互联网思维创新教学型实验管理平台的探索

吴庆州, 徐春燕, 王 涛

(南京理工大学 紫金学院, 江苏 南京 210023)

高校实验室按照建设功能大致分为教学型、科研型和教学科研型实验室这三种类型[1-2]。教学型实验室主要服务于学生基础课程的实验学习,是学生认识实验、了解实验、学会做实验的重要基地。教学型实验室使用频次高且相对固定[3],这两个特性给实验教学带来两个显著特点,一是教学任务重、参与学生多; 二是实验项目、仪器、场地使用给管理带来诸多挑战,增加了实验室的管理难度[4]。随着各种互联网平台的使用,如何科学规范地管理教学型实验室、提高实验教学效率[5]、实时了解仪器使用及维护情况、持续对学生进行实验室安全教育、加强实验室的开放与共享,一直是实验教学与管理人员面临的重要课题[6-7]。

1 当前实验教学管理软件的利弊

在实验教学管理系统的开发上,多数学校采用实验管理人员提出需求,外包给相应公司来完成系统开发的模式。外包设计的系统多是基于各类构架开发的各类模块,在外包完成后再去增加新模块和新功能,工作繁琐,同时还造成了其功能固化的先天不足。

一些高校实验教学与管理人员为提高实验室的利用率,已经做了很多尝试。北京理工大学范哲意等实现了基于B/S结构的开放式实验教学管理系统,探索行之有效的开放实验室的预约管理方式,为开放式实验教学管理提供有力支持[8]; 大连工业大学尹青海等通过建设实验室OA系统把相关实验室具体上课时间、开放时间、各实验室仪器设备状况等公布到办公平台,实现了互联网化[9]。类似这样的实验教学管理系统在教学与管理中取得了一定的成效,在一定程度上提高了实验室管理效率,但由于其考虑教学与科研的各方面因素,大而全且功能繁多,使用起来相对复杂。

还有些实验室管理系统是服务于设备资产的管理[10]和大型仪器管理共享平台[11],或基于实验项目服务于开放型实验[12]以及实验预约功能的实现[13]。这些系统功能相对单一,很难同时服务于实验教学与管理。另有一些早期开发的系统是基于电脑端实现的,部分预约管理功能只能通过校园网来实现,造成了一定的封闭性。

随着大屏智能手机的普及以及互联网的高速发展,这些早期的实验管理系统受到了制约与挑战。这些系统的统计结果不够全面直观,与手机交互性较差,已不能完全满足现在的实验教学。为此,我校以物理实验中心为试点,借鉴创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,探索利用互联网思维搭建开放性与共享性实验管理平台。实验中心基于问卷星搭设了几个实验管理平台,在实验教学与管理中起到了积极的作用,既提高了学生做实验的自主性，又提高了仪器设备的完好率,大大提高了学生参与度和仪器的使用效率。

2 问卷星助力实验开放、共享

问卷星是近年来被广泛使用的一种在线问卷调查系统[14],提供了强大的免费应用功能,有着良好的开放、共享的互联网基因。在实验管理中利用问卷星可以轻松实现实验信息的收集,带来高效的信息化管理; 在实验教学中利用问卷星可以轻松实现预习检测、课堂练习、实验考试等,提升实验教学信息化水平,助力实验教学翻转课堂的实现。

2.1 高效便捷的设计功能

问卷星提供了多种问卷的创建模式,可以选择现有模板进行修改,也可以快速导入文档,还可以将自己创建的模板快速共享给别人。其强大的逻辑功能和矩阵功能,可以快速实现各类信息的收集。问卷的发布通过QQ群、微信、网页等多种渠道分享发布,实时快捷,学生只要通过手机就可以完成内容填写与提交,具有良好的交互性。

2.2 强大的后台管理功能

问卷星的后台管理提供了丰富的管理功能,可以随时查看收集到的信息,并将数据自动生成各类图表,需要时可随时下载信息完整的图表,便于实验室的各类统计工作。

3 实验室管理功能的构建

在实验室管理中,每一类的信息采集均可作为一个独立的模块进行设计,体现在问卷星里即是一个问卷的设计。下文中为了叙述方便,将实现实验室管理功能的各类问卷模块称为各类平台。

3.1 无纸化签到签退平台的设计实现

在实验教学管理环节中,签到签退是培养学生科学的实验观和规范的实验操作意识的第一步,为专业实验、科研实验培养良好的习惯。

一般学校实验室内都配有仪器使用签到本,用来实现实验的签到签退[15]。在实施过程中经常会出现代签、排队等情况。而且由于教学型实验参与的学生人数多,在查询、核对时还会占用很多实验时间。通过问卷星设计的签到签退平台可以快捷地完成签到签退功能,既绿色环保又大大提高签到效率,实现良好的交互性。

在使用问卷星进行签到签退系统设计时,问卷星提供了填空、单选、多选、矩阵逻辑等工具。根据实验室的一些要求可以灵活地设置相关信息,即使在运行后也可以根据运行情况随时添加或减少相关问题,这是目前其他实验管理系统所不具备的交互性。

