張 歡(南京林業(yè)大學(xué) 江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210037)
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基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
張歡
(南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京210037)
摘要:為了實(shí)現(xiàn)開放式實(shí)驗(yàn)室管理,提出了一種實(shí)驗(yàn)室智能管理終端設(shè)計(jì)?;谖锫?lián)網(wǎng)的智能管理終端,可以通過學(xué)生端與教師端進(jìn)行教學(xué)科研。終端可以通過授權(quán)一卡通對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合管理。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)門禁開啟,考勤匯總,預(yù)約使用,錄制上課過程,成績(jī)查詢等功能。基于物聯(lián)網(wǎng)開放式實(shí)驗(yàn)室管理可以提高實(shí)驗(yàn)室使用效率,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放式管理。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)開放式實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)室是提高學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力的重要實(shí)踐環(huán)境。其在高校的不可或缺的地位是毋庸置疑的。開放式實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際問題,提高科研素質(zhì)和創(chuàng)新精神提供了一個(gè)更為廣闊、自由的空間。其可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,也可以鼓勵(lì)教師開出更多高水平的科研課題,對(duì)提高實(shí)驗(yàn)室資源利用率非常有效。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放也是教育部《普通高校教學(xué)水平評(píng)估指標(biāo)體系》的要求。
一直以來,實(shí)驗(yàn)室教學(xué)通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)雖然能加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和理解,但不能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,而開放式實(shí)驗(yàn)室有利于以學(xué)生為本,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)、動(dòng)手科研興趣,自主學(xué)習(xí)[1],培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才和應(yīng)用型人才[2]。實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)室,教師只需要給予學(xué)生指導(dǎo),具體由學(xué)生自己制定實(shí)驗(yàn)步驟和方法,長(zhǎng)久以往,有利于不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革和完善,促進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革。
此外,實(shí)驗(yàn)室完全開放,可以整合實(shí)驗(yàn)室資源,提高儀器設(shè)備的使用率,降低儀器設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置率,完全發(fā)揮設(shè)備效能,提高投資效益。開放式實(shí)驗(yàn)室不僅是對(duì)本院校開放,還可以實(shí)現(xiàn)不同高校之間的開放,實(shí)現(xiàn)資源互補(bǔ),可以有效促進(jìn)資源共享,以及高校之間的交流溝通[3]。
通過現(xiàn)代化的方法實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)室管理,可以將實(shí)驗(yàn)教師從常規(guī)的實(shí)驗(yàn)室管理工作中解放出來,避免了實(shí)驗(yàn)教師長(zhǎng)期的重復(fù)性勞動(dòng),使其有更多的時(shí)間用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)范化管理,有利于實(shí)驗(yàn)教師自身的水平提高以及實(shí)驗(yàn)室的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃。
在過去的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,學(xué)生參與教師課題研究這樣的模式已經(jīng)無意識(shí)地在實(shí)行實(shí)驗(yàn)室開放?!伴_放”是今后實(shí)驗(yàn)室的工作主題。現(xiàn)在需要我們理清思路,有意識(shí)地有規(guī)章制度地進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)踐與探索。
目前,越來越多的大學(xué)自主制定了適合本院校、專業(yè)的開放式實(shí)驗(yàn)室管理措施。如:東北林業(yè)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、浙江師范大學(xué)、魯東大學(xué)、山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院等。實(shí)驗(yàn)室開放式管理是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期不斷探索的工作,需要實(shí)踐的不斷總結(jié)。
(1)開放式實(shí)驗(yàn)室以學(xué)生為本。學(xué)生自主實(shí)驗(yàn),較為零散,且學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平、儀器的操作水平高低不同,給開放式實(shí)驗(yàn)室管理帶來了一定難度。因此,在施行開放式實(shí)驗(yàn)室之前,要對(duì)學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一的儀器設(shè)備使用培訓(xùn),并提出一定的規(guī)章制度,便于統(tǒng)一管理。對(duì)一些陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改革、合并或停開;開放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要反映新技術(shù)、新知識(shí)、提高注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。最終,使實(shí)驗(yàn)課程體系得到優(yōu)化與整合。每學(xué)期結(jié)合教學(xué)大綱設(shè)置一定數(shù)量的開放性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,針對(duì)開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)置相應(yīng)的學(xué)分,鼓勵(lì)學(xué)生積極參加,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、創(chuàng)新性、動(dòng)手實(shí)踐能力。