摘要： 在分析传统实验室管理现状的基础上,提出基于移动入口的开放性实验室管理模式,开发了基于微信小程序的实验室移动应用平台,促进了实验室管理信息对称的更大化。通过更多的交互功能设计,增强了实验室使用群体的粘连性,提升了实验室管理的效能,为不断探索开放实验室管理模式进行了有益的实践。
1 移动入口开放实验室管理背景
实验教学是高等院校进行人才培养和科学研究的重要环节,高等院校的实验室是进行实验教学的重要场所,是体现一所大学办学水平的重要标志,没有一流的实验室就没有一流的大学。学科体系下的实验室建设是推进学科发展的基础支撑,每所高等院校都有自己的实验室系统架构,这个架构需要不断调整、不断适应教学和科研发展的需要[1]。实验室架构的不断变革调整以适应发展需求,就本质而言是指实验管理模式的创新发展,实验室的创新发展又分为宏观层面的管理模式创新和微观层面的应用运行机制创新。
国内关于讨论宏观层面的实验室管理模式的文献很多,有学者对100所高等院校的实验室管理模式进行调查研究,以不同的职能部门管理实验室作为划分标准,主要有7种主要的管理模式,职能部门中以教务处、实验室与设备处、资产管理处3个部门管理实验室的占比最大。也有学者通过对实验室管理体系的上下级分析,把实验室的管理模式分为以课程为中心和教研室管理为主体的实验室传统管理模式，以及撤销院系对实验室的管理权,成立统一的实验室管理部门的一级管理模式,并提出了基于开放导向适度集权和分权的实验室管理模式[2]。有研究人员对新建地方高校的实验室管理模式现状进行分析,又分为校—院系—室三级管理模式、校—院系二级管理模式和学校一级管理模式[3]。宏观的实验室管理模式是依据学校的实际情况为解决某些方面的弊端而实施的顶层设计,各类型都有其难以规避的缺点(见表1)。顶层设计的实验室管理有其2面性,对这些管理模式的弊端需要清楚认识,但不能完全否定,实验室管理模式是基于各级各类学校的实际情况应运而生。宏观管理模式利弊比较显著,但力图全面从宏观层面革新实验室的管理却并不高效,宏观层面的改革是牵一发而动全身,涉及面广、可操作弱,其次也难以找到普遍适用的宏观层面的实验室管理模式。因此在各种差异性的宏观管理模式下进行微观管理创新显得更为现实。
表1 宏观层面的实验室管理模式分析
序号实验室管理模式弊 端1传统实验室管理模式分散管理的延续专业壁垒严重对推动创新型人才培养支持不足2一级管理模式难以满足不同专业的实验室的个性化建设需求不利于创新团队的形成3二级管理模式不能最大限度地实现资源共享不能跨院系共享资源不利于学生综合实践和创新能力的培养4三级管理模式重复建设现象严重设备利用率低管理封闭、各自为政5适度集权和分权管理模式多种实验室管理模式的一种综合改良缺乏具体的实施举措
实验室微观管理须要注意以下方面:在实验室运维层面,面临实验设备损坏率高、运维效率低、人员工作积极性差等困境；在实验室管理层面,面临教室管理为主到学生管理为主的转变；在实验室管理效能层面,面临缺乏有效评价和激励机制、技术手段不够先进、观念相对滞后、模式不健全。通常认为开放式实验室是促进实验室建设、解决上述问题的有效途径[6-7]。开放式实验室管理旨在发挥学生的主观能动性的基础上,让学生主动揭示所研究问题的发现、发展过程,培养学生观察思维和实验操作技能,形成知识的有意义建构和迁移[8]。加大实验室开放力度、稳定实验室师资队伍、实施信息化管理建设都是促进开放实验室建设的举措[9]。 Web2.0互联网技术为实现开放实验信息化管理提供了良好前景,具备实验室预约功能的“自动化专业预约型开放实验室管理系统”为安排实验和实验室设备管理提供信息化支持,以及针对计算机专业实验室具有自主学习系统和开放预约功能的信息化管理平台，都是以信息化促进开放实验室管理运行机制的微观创新实践。
但随着智能终端的快速普及,受众获取信息的方式发生重大变化,更倾向于从移动设备获取信息,基于传统PC桌面版建成的信息化网站系统难以满足学生对信息的获取体验需求,更多的产品和管理趋于移动化客户端或者第三方平台(如微博、微信、公众号等平台)的二次开发,尤其是借助于微信公众平台实现的官方微博、公众号实现为各单位推送信息、新闻宣传等提供了极大便利,实验室管理部门也不例外,如有的管理部门基于C/S、B/S和APP程序，构建实验室管理平台模式[10]。表2是通过以“实验室”为关键词对公众号进行检索,筛选以大学为主体注册单位的前100项结果。检索结果表明,目前建立移动入口管理的实验室数量比较少,已经建立移动入口的实验室设置的应用功能主要以信息发布为主,实现平台内容交互少,进而导致平台使用体验不够、用户粘连性弱。当然这也是受制于微信公众号平台提供的功能有限,实现深度交互的开发难度大等客观原因。
表2 基于微信平台建立的移动入口实验室功能比较
