裘利堅， 沈義民

（浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院教學(xué)實驗中心，浙江杭州 310027）

基于網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的開放性實驗室管理手段探究

裘利堅， 沈義民

（浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院教學(xué)實驗中心，浙江杭州 310027）

為了解決開放性實驗室管理中遇到的設(shè)備損壞率高、實驗室管理人員緊缺等諸多問題，根據(jù)長期對開放性實驗室管理手段的探索與實踐并隨著我校信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的不斷深入，通過將所有的實驗資源聯(lián)網(wǎng)并實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的自動化控制管理，同時實現(xiàn)基于校園卡的網(wǎng)路化身份認(rèn)證，結(jié)合從查詢、預(yù)約、授權(quán)、使用、回收、追溯的全網(wǎng)絡(luò)化管理流程并輔以高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)等其他技術(shù)手段的使用，實現(xiàn)了一套較完整地開放性實驗室管理方案。通過教學(xué)實驗中心在省級實驗示范中心建設(shè)過程中的實踐運用取得了良好的效果。

開放性實驗室;網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證;實驗室管理

0 引言

隨著我國高校教育體制改革的深入，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)成為高校的一個重要任務(wù)。科學(xué)院院士馮端教授認(rèn)為“實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的搖籃，是現(xiàn)代大學(xué)的心臟”［1］。實驗室是高校的重要組成部分，是實驗教學(xué)、科學(xué)研究和對外服務(wù)的場所［2］，高校實驗室擁有豐富的教學(xué)資源和科研設(shè)備，是學(xué)生提高實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識的一個重要平臺。如何建設(shè)好實驗室，合理利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備和條件，充分發(fā)揮實驗室為實驗教學(xué)服務(wù)的特點，建設(shè)與高校相適應(yīng)的探究式、研究型的實驗教學(xué)管理模式，培養(yǎng)國家所需的創(chuàng)新型人才，是目前改革的重要內(nèi)容［3］。為了培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，越來越多的高校通過開放教學(xué)資源、創(chuàng)新實驗室管理模式、提高設(shè)備利用率等方式積極為學(xué)生提供實踐平臺。與此同時，開放性實驗室的管理也成為高校實驗室工作者的一個重要課題。

1 思路

實驗室開放主要是指學(xué)校正式建制的實驗室，在完成正常教學(xué)科研任務(wù)的前提下，利用現(xiàn)有師資、儀器設(shè)備、環(huán)境條件等資源實行對外開放［4］。實驗室的開放主要包括實驗時間的開放和實驗內(nèi)容的開放［5-8］。然而目前高校開放性實驗室的管理存在重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重、設(shè)備損耗率高、實驗室管理人員緊缺及實驗室管理跟不上開放的要求等問題［9］。我們在實踐的實驗教學(xué)管理中，也遇到了同樣的問題。那么如何在現(xiàn)有的條件下，在保證正常的教學(xué)科研工作前提下最大限度地延長實驗室開放時間、提高實驗設(shè)備使用率以及盡可能滿足不同類型的創(chuàng)新型實驗的開展，從而有效提升實驗室管理水平，成為我們必須思考的問題。

對于實驗室管理人員來說，實驗室管理的最基本的問題是:什么人在什么時間使用什么實驗設(shè)備以及如何確保實驗室的安全?對于開放性實驗室，其面向的人員具有范圍廣、流動性大的特點。在開放性實驗室的建設(shè)過程中，為了盡可能地避免重復(fù)建設(shè)，最大限度地提高實驗設(shè)備利用率，所以要求開放性實驗室面向的不僅僅是本專業(yè)、本學(xué)科、本學(xué)院的師生，而是面向全校師生開放，甚至是對外開放。只要實驗室的儀器設(shè)施能夠滿足使用者的需求，就可以面向需求者開放，從而滿足最廣泛人員教學(xué)科研實驗的需要。與傳統(tǒng)實驗室相比，開放性實驗室開展的實驗內(nèi)容更多的是自主實驗、創(chuàng)新實驗，因此對實驗室開放的時間有著更高的要求。隨著教師教學(xué)科研水平地不斷提高和學(xué)生創(chuàng)新能力地培養(yǎng)，廣大師生對開放性實驗室開放的時間要求往往是全天候24小時的。這就對實驗室管理水平提出了更高的要求，既要克服實驗室管理人員緊缺的困難、又要降低因為自主創(chuàng)新實驗的開展及實驗室對外開放的增多帶來的實驗設(shè)備損耗的上升?；趯ι鲜鰡栴}的思考，并通過長期地工作實踐，我們將這些問題歸結(jié)為實驗室使用者的身份認(rèn)證、授權(quán)及追溯。對于實驗室管理者來說，最關(guān)心的是什么樣的人員在什么時間需要使用實驗室以及需要用到實驗室得哪些設(shè)備，并對這些使用申請作出合理安排，最大限度地滿足使用者的要求。一旦可以確認(rèn)其身份并得到實驗室管理員的授權(quán)，那么在指定時間范圍內(nèi)實驗室就可以對該使用者開放。同時記錄并保存該授權(quán)記錄，即可實現(xiàn)使用記錄的追溯，當(dāng)儀器設(shè)備出現(xiàn)故障或損壞時候可以有據(jù)可查。顯然在開放性實驗室管理中，一套完整可靠的身份認(rèn)證系統(tǒng)及管理流程成為了實驗室管理者最有效的“武器”。

