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实验室智能管理改革的基本内容与举措

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实验室智能管理改革的基本内容与举措范文

0简介

随着教育改革的深入和素质教育的全面推进，高校实验室作为实验教学、科研、生产性实验和技术开发的重要基地，在创新应用型人才培养过程中发挥着重要作用。

目前，资源密集型实验中心模式已成为高校实验室发展的必然趋势和模式。“资源共享”、“开放实验室”和“创新实验”已成为高校实验室建设和发展的重要目标。仪器设备和实验室的集中管理，充分发挥其应有的功能，对高校实验室领导和管理人员提出了更高的要求。有必要创新实验室管理理念和管理模式，以满足[1-4]大学教学、科研和对外服务的需要。

1高校实验室开放管理趋势

1.1实验室管理面临的困难

(1)不能满足学生实验实践的需要。随着高校各学科普遍重视实验课程体系的建设，实验课程和项目的数量显著增加，尤其是综合设计实验的内容显著增加，学生数量增加，相应的实验室场地、仪器设备数量、实验教师的管理和调配，以及传统实验室管理模式的使用，必然会给实验室管理者带来更繁重的任务，容易导致管理混乱，也会影响实验教学质量。

(2)不能满足学生素质教学的需要。高等教育要求学生加强素质教育，重视学生创新思维和创新能力的培养，学生课外科技创新活动和创新项目层出不穷。个性化教育和研究性学习是当今高等教育教学改革的主流。在探索多元化实验培训新模式的过程中，开放实验室仍然遵循传统的管理模式。实验室管理需要大量的人力和物力，容易出现管理混乱和低效。

(3)实验教学改革的科学评价无法进行。开放实验室的仪器设备、实验学生、实验教师和实验项目等因素复杂多变。传统的手工管理和统计模式不能及时、合理地对实验教学改革进行客观评价，也不能为实验教学改革提供合理的指导。

(4)传统的实验室管理模式难以适应高校科技创新。随着高校科研项目的数量和经费逐年增加，随着重点实验室的建立和大型、特大型仪器设备进入实验室，作为高校科研主力军的研究生和博士生，需要长期在实验室工作，需要开放实验室，共享资源。传统的实验室管理模式已不能满足这一需求，[5-9]。

1.2教学和科研对实验室管理提出了更高的要求

在科学技术发展和社会需求的推动下，材料科学与其他学科的交叉不断扩大，涉及材料的边缘学科不断涌现。目前，材料的应用已经渗透到生活、医学、电子、信息、能源、环境、航空空航空航天等前沿领域。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确将新材料列入中国七大战略性新兴产业。

材料科学与工程学院起源于1954年由著名纤维科学家和教育工作者，如钱宝军教授和方白蓉教授创立的新中国第一个“化学纤维”专业。材料科学与工程研究所成立于1994年。2000年，“材料科学”获得上海十大“重中之重”学科。2001年，“材料科学”被评为国家重点学科。2008年，“材料加工工程”被批准为上海市重点学科。目前，在“材料科学与工程”、“材料科学”、“材料物理化学”、“材料加工工程”、“纳米纤维与杂化材料”、“材料智能系统(工程)”、“仿生材料”和“高分子化学与物理”方面有博士项目和相应的硕士项目。学院还拥有6个国家、省部级实验室和研究基地，即“纤维材料改性国家重点实验室”、“教育部高性能纤维及制品重点实验室(乙级)”和“教育部先进玻璃制造技术工程研究中心”。

材料科学与工程学院教学实验中心成立于1998年，是全国首批建立实验中心的大学之一。2000年，中心建立了大型设备共享平台，从“211工程”建设、重点学科等资金中购买大型设备。三年来，实验教学中心投资5000多万元，其中211(三期)投资1500万元，国家纤维重点实验室等学科基地投资近2500万元，重点学科建设投资约650万元。实验教学专项资金投入580万元。目前，实验教学中心总面积6000多平方米，各类仪器设备3457套，总价值6000多万元。

针对新形势、新问题，从材料学院教学实验中心(仪器设备公共服务平台)开放管理中存在的矛盾和问题出发，结合实验室开放积累的经验和方法，以全新的实验室管理理念自主设计了一套“实验室智能管理系统”，是实验室开放管理的重要工具。基于该管理体系，建立了实验室开放的新模式。

2实验室管理改革的基本内容和具体措施

2.1 .建立教学与科研相结合的综合公共服务平台

面对材料科学与工程学科新的发展形势，实验中心抓住机遇，根据学校主导学科的专业特点，进一步深化实验教学改革，整合学院本科和研究生教学平台及国家、省部级学科科研基地，形成综合开放实验综合公共服务平台(实验教学中心)。实验中心统筹“211工程”、重点实验室、重点学科等学科实验室的建设资金以及各种实验教学投资资金，统筹规划、资源配置、合理布局。提高资本投资效益，提高仪器设备利用率。坚持“教学与科研互利”的原则，以学科建设为先导，人才培养和科技创新为主线，管理与服务相结合。实验中心的管理核心是为教学和科研服务，使学生、教师和科研人员成为实验室真正的主人。制定实验室的短期、中期和长期计划，使公共资源公开、透明、科学、合理、高效、负责和面向服务。