实验室公众平台业务功能模块公众平台类型同济大学实验室与设备管理处新闻推送订阅号兰州交通大学实验室管理处校园微站、互动社区、联系我们订阅号电子科技大学抗干扰实验室学院微站、维权在线、终端大赛订阅号西安交大实验室与设备处信息发布订阅号西南财经大学综合实验课程课程介绍、招新咨询订阅号北方工业大学经济管理实验中心中心介绍、功能服务、自助服务订阅号陕西师范大学现代教学技术教育部重点实验室实验室简介、会议活动、联系我们订阅号东南大学物理实验中心最新消息、实验室订阅号华东理工大学生创新实验中心We、实验室、校园生活订阅号
通过上述对实验室管理模式的发展以及现状分析,实验室管理的移动化是未来的发展趋势,基于第三方平台建立实验室的移动管理入口相较于独立开发APP程序更加经济高效。但在微信公众平台能实现的业务功能有限,实现更大化的信息对称和用户交互局限性大,因此该文提出一种基于微信小程序作为移动入口的开放性实验室管理模式。
根据式(2)可以发现为频率分量的采样点,采样频率为其中T为采样的时间长度,N为在T时间内以fs为采样频率进行采样所得的采样点,可以提前将上两式的值以正弦表和余弦表的形式存储到DSP的ROM中,在每次需要进行计算的时候将其取出即可,通过式(2)可以发现频率分量的值可以分成两部分来计算:
2 移动入口下的开放实验室管理模式
高校旨在培养具有良好理论素养和较强实践能力的创新型人才,这样的培养目标要求学校把对学生的培养不能仅局限于理论层面,而是需要为学生提供更多的机会，将理论与实践结合、革新实验室管理模式、优化实验室管理效能就成为必要举措。这也就是讨论开放实验室管理模式的逻辑起点。
实验室的管理模式发展大致可以分为3个阶段:第一阶段指所有实验室管理信息完全依赖纸张,实验室的排课、设备的运维等管理职能完全依赖记录本纸质方式进行登记管理；第二阶段指互联网技术对第一阶段的实验室管理进行补充,将实验课程安排、设备报修、实验室建设情况等业务通过信息化的平台进行整合,实现实验室的信息单向开放；第三阶段是指移动式入口应用平台对实验室管理引起的革新,这种管理模式与当下使用者(学生)对信息获取的行为方式发生重大改变紧密相关,该模式可以进一步扩大信息对称,实现信息双向开放,实验室管理信息的对称程度在一定程度上体现了实验室的管理效能。
移动入口的实验室开放管理模式本质上仍属于实验室管理模式讨论的范畴,区别在于与之前第一、二阶段的信息对称程度发生变化,信息对称程度是衡量实验室开放管理的重要指标。如图1所示,图中描述了3个阶段实验室管理与使用者双方所掌握的信息对称变化情况,3个阶段之间的连线表示实验室管理者与使用者之间的信息关联健壮性,两者信息交互方式越多、连线越粗、健壮性越强。椭圆形方块表示管理者与使用者两者之间各自掌握的信息,实验室信息主要指实验室新闻、开放时间、课程安排、项目申报等类别,使用者信息包括学生的进度信息、实验室管理建设反馈信息、设备故障报修等类别。
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图1 实验室管理者与使用者之间的信息对称程度变化
在实验室管理的第一阶段，两者之间的信息闭塞,缺乏信息沟通渠道、粘连性差。实验室管理发展的第二阶段，利用互联网技术构建的信息化实验室管理平台,为两者提供了便捷信息沟通渠道,促进了实验室管理者和使用者之间的信息对称交互,但面临信息及时性较差的问题,难以满足不断变化的用户使用模式,如使用者在实验过程中发现的问题要反馈给管理者，还需要回到计算机旁重新整理提交,不利于信息对称程度的加深。实验室管理发展的第三阶段也就是融合移动入口的实验室管理模式,该模式是前2个阶段的必要补充,本质上要求实现对实验室人、财、物、信息4要素的更优化配置,模式外延则要求为使用者提供实验室管理的移动入口,其意义在于扩大信息对称,满足不断变化的学生使用模式,加深实验开放力度。
3 基于微信小程序的实验室管理系统开发实践
移动入口的实验室管理模式实践主要基于微信小程序第三方平台进行二次开发,将实验室的相关功能整合到微信小程序平台中。
理清广泛应用的微信公众平台和微信小程序的区别是明确该实践意义所在的关键。目前高校的很多部门都建立有微信公众平台,公众平台包括服务号、订阅号、企业号3种。订阅号偏于为用户传达资讯(类似报纸杂志),认证前后都是每天只可以群发1条消息；服务号偏于服务交互,类似银行提供的查询服务,认证前后每个月可以群发4条消息；企业号用于公司内部通讯使用,需要验证身份才可以关注企业号。这3种公众平台可以提供简单的信息发布,但难以满足实验室管理需要达到更好信息对称的数据交互需求,而微信小程序则可以弥补公众平台的不足,通过简易的编程语法实现强大、高效的二次开发。微信小程序可以提供更多的功能设计需求,类似于1个独立的应用程序软件,但区别在于无须下载安装,开发成本低,1次使用后默认保留到微信记录中。