既然我們需要身份認(rèn)證，那么我們?nèi)绾潍@得實驗室使用者的身份信息呢?在當(dāng)前，答案顯然只有一個，即通過網(wǎng)絡(luò)。隨著高校信息化建設(shè)的不斷推進(jìn)，我們的信息化道路越來越寬，網(wǎng)絡(luò)上的信息量也越來越豐富，校園內(nèi)的各種活動也越來越多的基于網(wǎng)絡(luò)，基于校園卡的身份認(rèn)證已經(jīng)成為校園內(nèi)最佳的認(rèn)證手段。如果我們將這種基于網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的手段應(yīng)用在開放性實驗室管理中實現(xiàn)自動化的身份識別，不僅可以充分利用了現(xiàn)有資源以較小的投入實現(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)化管理，也可以較好解決開放性實驗室管理中管理人員緊缺等困難，真正實現(xiàn)全天候開放。

2 管理手段的研究與實現(xiàn)

2.1 基本W(wǎng)eb的管理流程

開放性實驗室管理的最基本流程如圖1所示。首先是將所有的實驗室資源通過網(wǎng)絡(luò)管理共享開放。共享的資源包括可開放的實驗室、實驗臺、實驗設(shè)備等。這里所說的“共享”并不是簡單的將可用實驗室資源的信息發(fā)布到網(wǎng)上提供簡單的查詢服務(wù)，而是把所有的可用資源通過網(wǎng)絡(luò)連接起來并通過網(wǎng)絡(luò)控制管理并實時反饋狀態(tài)。一旦實現(xiàn)了實驗資源的網(wǎng)絡(luò)化控制不僅可以大大提高開放性實驗室管理人員的工作效率，同時也極大滿足了使用人對實驗資源的各種使用需求。因為所有的實驗資源都是通過網(wǎng)絡(luò)化管理實時公開的在網(wǎng)頁中顯示，對于使用人和管理者都是通過同一網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)對實驗資源實現(xiàn)對應(yīng)的預(yù)約申請和授權(quán)使用操作，所有的可用資源一目了然。對于使用人完成申請授權(quán)后，就可在預(yù)約時間憑校園卡進(jìn)入驗室并開展實驗。授權(quán)時間結(jié)束后系統(tǒng)自動回收實驗資源并更新狀態(tài)，使用人自行離開實驗室即可。對于管理員可通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺接收申請并授權(quán)且可實時查看實驗資源狀態(tài)，同時主動定時檢查設(shè)備狀態(tài)完好情況并接收設(shè)備報修。當(dāng)由于使用不當(dāng)造成儀器損壞時，可通過管理系統(tǒng)追溯使用人責(zé)任。

圖1 開放性實驗室基于Web的管理流程

2.2 網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的實現(xiàn)

所謂的實驗資源的聯(lián)網(wǎng)，其核心內(nèi)容即網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的實現(xiàn)。對于實驗室的開放管理，可以很容易的想到用智能化的門禁系統(tǒng)解決。與一般的門禁系統(tǒng)相比，其重要區(qū)別在于身份的認(rèn)證是通過網(wǎng)絡(luò)，具體的實現(xiàn)流程如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證實現(xiàn)流程

將所有的開放實驗室的門禁系統(tǒng)的認(rèn)證集成于同一實驗室管理系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了所有開放性實驗室資源的“聯(lián)網(wǎng)”。從這點出發(fā)，我們想到實驗室中的設(shè)備資源能不能實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)呢?答案是肯定的。對于小型實驗設(shè)備我們將其放入的一個帶電磁閥鎖芯的柜子中，對于身份認(rèn)證部分的實現(xiàn)與門禁系統(tǒng)是一樣，通過一個讀卡器讀取校園卡內(nèi)碼后通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送給認(rèn)證服務(wù)器，認(rèn)證服務(wù)器經(jīng)過數(shù)據(jù)編解碼并基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)判斷給出是否通過認(rèn)證，再將信號返回到執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開實驗柜，那么也同樣也實現(xiàn)了認(rèn)證管理。對于大型設(shè)備，我們將執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變?yōu)橐粋€大功率固態(tài)繼電器，用于控制實驗設(shè)備的電源輸入，同樣也實現(xiàn)了控制管理的目標(biāo)。同時將所有的實驗桌、實驗設(shè)備統(tǒng)一編號，方便數(shù)字化管理。