2.2实施24小时开放管理模式

2008年，实验中心通过校企合作，与上海万鑫计算机信息技术有限公司专业技术团队合作，自主开发了一套“实验室智能管理系统”，创造性地建立了高校实验室管理的新模式。

“实验室智能管理系统”(图1)是一个集信息、过程和系统控制于一体的管理平台。通过门禁卡、电源控制器、视频监控、中央服务器等硬件，以及独立设计的“实验室开放”软件、“实验教学管理”软件和“数据统计与分析”软件等几十个子系统，结合中央网站，对实验室的每一个具体业务流程以及实验现场的“人、事、物”进行实时控制。通过实验室全空与仪器设备终端控制模式之间的全业务智能过程控制，保证了与校级管理平台交互的仪器设备使用数据的真实性。通过“两头兼顾，中间控制”的管理模式，预约、授权、刷卡、远程电源控制和视频监控，学生和教师可以在实验室管理人员不在场的情况下进出实验室24小时。

该系统不是一个简单的信息管理系统，而是一个用于实验室动态运行过程的管理系统。例如，“实验室开放预约系统”不是一个简单的在线预约和排队系统，而是一个培训前的考试(操作和安全进入等)。)为学生取得操作资格(工作许可证)的仪器设备。申请在线预约仪器设备，申请表将通过网络自动发送到导师邮箱，并得到教师和管理员的认可(可以在任何有网络的地方获得认可)；获得实验室准入资格后，学生们通过门禁刷卡进入实验室。同时，智能识别终端和电源控制器相连，接通预留仪器的电源(实验室内其他仪器无电源)。整个业务是自动和程序化连接的。只要学生或教师合格，他们就可以在保留期内24小时内进出实验室，无需管理员在场。“实验室智能管理系统”目前有数十个子系统和数千个功能模块，可以控制各种事物，这些子系统可以相互关联，产生“1 +1 >2”的效果。本系统是集先进的实验室管理理念、网络技术、计算机技术、电子技术、智能卡技术、安全技术等为一体的智能化、流程化、系统化的高科技管理系统和管理平台[10-14。

2.3创新实验教学方法

充分利用自主开发的“实验室智能管理系统”和网络信息平台(中心网站)，作为实验教学的辅助手段，为学生提供更加自主的学习空。中心将实验教学大纲、实验项目、实验讲义和题库放在中心网站上，使学生可以在实验前后随时查询，作为预习和复习资料，特别有助于初中生提前了解整个专业实验课程体系。

依托“实验室智能管理系统”中的课程安排和选课子系统，实验课程中实验项目的学生可以在学术事务办公室规定的时间内自由选择时间。该系统还包括操作过程的视频在线观看、课堂讲稿和试题的下载，用作实验预习工作的评估。学生出勤和平时成绩(每个实验7个项目)通过系统统计完成，使学生实验平时成绩统计更加规范合理。

采用先进的实验教学方法，实验教学体系进行了重大改革，建立了更适合大材料学科发展的“一、二、三级”实验课程体系(见图2)，实施分层多模块实验教学。“三级七模块”实验教学体系的设计遵循“由浅入深，强调交叉，强调综合能力培养，鼓励创新”的原则，坚持“一个核心，四个结合”:核心是培养学生的实践能力、工程能力和创新能力，理论教学与实验教学、实验教学与工程实践、实验教学与科研、课堂实验与课外科技活动相结合，[15]。

2.4实验室实施智能管理

依托“智能实验室管理系统”，实验室全天24小时开放。学生可以在预约期内通过在线预约实验室或仪器设备自由进出实验室，促进了学生的个性化发展，为培养学生素质提供了强有力的手段。

(1)增强学生的自主学习能力。该中心将尽力安排学生申请实验班未完成的实验或他们想再做的实验。特别是对于应届毕业生和研究生，该中心开放实验室24小时，给学生更多的时间和实验时间空，大大减轻了学生找工作的压力，并确保论文和工作都不会丢失。

(2)提高学生的科技创新能力。实验室开放24小时，充分保证了一、二年级学生的创新实验。由于低年级学生的课程压力很大，他们大部分时间不得不学习课程，没有时间做实验。近年来，学生利用实验中心开设的实验室完成了40多个国家级、70多个上海级和100多个大学级创新实验项目，促进了大学生创新能力和创新思维的培养。

