安全工程實(shí)驗室信息化平臺創(chuàng )建思考論文
摘要：本文主要介紹了北京科技大學(xué)安全工程的實(shí)驗室信息化平臺建設的三大模塊：硬件基礎的建設、軟件基礎的建設、實(shí)驗室管理系統。這三大模塊可以克服傳統的實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中實(shí)驗設備不能充分利用、信息資源不能有效共享、疑難問(wèn)題不能及時(shí)解決、學(xué)習興趣不能充分調動(dòng)的弊端。該平臺目前正處于提高發(fā)展階段，還需要進(jìn)行不斷完善和改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：安全工程；實(shí)驗教學(xué)；信息化平臺
一、引言
安全工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗教學(xué)主要分為理論教學(xué)和實(shí)驗教學(xué)兩個(gè)部分，目前傳統的實(shí)驗教學(xué)模式大都是以老師為主體，導致學(xué)生缺乏自主性。傳統的實(shí)驗教學(xué)模式存在三個(gè)弊端：①大部分的實(shí)驗是驗證性實(shí)驗，不利于培養學(xué)生的創(chuàng )新性思維；②問(wèn)題不能及時(shí)地向老師反饋，導致學(xué)習效率不高；③實(shí)驗設備使用率低。北京科技大學(xué)安全系針對傳統教學(xué)弊端不斷改進(jìn)教學(xué)模式，當前開(kāi)展的安全工程實(shí)驗室信息化平臺建設就是安全系實(shí)驗教學(xué)的一大成果。此平臺克服了傳統的實(shí)驗教學(xué)問(wèn)題，學(xué)生可以預約創(chuàng )新項目實(shí)驗、在線(xiàn)交流學(xué)習問(wèn)題，提高了學(xué)習興趣和效率。
二、安全工程實(shí)驗室信息化平臺內涵
安全工程實(shí)驗室信息化平臺是指：以安全工程專(zhuān)業(yè)為根本，在現代先進(jìn)管理理念的指導下，依托信息技術(shù)，融合實(shí)驗各要素（實(shí)驗者、實(shí)驗設備、實(shí)驗環(huán)境），從而提高試驗資源的利用率和教學(xué)科研效率的平臺[1，2]。簡(jiǎn)單地講實(shí)驗室的信息化平臺就是將各種相關(guān)要素搬到互聯(lián)網(wǎng)上，利用網(wǎng)絡(luò )的便捷性提高學(xué)生的學(xué)習興趣和效率、實(shí)驗室的管理效率。信息化的核心是信息資源的開(kāi)發(fā)管理和有效利用，實(shí)驗教學(xué)的信息化建設和網(wǎng)絡(luò )化管理不是靠簡(jiǎn)單的基礎設施建設和技術(shù)產(chǎn)品的堆積就能實(shí)現的[3，4]。因此，信息化建設要軟硬兼備，既重視硬件的管理使用又要開(kāi)發(fā)利用軟件資源。信息化建設要面向實(shí)際應用，正如實(shí)踐是驗證真理的唯一標準一樣，只有不斷地被應用才能了解存在的缺陷，才能使信息化建設具有可持續發(fā)展的動(dòng)力，才能促進(jìn)信息化建設的規范管理、保持系統內部數據的及時(shí)更新。
三、實(shí)驗室信息化平臺建設
實(shí)驗教學(xué)中心以實(shí)驗課教學(xué)為核心，實(shí)驗課教學(xué)和實(shí)驗室管理一體化。應當把實(shí)驗教學(xué)信息化與實(shí)驗課教學(xué)流程和實(shí)驗室管理流程緊密地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)整體，才能真正實(shí)現信息化。我校安全工程實(shí)驗室信息化平臺建設包括3方面內容：硬件基礎的建設、軟件基礎的建設、實(shí)驗室管理系統。
1.硬件基礎的建設。實(shí)驗室的硬件系統包括實(shí)驗設備和網(wǎng)絡(luò )通信系統兩大部分。我校安全工程的方向是礦山安全，所以開(kāi)設的大部分實(shí)驗都是與礦山相關(guān)的，如安全人機實(shí)驗、旋風(fēng)除塵實(shí)驗、粉塵分散度實(shí)驗、通風(fēng)機性能試驗、煤自然發(fā)火程序升溫實(shí)驗、煤的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)測定實(shí)驗、礦用避險空間內人體二氧化碳代謝規律實(shí)驗、20升球形爆炸測試等。實(shí)驗室的設備主要有SYP1001-2開(kāi)口閃點(diǎn)和燃點(diǎn)試驗器、粉塵發(fā)生器、除塵器、通風(fēng)機、20升球形爆炸測試系統等，為搭建實(shí)驗室信息化平臺奠定了基礎。學(xué)校的公共信息服務(wù)體系為信息化提供了必要的基礎和條件：它可以將中心的辦公室及實(shí)驗室接入校園網(wǎng)；可以提供基于校園網(wǎng)的WWW服務(wù)、電子郵件服務(wù)、FTP服務(wù)、VPN服務(wù)；提供辦公自動(dòng)化系統、教務(wù)管理信息系統資產(chǎn)管理信息系統等。在驗室的設計中，充分融入數字化校園的設計理念，實(shí)驗中心的網(wǎng)絡(luò )化底層設計實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )寬帶百兆到實(shí)驗室、十兆到實(shí)驗裝置，并設計了強電中心對每個(gè)實(shí)驗室的強電實(shí)現遠程控制，各弱電中心可對每個(gè)實(shí)驗室進(jìn)行門(mén)禁管理、監控及答疑交流。
2.軟件基礎的建設。軟件基礎設施的建設主要是信息資源的建設，信息資源是指教學(xué)資源和學(xué)生實(shí)驗過(guò)程與實(shí)驗結果的集合體。在建設信息化平臺的過(guò)程中，為了學(xué)生方便查找相關(guān)的信息資源，我們初步構建了分類(lèi)清晰明了的建設框架。在此框架下我們可以實(shí)現教學(xué)內容、教學(xué)活動(dòng)以及各種資源的融合，同時(shí)設計了學(xué)生和教師同時(shí)登陸的界面，這樣可以充分地適應開(kāi)放式創(chuàng )新性實(shí)驗教學(xué)的信息資源建設規劃，充分地發(fā)揮更好的教學(xué)功能。軟件基礎的建設分為網(wǎng)絡(luò )資源和實(shí)驗室建設資源兩大模塊。網(wǎng)絡(luò )資源包括綜合共享信息子系統、實(shí)驗課件子系統、實(shí)驗知識拓展子系統、實(shí)驗軟件子系統4個(gè)部分，實(shí)驗室建設資源包括儀器資料庫子系統和師生互動(dòng)子系統。實(shí)驗室綜合共享信息子系統主要內容包括實(shí)驗室發(fā)展歷史、實(shí)驗室規模、實(shí)驗室可承擔的實(shí)驗項目、師資隊伍、管理模式和建設特色等。實(shí)驗課件子系統將實(shí)驗教學(xué)課件按照實(shí)驗目的、實(shí)驗原理、儀器介紹、數據結果測評、實(shí)驗反饋與實(shí)驗總結、實(shí)驗多媒體演示等幾部分進(jìn)行設計，為學(xué)生提前預習提供了有用的資料；實(shí)驗知識拓展子系統如逸聞趣事、日�，F象、工程應用等；儀器資料庫子系統包括儀器設備的介紹、運行歷史、運行環(huán)境、可能出現的故障及解決辦法、儀器設備的服務(wù)性信息；師生互動(dòng)子系統，學(xué)生可以把做實(shí)驗過(guò)程中的疑惑直接留言，留言信息可以設置公開(kāi)性；實(shí)驗軟件子系統是指常用的軟件如FLUENT、ACCESS、CAD、FLAC等，對一些特定軟件要設置權限，只有登錄此系統才能使用。
3.實(shí)驗室管理系統。我校安全工程信息化平臺的實(shí)驗室管理系統包括刷卡認證系統、創(chuàng )新性實(shí)驗系統、評價(jià)系統三大系統。
�。�1）刷卡認證系統。刷卡認證系統與學(xué)生網(wǎng)絡(luò )選課開(kāi)放管理系統的鏈接，實(shí)現了遠程預約、門(mén)禁派位、電源控制、實(shí)驗日志等一體化管理功能。學(xué)生預約實(shí)驗內容和時(shí)間，到實(shí)驗中心通過(guò)校園卡刷卡認證身份，開(kāi)啟實(shí)驗室門(mén)禁系統進(jìn)入實(shí)驗室。由于是在預約的時(shí)間內做實(shí)驗，因此可以避免實(shí)驗儀器被占用而無(wú)法做實(shí)驗情況出現。同時(shí)通過(guò)刷卡記錄老師可以查看學(xué)生的出勤率，對于未請假而沒(méi)有出勤的通過(guò)平臺給予其提醒。學(xué)生刷卡時(shí)，刷卡系統會(huì )顯示實(shí)驗名稱(chēng)、指導老師、實(shí)驗者、實(shí)驗時(shí)間、實(shí)驗臺號等信息，然后將信息傳輸給主管理系統，主管理系統接通該實(shí)驗位的電源。實(shí)驗的過(guò)程中，實(shí)驗數據、實(shí)驗現象要及時(shí)地記錄在電腦上，遇到問(wèn)題時(shí)學(xué)生可以實(shí)現教師、學(xué)生和信息化平臺三方交流。實(shí)驗結束后刷卡離開(kāi)，電源自動(dòng)切斷，在線(xiàn)生成實(shí)驗日志。