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)分為教學(xué)計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)和開放性自主實(shí)驗(yàn)[4]。前者在實(shí)行時(shí)參照傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行制度,將教學(xué)計(jì)劃下達(dá)到學(xué)生手中,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)必須完成。后者在不影響教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提下,學(xué)生預(yù)約使用實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備,在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(2)開放式實(shí)驗(yàn)室“物”的管理。開放式實(shí)驗(yàn)室的“物”主要指儀器、設(shè)備等。實(shí)驗(yàn)室完全開放后,可以避免儀器設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置,大大提高設(shè)備使用效率,同時(shí),要加強(qiáng)儀器設(shè)備管理。
使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)儀器設(shè)備監(jiān)管,形成網(wǎng)絡(luò)化管理。儀器設(shè)備從購(gòu)置、使用、維護(hù)、維修到報(bào)廢,都要進(jìn)行有效的控制。加強(qiáng)儀器設(shè)備的責(zé)任落實(shí)到人,要求實(shí)驗(yàn)師有專業(yè)的技術(shù)知識(shí)、高度責(zé)任感。建立大型設(shè)備共享平臺(tái),儀器設(shè)備對(duì)外使用時(shí),采取有償使用制度,收取的費(fèi)用可用于學(xué)生開放式實(shí)驗(yàn)課題的經(jīng)費(fèi)來源[5-8]。
開放式實(shí)驗(yàn)室的管理制度需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)摸索,其最終實(shí)現(xiàn)離不開技術(shù)支持。如今,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來越多地滲透到生活的每個(gè)角落。不僅僅是開放式實(shí)驗(yàn)室,大到智慧校園(校園信息的智能化采集、運(yùn)輸、管理、控制、顯示、推送等,最終實(shí)現(xiàn)全校各部門,子系統(tǒng)信息融合,互聯(lián)互通)都以物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算為核心。基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室技術(shù),可以有效解決實(shí)驗(yàn)室管理中的信息更新滯后,人力資源不足或浪費(fèi),設(shè)備冗余,重復(fù)投入等現(xiàn)狀,也可有效實(shí)現(xiàn)開放式實(shí)驗(yàn)室需要的科學(xué)決策,完全開放,及時(shí)管控,方便快捷要求。
(1)基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),為實(shí)驗(yàn)室完全開放提供了保障,為開放式實(shí)驗(yàn)室管理制度的探索提供了技術(shù)支持。從課程實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)和開放實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)這兩個(gè)部分來進(jìn)行基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。
①物聯(lián)網(wǎng)課程實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于開放式實(shí)驗(yàn)室,課程實(shí)驗(yàn)管理即傳統(tǒng)的教學(xué)大綱要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。將其連上物聯(lián)網(wǎng)后,實(shí)驗(yàn)課老師可從教師端對(duì)該堂實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)及時(shí)間預(yù)約,并上傳實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟,學(xué)生可從學(xué)生端對(duì)老師上傳內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖1。
圖1 課程實(shí)驗(yàn)中管理
該設(shè)計(jì)功能:門禁管理可以授權(quán)學(xué)生一卡通開啟門禁;考勤匯總可以自動(dòng)生成考勤表,用于出勤人員的統(tǒng)計(jì)(代替學(xué)生上課報(bào)到);視頻管理可以實(shí)時(shí)視頻錄制備案上課過程,見圖2。
圖2 課程實(shí)驗(yàn)后管理
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于課程實(shí)驗(yàn)管理,便于管理效率的提高以及信息的智能采集。學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課中實(shí)踐、課后報(bào)告提交全程記錄,提高學(xué)習(xí)效率。儀器設(shè)備由任課老師監(jiān)管授權(quán)使用,自動(dòng)建立設(shè)備使用記錄,方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),責(zé)任落實(shí)到人,也可減少實(shí)驗(yàn)師工作量。
②物聯(lián)網(wǎng)開放實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。開放創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室開放式實(shí)驗(yàn)不可或缺的部分,也是實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)室的最終目的。圖3為物聯(lián)網(wǎng)用于開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
圖3 物聯(lián)網(wǎng)用于開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)功能:實(shí)現(xiàn)開放式實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約使用權(quán)(預(yù)約時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及地點(diǎn));授權(quán)學(xué)生一卡通[9],學(xué)生可在預(yù)約時(shí)間段享受開放實(shí)驗(yàn)室的權(quán)利,完成自主實(shí)驗(yàn)。
該設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn):設(shè)計(jì)可減輕老師負(fù)擔(dān),提高學(xué)生動(dòng)手能力;自動(dòng)建立設(shè)備使用和器件消耗情況記錄,方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析;提高開放式實(shí)驗(yàn)室的利用率,提高設(shè)備使用率,對(duì)設(shè)備臺(tái)賬管理(維修,維護(hù),報(bào)廢)提供依據(jù);視頻監(jiān)管為開放式實(shí)驗(yàn)室提供安全保障[10]。