(3)探索“B+X”实验的新模式。在已实施多年的“三级七模块”实验新模式的基础上，进一步深化以学生为中心的开放式实验教学模式，探索“B +X”实验新模式的实施。“B+X”实验的新模式有两层含义。(1)专业实验课程体系中的实验分为两部分:必修实验(B)和选修实验(X)。学科经典基础实验保留为必修实验(学分评估部分)，学科前沿的创新实验增加为选修实验(无评估)，减轻了学生考试的压力，激发了学生实验的积极性，拓展了学生学科实验的知识和技能。(2)基础实验(实验课程体系中的实验)+X特征实验。

特色实验可以是学生课外科技活动、项目创新实验或尖端仪器的训练。东华大学材料学院约20%的毕业生出国深造。这部分“准研究型”学生非常喜欢尖端科学技术、先进的测试方法和手段。特色实验可以发掘学生的潜能，激发学生的创新思维和能力。在特色实验中，学生可以根据自己的兴趣找到有主题的导师，也可以根据导师设定的主题自由选择。

特别是在专业实验课程体系中，扫描电子显微镜、x光衍射仪、拉曼红外光谱仪等极少接触的超大贵重仪器的技能训练受到学生的欢迎。本科生可以接受和研究生一样的培训。掌握这些技能后，他们可以独立操作这些仪器。

2.5创新实验室管理模式，促进科技创新

依托智能实验室管理系统新的开放平台有利于学科发展，科研项目进展迅速:实验室开放24小时，让研究生和博士生在中心花更多时间利用仪器设备进行科研，加快科研项目的研究速度，也加快研究生的培养速度。隐含的社会利益是不言而喻的。目前，该中心增加了对来自其他学院和社会的学生的开放，以便更多的学生和研究人员能够从中受益。

2.6深化教学科研合作，培养拔尖创新人才

依托智能实验室管理系统新的开放平台，推进实验教学改革，将各方投入的仪器设备应用到本科教学中，增加新的实验，改革实验教学体系和模式，使本科生在学科方向上更多地接触到先进的仪器设备和相关实验。通过加大实验室开放力度，支持本科生创新实验和科研，缓解了学生扩招导致的实验教学资源短缺。

(1)依托重大科研成果，加强创新实验培训。以高水平的科研推动实验教学内容、方法和手段的改革和更新，及时将最新的科研成果浓缩、整理和补充到全面创新的实验教学环节中，不断丰富实验教学内容、方法和手段，努力做到研究(科研)与教学(教学)相结合。在大规模创新实验培训中，鼓励学科带头人等高层次科研人员担任负责任的教授，与实验人员一起指导学生，让所有学生都有机会直接接受高层次科研人员的指导。

(2)全面开放的科研基地。向学生开放全院重点实验室等研究基地，进一步支持本科生参与科研活动，使学生能够根据自己的兴趣爱好提前设定课题，争取各级大学生创新实验项目的支持；鼓励所有学生尽早进入实验室和科研团队进行科研训练，培养他们的科研兴趣，提高他们的科研创新和应用能力。

(3)设置精细实验。将近几年购买的20多种昂贵仪器和大型设备直接引入专业实验课程体系，将总值超过100万的3台热分析仪放入一级实验(材料科学)和二级实验(聚合物和复合材料物理化学实验)。价值70多万元的固体紫外光谱仪和价值30多万元的紫外光谱仪已投入一级实验(材料科学)和三级实验(无机非金属大型综合设计实验)。

在3大大型综合设计实验(3门实验课程和25个实验项目)中，将投资更多学科购买的重大科研项目设备，如获得国家科技进步二等奖的“碳纤维纺丝”和“高强高模聚乙烯纺丝”项目中使用的大型设备，使学生了解和掌握学科前沿的尖端加工设备、加工技术、测试仪器和测试技术。

2.7提高专职实验室的战斗力

通过智能实验室管理系统，强化培训体系，提高实验用户自主使用仪器设备的权利，减少实验室管理人员的低层次重复性工作，减少工作量，解放生产力，将实验室管理人员从“看门人”转变为“服务员”，从操作人员转变为培训师，有更多的时间维护仪器设备，开发仪器新功能；有更多的时间去学习和研究。通过校际交流和考察，我们可以拓展工作视野，规范、固定和规范业务和管理知识的学习，定期开展培训、讲座和研讨会，从而增强管理者的学习能力，及时更新知识，提高自身素质，努力营造学习型管理团队和氛围。提高实验室人员的岗位技能和职责，增强整个实验中心的战斗力。

2.8创新实验室管理模式

依托实验室智能管理系统，建立新的实验室管理系统和工作流程，整合各种实验室资源，为实验中心的科学决策和管理提供更多信息和手段，提高工作效率和管理水平。依靠系统的在线预约、刷卡开门、电流检测等智能手段，可以自动记录每个仪器设备，通过视频监控可以掌握实验室安全、仪器设备使用安全等基本实验室信息。不时的在线信息可以为设备采购、管理员和指导教师的工作量评估以及资源分配决策提供准确的依据。

