基于信息化平台的高校化学实验室管理研究

蔡姝崴(海军勤务学院基础部，天津 300450)

0 引言

高校实验室是有效开展实践教学和科学研究的重要保障，实验室的管理水平则对教学和科研工作的质量起着重要的作用[1]。在众多实验室中，化学类实验室贮存了许多易制毒、易燃易爆的试剂，如若监管不到位势必会造成严重的后果。因此，在信息化高速发展的今天，利用先进的网络技术，构建基于信息化平台建设的化学实验室管理系统是十分必要的，不仅可以提高管理效率从而减轻实验室管理人员的工作负担，还可以有效地服务于教学工作，提高教学质量[2]。本文以高校化学实验室为例，对其信息化管理平台建设及相关问题展开讨论，旨在整合资源，建立共享、高效的化学实验室信息化管理和服务平台。

1 高校化学实验室建设现状分析

1.1 人工管理任务重，工作效率低

传统的人工管理模式适合于小型实验室，近年来，随着高校的深入转型发展，实验室的建设规模也越来越大，人工管理模式的弊端也逐渐显露出来：化学实验室每年都会统计各种数据，比如试剂、玻璃仪器的购买需求、工作量统计等，这些数据又会分别上报给不同的部门，而不同的部门所需数据有一定的交叉性，导致管理人员的重复和超负荷工作[3]；在实验室仪器使用方面，为了了解仪器使用后的状态，及时维修，通常采用纸质本记录相关信息，如：使用者、使用时间、使用后的状态等，还需要管理人员及时进行核实，如果出现忘填、字迹潦草等问题，无疑加重了管理人员后期核实的困难，而且纸质文档还需要专门的柜子进行保管，不利于信息的快速查找[4]；传统排课方式依靠排课人员根据学生理论课的排课情况及实验室的情况手动安排，虽然避免了理论课与实验课产生冲突，但无法避免基础课实验与专业实验课的时间发生冲突，而且需要花费较长时间反复核对，加重工作负担。通过人工记录数据，不仅耗时耗力，而且容易出现疏漏，不利于数据的查询与调研，也不利于科学的数据统计与分析，从而影响教学和科研工作的高效进行[5]。

1.2 设备共享困难，资源利用率低

高校是由不同的学科门类组成的，虽然不同的学科之间有着不同的知识体系，但是各个学科不是孤立存在的，它们之间相互渗透，又有着一定的交叉融合。以有机化学实验为例，不仅化学专业的学生会进行有机实验操作，生物专业、农学专业、环境专业的相关学生也会进行有机实验，而有机实验室一般由化学学院进行管理，传统的管理模式不容易让其他学院的老师了解实验室具体的仪器、设备情况，以及可开展的实验内容[6-7]。这种由于信息不畅通导致的设备共享困难会极大地降低教学效率。

目前，随着“双一流”建设的深入推进，部分学科为了提升自己专业的竞争力，在实验室管理上采用“自管理”模式，比如实验室资源只对自己专业开放，这就导致了其他专业会购买相似仪器设备[8]，降低了资源的利用率。虽然不同的实验室由不同的部门管理，但是仪器、设备是属于学校的固定资产，从提高资源利用率的角度，学校有责任对实验室资源进行统筹规划，以避免重复购买造成经费上的极大浪费。

1.3 存在安全隐患，监督管理难度大

2015年12月，北京某高校的化学实验室发生爆炸火灾事故，一名做实验的博士后当场死亡；2016年9月，上海某大学实验室发生爆炸，两名学生受重伤，一名学生受轻微擦伤；2018年12月，北京某高校实验室发生爆炸，三名学生死亡。这些事故暴露出高校实验室存在极大的安全隐患，相关管理人员安全意识薄弱。虽然高校每年都会进行实验室安全大检查，但往往流于形式，检查前会提前告知各个学院，因此检查时药品摆放整齐，存放有序，检查后恢复原样—插排依旧超负荷工作、浪费水电现象依然严重，这些现象暴露出相关整改措施不到位，缺少“回头看”的闭环管理。这种人工检查的方式，不利于对相关问题进行有效地收集与汇总，难以通过大数据分析进行风险评估，相关安全隐患难以彻底解决。

2 高校化学实验室信息化建设的意义

2.1 为高校实验室的宏观管理和科学决策提供依据

通过实验室的信息化建设，相关实验室之间的数据可以实现线上的互通共享，避免实验人员线下沟通交流的不便，从而实现实验室资源的精细化管理。高校实验室的主管部门通过该系统也可以全面及时地掌握各个实验室的最新动态，加强对实验室的监督与管理，合理配置实验室资源，同时在大数据分析的基础上进行统筹安排和科学决策[9]。

2.2 减轻实验室管理人员工作负担，提升办公效率

高校实验室的管理人员不仅要管理实验室，还要承担一定的科研任务，工作压力较大。通过信息化平台的建设，免去了管理人员重复核对数据、填报表格的工作负担，所有统计数据都可以通过信息化平台客观详实地反映出来，实现动态更新，并且可以快速完成报表的整理与导出，提升工作效率和工作质量，极大地降低人员成本，有效地提升了办公效率。

2.3 促进设备共享，提升资源利用率

建立信息化平台，可以让其他部门的师生及时知悉仪器设备的使用情况，有效地进行信息共享。对于学生而言，通过实验室信息化平台，可以预约实验仪器的使用时间，强化实验基本技能，锻炼动手实践能力；对于老师而言，可以知悉本校其他实验室是否有自己需要的仪器设备，线上预约使用，从而避免重复购买，浪费科研经费。师生、学校监管部门都可以通过信息化平台查询实验室排课情况，教学督导可以通过线上课表自主选择听查课时间，节约了人力成本。