在整個系統(tǒng)具體實現(xiàn)的過程中，對于網(wǎng)絡(luò)連接方案的設(shè)計我們經(jīng)過了深思熟慮地選擇。首先是有線、無線的選擇，對于有線網(wǎng)絡(luò)具有連接成本低，數(shù)據(jù)信號可靠的優(yōu)點，但考慮到實驗設(shè)備經(jīng)常搬動的需要，顯然無線連接更適合認(rèn)證系統(tǒng)。無線連接中的常用方案有WiFi連接和藍(lán)牙連接，考慮的實現(xiàn)的成本及技術(shù)復(fù)雜度，我們最終選擇了藍(lán)牙連接與有線認(rèn)證服務(wù)結(jié)合的方案，整個開放性實驗室的認(rèn)證系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

圖3 開放性實驗室的認(rèn)證系統(tǒng)示意圖

2.3 其它輔助管理手段

實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)是開放式管理中最常用的手段之一。我們在開放式實驗室管理系統(tǒng)中，采用多個角度的高清攝像頭，確保監(jiān)視無死角，監(jiān)視畫面清晰可辯，且監(jiān)視內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)集中存儲在服務(wù)器中，以確保數(shù)據(jù)可靠性。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運用不但為實驗室管理員在管理中提供了可靠穩(wěn)定的技術(shù)保障，也對實驗室使用者造成一定的約束，從而為實驗室的安全運行保駕護(hù)航。

智能實驗柜系統(tǒng)也是我們在開放性實驗室管理中常選擇的設(shè)施［10］，其也同樣實現(xiàn)了基于校園卡的網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證，并且與實驗室、實驗設(shè)備一樣被作為共享的實驗資源的一部分。特別針對多次實驗的使用人來說，可以將實驗過程中的用的工具、半成品實驗結(jié)果、參考資料等暫時存放在實驗柜中，以方便下一次實驗的使用。該系統(tǒng)的應(yīng)用極大方便了使用者，在實踐運用中獲得了很好的評價。

3 結(jié)語

高校開放實驗是傳統(tǒng)實驗教學(xué)的延伸，是培養(yǎng)大學(xué)生實踐能力、自主能力的重要手段，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途經(jīng)［11］。高校開放性實驗室建設(shè)的最終目的是建設(shè)一種實踐與理論教學(xué)改革相協(xié)調(diào)的實驗教學(xué)體系，培養(yǎng)服務(wù)社會的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才［12-13］?；诰W(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的自動化身份識別系統(tǒng)及科學(xué)化的管理流程，無疑給開放性的實驗室管理帶來了巨大的幫助，從技術(shù)手段上保證了真正的全天候開放性實驗室的運行。同時其實現(xiàn)的方法不僅完全利用了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，而且充分考慮了系統(tǒng)實現(xiàn)的價格成本，并在實踐中運用及改進(jìn)，為系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣打好基礎(chǔ)。當(dāng)然，所有技術(shù)上的手段其應(yīng)用的主體還是人，要實現(xiàn)真正的高效的管理既離不開各級領(lǐng)導(dǎo)的支持也需要高素質(zhì)的實驗室工作人員認(rèn)真負(fù)責(zé)的辛勤工作［14-15］，為提高實驗教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)社會所需的創(chuàng)新型人才共同努力。

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Researchs on Open Lab-Supervising Methods Based on Network Authentication

QIU Li-jian，SHEN Yi-min
(College of Biomedical Engineering ＆ Instrument Science，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China)

The cultivation of innovative talents is an important task of colleges and universities，and the open laboratories in colleges and universities provide an important platform to improve students＇practical ability and train their creative consciousness.In order to solve problems in the management of laboratory，i.e.laboratory management personnel shortage and high rate of equipment damage，after long-term exploration and practice of open laboratory management means and via the continuously increasing development of information technology and network in our university，we have networked all the experimental resources and implemented automatic control of management combined with the whole network management process consisting of query，reservation，authorization，use，recycling and retrospect and based on network，as well as realized the network identity authentication based on campus card.Assisted by high-difinition video monitoring system and other technical means，a complete open laboratory management system was established and achieved good results in the construction of Zhejiang provincial experimental demonstration center.

open laboratory;network authentication;laboratory management

G 642.0

A

1006－7167(2014)05－0259－04

2014－01－11

裘利堅(1975－)，男，浙江杭州人，工程碩士，工程師，主要研究方向:實驗室建設(shè)與管理、生物醫(yī)學(xué)工程醫(yī)學(xué)信息學(xué)。Tel.:0571-87952114，13867469763;E-mail:qljian@zju.edu.cn