3实际结果

经过4年多的建设和实践，“实验室智能管理系统”创造了一种新的实验室管理模式，取得了显著的成效。

3.1 .构建教学与科研相结合的综合公共服务平台

中心依托“实验室智能管理系统”，更好地管理和协调教学科研一体化公共服务平台，进一步充分利用科研资源，进一步深化教学科研合作，为培养拔尖创新人才创造更好的环境。该中心依靠该系统，实验室自动运行24小时。100%的仪器设备将在网上预约，通过每月定期岗前培训、安全进入、预约和刷卡开门，实现24小时开放，让学生真正成为实验室的主人。仪器设备的使用效率大大提高，各种仪器设备在非工作时间都有预留和开放。2012年机器小时统计数据显示，非工作时间使用的机器小时数占使用的机器小时总数的53%。管理成本大大降低，管理水平得到有效提高。

3.2教学改革的重大成就

依托实验室管理体系，配置公共资源，保证了实验教学改革的顺利实施。在学生人数增加4倍、实验课程数量增加近2倍、实验内涵扩大的情况下，学生有更多的实验时间和动手机会，实验创新能力得到提高。

依托实验室管理系统，增加了学生和教师进入实验室使用仪器设备的时间，加快了科研进程，促进了学科发展。这所大学的研究生人数逐年稳步增长。到2012年，将有180名研究生入学，42名博士生入学。研究生入学人数大于本科生，确保学院成为真正的研究型大学。

3.3人才培养质量明显提高

五年来，国家批准项目40多个，上海批准项目70多个，学校批准项目100多个。申请20项发明专利；两人获得了2010年第四届上海大学化学实验竞赛二等奖。一人获得了2009年上海大学生创造发明的“科技创新杯”二等奖。其中两人在第三届上海大学化学实验竞赛中获得一等奖。本科生发表了48篇论文，其中19篇作为第一作者发表。作为第一作者出版的一名学生被列入《环境影响评价》。一些学生作为第一、第二和第三作者发表在国际期刊Cryst上。英格。通信(中频:4.006)、ACS纳米(中频:9.855)和化学。社区。(国际单项体育联合会:5.787)。毕业生就业竞争力显著提高，本科生平均就业率达到98%，研究生就业率保持在100%。

3.4施工结果

创新的实验室管理模式为科技创新提供了良好的实验环境和人性化的工作。2008年以来，该学科承担国家重大基础理论研究项目、国家重大工程项目和国防研究项目的能力进一步提高，科研项目400多个，总经费2.78亿元，年均6950万元。其中，国家“973”项目9个，科技部国家“863”项目7个，国家优秀青年基金项目2个，国家重大项目6个，国家科技支撑项目6个，国家自然科学基金项目52个。发表SCI收录论文250篇，其中影响因子大于4的论文18篇；国家授权专利243项，其中56项为国家发明专利。取得了一系列创新成果，共有14项国家级、省级和部级科技进步奖，其中包括2项国家二级科技进步奖。2012年，教学实验中心通过验收，被教育部批准为“十二五”国家100个示范中心建设单位之一。实验中心创新管理模式获得东华大学2011年教学成果一等奖，并在全校推广。建议申报上海市教学成果奖一等奖。截至2013年12月，包括上海交通大学、复旦大学等在内的150多所大学进行了访问和学习，并在复旦大学、华东师范大学、华东理工大学等70多所学校得到推广和使用。

4结论

建设“实验室智能管理系统”，创新高校实验室管理模式和手段，建立高校实验室开放运行新模式，提高实验室整体管理水平，加强实验室开放利用，提高公共资源利用效益；推进本科实验教学改革；它促进了学科的发展和科学研究的水平。可为高校实验室的管理和建设提供借鉴和参考。

参考:

[1]柴玉。大学生自主管理开放创新实验室模式[。实验室研究与探索，2012，31( 1): 82-85。

柴玉。《大学生自主管理开放创新实验室模式》，[。实验室研究与探索，2012，31( 1) : 82-85。

[2]左郭超，董万贵，郭蕊，等。高校教学实验室管理模式分析[。大理学院学报，2012，11( 4): 91-93。

左郭超，董万贵，郭蕊，等。高校实验室管理模式分析[。大连大学学报，2012，11( 4) : 91-93。

[3]侯亚斌、龚德龙、丁颖。《高校重点实验室建设与管理模式的创新与实践》，实验科学，2012，15( 1): 150-151。

侯亚斌、龚德龙、丁颖。[大学重点实验室建设与管理模式的创新与实践。《实验室科学》，2012，15 ( 1) : 150-151。