2.4 促进实验室安全问题动态监管，形成危险防范体系

高校化学实验室因危险品种类多，存在易燃易爆试剂而成为事故频发的地点。以往主要依靠实验人员依据自身经验的积累对可能出现的安全问题提出预判，但是一个实验室往往进行多组化学反应，每个人虽然知晓自己实验的安全注意事项，但是对其他人的实验可能出现的安全问题并不知晓，这样就很容易引发事故。建立实验室信息化平台，将实验室所用危险品数据、实验室面积数据、仪器设备功率数据、实验流程数据等录入系统，依据大数据分析，系统通过对相关数据进行动态分析与预判，可以准确地判断实验室的潜在安全隐患及隐患发生的概率和发生险情时的处置方法，这样实验室的每位成员对潜在安全隐患有了一定的认识，实现了科学的风险控制和防范，避免酿成安全事故造成人员伤亡[10]。

3 高校化学实验室信息化建设的思路与方案

随着教育信息化的不断深入，运用信息化手段服务实验教学、科研与管理已成为高校实验室改革发展的必然趋势[11]。针对上述现状，本文提出化学实验室信息化管理平台建设的一种构想，该平台主要包括教学管理模块、资产管理模块、安全管理模块三个方面，以期解决现实中遇到的问题。实验室信息化平台设计框架如图1所示。

图1 实验室信息化平台设计框架

3.1 教学管理模块

教学管理模块包括实验室基本信息、实验室预约、课表公示、工作量统计和实验考核评价五个子模块。教学管理模块前台功能流程图如图2所示。

图2 教学管理模块前台功能流程图

化学实验室下设无机实验室、有机实验室、分析实验室、物理化学实验室和高分子化学与物理等具体科室，实验室基本信息子模块就包括上述实验室的简介、可开展的实验项目、主要仪器设备等基本信息，方便师生浏览。同时，该部分还具有实时动态更新的功能，随着新建实验室的使用，可以手动添加实验室相关信息。

实验室预约子模块是与全校课表实时对接的，教师可以根据实际情况线上申请实验室的使用时间，完成调课，申请成功后课表会自动更新，相关信息会发送到任课教师和学生的手机上。这种方式改变了传统的由教师向教务处提出调课需求，教务处人工调课的时间损耗，极大地提高了工作效率。另外，本科生可以通过线上预约实验室场地，在老师发布的实验项目中，完成一些校级或国家级创新实验项目，由于这些实验项目为创新性实验，并非课程中规定的必做实验，所以学生需完成预习任务待考核合格后方可进入实验室进行实验，最后由教师对学生的实验结果给予评价，相关信息可以作为学生日后综合评价的依据，从而激发学生的实践热情和创新能力。

工作量统计子模块只对相关管理人员和任课教师开放，任课教师线上核对工作量，确认无误后即可形成数据表，教务部门根据确认的信息发放课时费，避免了线下签名确认的麻烦。

本学期实验课结束后，教师会在网上给出学生的学期评价，学生也可以通过实验考核评价子模块提出对实验室建设的意见建议，从而促进实验室的动态良好发展。

3.2 固定资产管理模块

固定资产管理模块包括试剂管理、玻璃仪器管理和大型仪器设备管理三个子模块。固定资产管理模块使用流程图如图3所示。

图3 固定资产管理模块使用流程图

试剂管理子模块包含试剂采购申请、信息查询、领用登记、库存实时更新和存放安全提示等功能。当实验需要某种试剂时，比如氢氧化钠，教师可以通过试剂中文名、英文名、结构式或CAS号进入系统查询该药品的存放位置，若试剂量不足，则可线上提出采购申请，相关采购进度、发票信息会实时更新在平台上，整个过程完全透明、公开。对于一些危险品试剂，如甲苯等易制毒化学品，在入库登记时，平台会自动提示该试剂的风险以及存储方法，避免了人工查询的麻烦。

玻璃仪器管理子模块包含领用申请、损坏登记和库存实时更新功能。学生可以在该平台根据实验项目进行玻璃仪器的申请领用，学期结束后再归还仪器，若有破损则按原价的三分之一进行赔偿。当库存不足时，系统会提醒实验室管理人员及时购买相应仪器。

大型仪器设备管理子模块，学生可以线上申请使用这些设备，但是由于此类仪器设备一般比较贵重，操作步骤比较复杂，学生需要先观看仪器操作使用视频，待考核合格后，方可使用，如有必要还可让管理人员在旁协作指导，从而提高仪器的使用寿命，避免因为操作不当造成不必要的损失[12]。

3.3 安全管理模块

安全管理模块包括安全教育与考核、废弃物处理、安全检查通报三个子模块。安全管理模块流程图如图4所示。

图4 安全管理模块流程图

安全教育与考核子模块进行线上化学实验室安全常识的测试，考试合格的师生方可进入实验室进行实验，这是为了提高实验人员的安全意识，避免出现安全事故；废弃物处理子模块通过线上提出废弃物处理申请，由学校审核处集中处理，避免乱扔乱放，保证实验室的安全；安全检查通报子模块通过对实验室进行实时监控，将问题设备、违规操作人员等信息进行线上通报。

4 结语

信息化实验室管理系统在国外已经发展的较为成熟，目前，随着我国信息技术的快速发展，信息化技术在教学领域中的应用也越来越普及，高校实验室信息化平台建设就是信息技术在教学中应用的实例，这种管理模式能够有效地解决高校实验室目前存在的大部分问题，如：管理人员工作负担重、仪器设备利用率低、安全事故频发等。信息化实验室管理系统不仅促进了高校实验室的规范化管理，也整合了实验室教学资源，充分发挥了实验室的功能，提高了实验室的综合效益。