以计算机基础教学实验室为案例探索移动入口背景下的开放性实验室管理模式,以该实验室的业务需求设计原型,开发之前需要明晰实验室管理桌面平台和移动应用入口2个平台的兼容性和内容差异性。
兼容性设计原则。在使用者更乐意使用移动终端接受信息的情况下是否只需要保留移动平台入口而放弃桌面端平台,本质上2种平台之间完全兼容,两者可以完全独立存在,也可以相互依存,但坚持兼容性设计仍十分必要。
内容差异性设计原则。主要是指2种平台之间所涉及的内容功能模块是否需要保持一致。通常1个实验室包含许多的业务板块,如实验室新闻、通知公告、实验室开放信息(排课情况)、实验室项目、实验室使用手册、安全培训视频、年终数据统计等。这些业务模块针对的目标人群可划分为3类:实验室使用者(学生)、实验室工作人员、实验室管理者。这3类人群对信息化平台所需求的功能模块存在差异,管理者关注实验室设备的完好率、实验室使用的数据统计情况,实验室工作人员则会关心实验设备的报修情况、实验室项目申报、实验室开放安排等,而实验室使用者则更加关注实验室的开放信息、开放实验项目申报、实验设备和实验环境等。因此在设计移动入口的实验室应用平台的时候,更倾向于体现内容差异性,以避免冗余的业务信息而降低使用体验。
遵循兼容性和内容功能差异性设计原则,计算机基础教学实验室的信息化平台架构如图2所示,这里重点对移动入口平台部分进行阐释。针对实验室使用者(学生群体)的常用需求,在移动入口平台上包含了关于实验室的新闻、通知公告、实验开发信息查询、设备故障报修、意见反馈等模块,通过这些功能模块的设定便于3种群体人群及时掌握需要信息,扩大信息双向对称程度。
Electricity conversion is mainly achieved by the transformer rectifier. The transformer rectifier is widely used in aircraft electrical system. In order to reduce the waveform distortion and make the output DC voltage steady, the model adopts the 12-pulse rectifier circuit.
图2 基于移动入口的实验室信息系统框架
该系统的首页栏目中主要介绍实验室的基本情况、实验室建设发展情况以及实验室最新的通知新闻信息,该栏目的设定可以让更多的师生了解实验室的建设发展动态。
该系统的信息查询栏目主要涵盖实验室开放信息和开放实验项目申报2个部分。计算机基础教学实验室不仅需要满足学校基本的计算机类的专业课程,更多的在线测评考试都需要使用,可能出现实验室运维关闭情况,通过提前共享开放信息,便于学生合理安排相关的实验进度。依据每个实验室特性设定开放类的实验项目,为进一步鼓励创新人才培养提供条件。开放实验项目鼓励实验室工作人员和学生自拟课题、创新实验。实验室人员提出的课题想法通过在平台发布,将有兴趣的学生集合起来共同完成。如果学生有自己的设计创意想要实现,也可以对应找到需要实验环境支撑的实验室,找到熟悉相关领域的实验室教师共同完成创新项目,每年都有部分开放实验项目转换为创新创业项目。通过移动平台实现的信息对称,不仅让教师更容易发现有共同兴趣的学生,也提供了更多渠道让学生参与到创新实验中。
该系统的实验设备报修和实验室反馈建议栏目主要用于实验室经常会遇到计算机无法启动、网络不通、键盘鼠标损坏、软件实验环境被破坏等故障。学生在实验室通过移动入口应用平台可以及时将设备故障、软件环境故障等信息提交到管理平台,这样非常有利于提高实验室的运维效率。实验室管理者和使用者对实验室的信息(实验室管理制度、软硬件环境改善等)的认知差异性较大,实验室已执行的举措难以得到使用者的共识,常被认为是实验室管理效率低和管理制度落后的体现,而使用者的想法建议管理者又难以了解,通过实验室反馈建议功能可以将针对该实验室的反馈数据加以分析,不断促进实验室各项工作更有针对性地革新。
4 结语
米维信息认为开放实验室管理强调开放、流动、联合、竞争的建设理念，实验室开放是改革传统实验室模式的起点、基础和重点,从完全意义上讲,不仅包括了时间、内容、主题、信息4要素的同时开放,更是强调实验室以培养创新实践人才的内涵要求。比较实验室建设发展的3个阶段可以发现,信息对称程度是促进实验室的管理效能提升的关键,而基于微信小程序的实验室管理模式则是实现实验室与使用者之间的信息对称更大化的有益实践,这样的实践形式上作为改革实验室管理的一种创新举措,本质上则是为学校创新型人才培养提供更宽松、更好的实验环境支撑,但同时也应认识到关于高校众多实验室管理移动应用入口是否统一、实验室完全采用移动架构设计，还是桌面系统与移动入口管理相结合的兼容性架构设计,这些问题都需要在未来不断的实践探索中进一步梳理。