(2)基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的設(shè)計(jì)[11]。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理,對(duì)儀器設(shè)備的使用情況進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和記錄,最終可實(shí)現(xiàn)設(shè)備儀器從購(gòu)買、使用、維修、維護(hù)、報(bào)廢整個(gè)生命周期的實(shí)時(shí)管理。
基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備管理系統(tǒng)主要包括:用戶管理、采購(gòu)流程管理、驗(yàn)收流程管理、使用過程管理、貴重設(shè)備儀器管理、維修管理、報(bào)廢管理以及供應(yīng)商管理。
①基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備用戶管理[12]。學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室管理基地(包括處長(zhǎng)、到實(shí)驗(yàn)室主任、實(shí)驗(yàn)員)人員均可進(jìn)入系統(tǒng),對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行信息查詢,管理和跟蹤。
②基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備采購(gòu)管理。負(fù)責(zé)儀器設(shè)備采購(gòu)的相關(guān)人員在物聯(lián)網(wǎng)上登記采購(gòu)項(xiàng)目、招標(biāo)信息等,使采購(gòu)過程公開透明化。
③基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備驗(yàn)收流程管理。組織驗(yàn)收后在物聯(lián)網(wǎng)上對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行注冊(cè),貼上RFID標(biāo)簽,自動(dòng)形成報(bào)表(包括儀器設(shè)備名稱、型號(hào)、數(shù)量、圖片、供應(yīng)商信息等)。
④基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備使用過程管理。通過遠(yuǎn)程在線采集儀器設(shè)備使用時(shí)間、次數(shù)、人員等信息,記錄儀器設(shè)備使用狀況,是否損壞、違章操作,是否有維修保養(yǎng)記錄等。
⑤基于物聯(lián)網(wǎng)的貴重儀器設(shè)備管理。主要針對(duì)大型貴重儀器設(shè)備進(jìn)行的對(duì)外使用率、借還記錄、授權(quán)使用、看護(hù)管理等。
在整個(gè)過程中,AS轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)型膠質(zhì)細(xì)胞,早期具備的有益功能逐漸減退或消失,反而分泌有害因子,形成膠質(zhì)化學(xué)性和機(jī)械性屏障,抑制了軸突的再生和延長(zhǎng)。Fitch等通過研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)性AS、少突膠質(zhì)細(xì)胞、脊膜細(xì)胞及小膠質(zhì)細(xì)胞等均參與了膠質(zhì)瘢痕形成,這些細(xì)胞既分泌抑制神經(jīng)元軸突生長(zhǎng)的因子,又構(gòu)成阻礙軸突再生的三維立體結(jié)構(gòu)。這些抑制因子有ephrins、蛋白多糖、semaphorins等,SCI后傷口內(nèi)存在多種不同的抑制性因子,十分不利于脊髓的軸突再生。[12]另外,反應(yīng)性AS還會(huì)產(chǎn)生大量的NO,通過對(duì)大分子的修復(fù)產(chǎn)生毒性作用,可以促使神經(jīng)元發(fā)生遲發(fā)性壞死。
⑥基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備維修管理。若儀器設(shè)備需要維修,當(dāng)時(shí)的使用負(fù)責(zé)人從申請(qǐng)維修、維修登記、維修結(jié)束均在物聯(lián)網(wǎng)登記記錄備案。
⑦基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備報(bào)廢管理。若儀器設(shè)備需要報(bào)廢,管理人員可將報(bào)廢申請(qǐng)、報(bào)廢評(píng)估、報(bào)廢注銷等信息記錄。
⑧基于物聯(lián)網(wǎng)的儀器設(shè)備供應(yīng)商管理。對(duì)供應(yīng)商合同信息、設(shè)備優(yōu)劣信息、售后服務(wù)信息進(jìn)行記錄,為學(xué)校下次采購(gòu)儀器設(shè)備提供參考。
開放性實(shí)驗(yàn)室是今后的趨勢(shì),實(shí)驗(yàn)室開放最終可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效合理使用,學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維的提高等,但是如何真正實(shí)現(xiàn)這一目的還需要一段時(shí)間的研究和探索實(shí)踐。然而,基于物聯(lián)網(wǎng)的開放式實(shí)驗(yàn)室管理,為實(shí)驗(yàn)室開放創(chuàng)造了一個(gè)非常切實(shí)、安全有效的運(yùn)行維護(hù)管理環(huán)境,是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放的一個(gè)可行方案。基于物聯(lián)網(wǎng)這一技術(shù)手段,對(duì)實(shí)驗(yàn)過程前后進(jìn)行監(jiān)控管理等遠(yuǎn)程控制。
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張歡(1988—)女江蘇揚(yáng)州碩士初級(jí)實(shí)驗(yàn)員,從事實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作及研究。
聯(lián)系電話:13776501324
E-mail:zh902620@163.com
The Open Labs Management System Design Based on Internet of things
ZHANG Huan
(Jiangsu Provincial Key Lab of Pulp and Paper Science and Technology, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)
Abstract:In order to implement the open labs management, an intelligent management terminal design for the open labs is proposed. The intelligent management terminal based on internet of things, it can work on teaching, reaching through student port and teacher port. This terminal can management the lab intergrated by authorized one-card. Functions such as door open, attendance summary, booking, class recording, score search can realized by internet of things. The open labs based on the internet of things c an improve the efficiency of the labs, and make the open labs come true.
Keywords:Internet of things; open labs; design
作者簡(jiǎn)介: