1 ) 要有较快的响应速度和较高的工作率。 ( 2 ) 要充分利用现有资源，包括局域网，数据资料等，尽量减少重复投入。 ( 3 ) 适应能力强，扩充功能方便，简易，易维护。 ( 4 ) 操作简单，本系统适用于不同水平的使用者，包括学生、教师、实验室管理员、其他 科研人员等，这就要求系统的操作尽可能简单易行。 ( 5 ) 支持网络安全登录和数据库安全登录。 3 _ 3 系统功能设计 本系统的设计包括三个组成部分：w e b 开放实验室管理部分、实验室仪器设备管理部分、教 育部报盘管理部分，其功能模块划分如图3 - 1 、3 - 2 、3 - 3 所示。 固3 1w e b 开放实验室管理部分功能