�。�2）創(chuàng )新性實(shí)驗系統。創(chuàng )新性實(shí)驗系統主要是針對學(xué)生的創(chuàng )新性想法自主實(shí)驗或者自然基金項目所需的實(shí)驗而設置的系統。在此系統下，學(xué)生需要提前提交實(shí)驗申請，寫(xiě)明欲做的實(shí)驗名稱(chēng)、實(shí)驗目的、實(shí)驗過(guò)程、實(shí)驗的指導者、實(shí)驗儀器、可能出現的實(shí)驗現象和危險性。平臺接收申請后需審核，實(shí)驗室能否承擔此實(shí)驗并評估實(shí)驗的價(jià)值，最后給出審核意見(jiàn)，審批時(shí)間不得超過(guò)一周。如果審批通過(guò)，學(xué)生就按照常規的實(shí)驗流程實(shí)驗即可，但是實(shí)驗過(guò)程中一定要嚴格遵守實(shí)驗室的規章制度，試驗結束后協(xié)同老師共同完成實(shí)驗設備的資料庫的建設；倘若審批未通過(guò)，平臺要給出具體的原因，并探索改進(jìn)的方法，盡量幫助學(xué)生實(shí)現創(chuàng )新性想法。到目前為止信息化平臺成功承擔的創(chuàng )新性實(shí)驗有浮煤自燃循環(huán)系統形成和演化規律的數值模擬、三態(tài)耦合對循環(huán)系統的控制作用的數值模擬、固態(tài)干冰材料防滅火性能實(shí)驗、固態(tài)碳酸氫鈉材料防滅火性能實(shí)驗、黃泥漿中水土比例優(yōu)化實(shí)驗和三態(tài)材料性能優(yōu)化實(shí)驗等，國家自然科學(xué)基金項目有溶解酯化煤體瓦斯機理研究。
�。�3）評價(jià)系統。在實(shí)驗室的管理系統中，還設置了評價(jià)系統，不但要求學(xué)生對老師授課內容、授課狀態(tài)等進(jìn)行評價(jià)，還要求教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，如學(xué)生是否進(jìn)行了預習、實(shí)驗過(guò)程是否認真、是否進(jìn)行了反思和反饋等。這個(gè)互評系統在學(xué)生的成績(jì)和優(yōu)秀教師評定中將占有一定的比重。
4.建設過(guò)程中存在的問(wèn)題。在信息化平臺的建設過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，主要是以下幾個(gè)方面：
�。�1）實(shí)驗過(guò)程中雖然生成了實(shí)時(shí)的在線(xiàn)報告，教師也對其進(jìn)行了評分，但是目前的評分系統還只是針對實(shí)驗的結果進(jìn)行的評判，還不能達到對學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的綜合考察的目的。
�。�2）各種實(shí)驗教學(xué)資源，如多媒體教學(xué)資料、實(shí)驗教學(xué)課件等不是十分完善，尤其缺乏試驗在實(shí)際生產(chǎn)中的應用等資料，還需要教師和學(xué)生共同努力，豐富教學(xué)資源。
�。�3）學(xué)生的問(wèn)題有時(shí)太過(guò)于開(kāi)放，教師也無(wú)法給出預期的答案，都需要學(xué)習加強自身的修養。
�。�4）實(shí)驗室的綜合管理是項十分艱巨的任務(wù)，雖然有各種實(shí)驗室的管理手冊和守則，但是違反實(shí)驗室規則的事情時(shí)常發(fā)生，要定期開(kāi)展實(shí)驗室使用規則和安全試驗的宣講。針對這些問(wèn)題，安全系將根據本專(zhuān)業(yè)的客觀(guān)實(shí)際，逐步逐項落實(shí)改進(jìn)，力爭使信息化平臺越來(lái)越完善。
四、結語(yǔ)
1.安全工程實(shí)驗室信息化平臺的內涵是指以安全工程專(zhuān)業(yè)為根本，在現代先進(jìn)管理理念的指導下，依托信息技術(shù)，融合實(shí)驗各要素（實(shí)驗者、實(shí)驗設備、實(shí)驗環(huán)境、匹配資料、事務(wù)管理），從而提高試驗資源的利用率和教學(xué)科研效率的管理方法。
2.我校安全工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗室信息化平臺建設包括三大部分：硬件基礎的建設、軟件基礎的建設、實(shí)驗室的管理建設。
3.實(shí)驗室的硬件系統包括實(shí)驗設備和網(wǎng)絡(luò )通信系統兩大部分；軟件基礎的建設分為網(wǎng)絡(luò )資源和實(shí)驗室建設資源兩大模塊；實(shí)驗室管理系統包括刷卡認證系統、評價(jià)系統、創(chuàng )新性實(shí)驗系統三大系統。
4.實(shí)驗室信息化平臺建設的過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，如教學(xué)資源不夠豐富、評價(jià)系統不能充分考察學(xué)生綜合能力等，將在今后的建設實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)一步改進(jìn)。
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