根据我校实验室相关规定,我们设计的签到签退平台操作界面见图1,平台主要实现了以下功能:

(1) 防作弊代签功能。微信账号一键登录有效防代签,同时便于记录仪器使用人的姓名班级学号等基础信息。实验大课的时候教师课堂上公布签到码—一个随机数字组合,要求学生短时间内填入,完成签到或签退功能,有效防止代签。

(2) 不同实验课堂的独立签到功能。当点选实验课签到的时候要求学生点选实验房间号及座位号,从而固定学生仪器座位。简单的安全提醒,提示学生检查仪器情况,完成后即可点提交,整个过程几十秒即可完成,非常便捷。

(3) 不同实验课堂的独立签退功能。当点选实验课签退时,要求学生对仪器使用过程遇到的情况进行汇报。对于影响实验测量的仪器提醒学生报修,同时再次确认仪器号,如因仪器设备出现问题更换仪器座位了，则需填入新的座位号。

(4) 实验安全教育功能。每次实验签退时,提醒学生草表签字时整理仪器桌凳,关水关电关门窗,养成良好的实验习惯。将安全教育贯穿于每一次的实验中,对提升实验室安全也有一定的帮助。

(5) 满足多类型的签到签退功能。如:开放型实验、补测重测、漏签补签等。

本平台设计时为鼓励学生按时按要求签到签退,设置了加分减分文字提醒,极大地提高了学生签到签退的积极性。

借助问卷星后台的管理统计功能,可以及时下载查看签到签退数据,也可以绑定微信号实时提醒签到签退情况。根据学生的签到签退数据生成的统计结果如图2所示,从中可以直观地看出每个班、每个实验的签到情况。

图2 实验班级、项目的签到签退统计结果

3.2 预习、重测、补测预约平台

在实验教学环节中不可避免地会有一些学生因各种原因要单独去实验室看仪器、做实验等。传统的做法是实验教师根据实验课表和学生空余时间进行人工安排,费时费力。利用问卷星可以搭建一个智能化开放式的实验预约平台,学生通过手机端轻松实现自主选择,并将预约结果第一时间微信推送给实验教师。

预约类型可根据各自高校的实验情况自主自由设定。结合我校物理实验中心的实际情况,我们设计了预习看仪器、重新测量、补做实验三个预约选项。

预习看仪器主要是改变传统的学生看书看资料的预习方法,让学生对仪器有一个直观全面的了解,使预习更加生动真实,大大提高预习成效。预习看仪器的时间可以设置得宽泛一些,借助实验室门禁和监控系统,学生只要有空便可以到实验室查看仪器。

可预约实验项目的设计采用多级下拉方式来实现。学生通过选择不同实验中心然后选择不同实验项目,便可以快速找到预约实验项目,目前该系统仅在物理实验中心试用。

在预约实验项目命名时,将实验场地放在实验简称前,便于学生知晓实验室具体位置。平台管理人员通过微信提醒,可以第一时间收到学生预约信息,并可通过微信查看预约详情,对于不合理的预约及时给予删除,便于学生查看或再次预约。

学生通过查询端查询预约结果时,未预约成功的将不显示。学生只要在预约查询入口输入姓名、学号便可查看自己的预约结果。预约时间的设置采用关联逻辑,关联预约类型,不同类型的预约有相对独立的时间节点。如选择补做实验时,会显示该实验项目具体开设时间,便于实验室和学生的时间安排。

3.3 实验仪器实时报修平台

在实验过程中仪器的损毁不可避免。物理实验中心过去的做法是口头转述,即课堂上学生汇报给任课教师,任课教师给学生安排备用仪器然后反馈给实验管理人员。有时备用仪器不够就不得不让学生两人一套仪器,很容易造成一人做一人看的现象,达不到实验教学的目的。如遇任课教师忘记及时反馈,下次课的时候该仪器仍然无法使用,则学生及其他任课教师都会抱怨,给实验仪器维护管理造成被动。

针对这样的问题我们借助问卷星设计了仪器实时报修平台,为鼓励学生快速准确地报修,同时因仪器故障等原因造成学生测量较慢或者测量结果不准确,我们会对学生的每一次报修给予当次实验成绩的适当加分。学生在仪器报修平台上,只需要选填相应的仪器号,并简述故障现象,即可完成实验报修,非常简洁方便。

经过一年多的试用,我们发现学生报修的仪器故障很多都是小问题,且多数都是可以当场快速维修解决的,基本不会耽误学生的正常实验,将故障隐患及时消除也提高了仪器使用效率和仪器的完好率。

4 结语

在问卷星设计问卷选择模板时输入本设计系统代码,就可以将我们设计的平台复制到自己的账户下,稍作修改即可使用。我们设计的三个平台代码分别是:ID:25803207; ID:26757178; ID: 26922351。

基于免费的互联网平台,利用其开放共享的特点构建的实验室管理系统具有模块化、便捷性等优势,节约了教师和学生的宝贵时间,提高了实验教学与管理的效率。根据各实验室不同特点,利用该平台还可以轻松搭建不同的新平台,轻松实现模块化的管理,更好地服务实验教学。