賀丹霞，李會(huì)軍，張朝鳳

中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院　(南京　211198)

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基于“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

賀丹霞，李會(huì)軍，張朝鳳

中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院(南京211198)

摘要中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院藥用植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心構(gòu)建了“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”，基于此平臺(tái)，學(xué)生可以網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器，并使用校園卡刷卡使用有關(guān)儀器，進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)，管理人員也可以使用該系統(tǒng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況及儀器的使用情況。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)儀器的自動(dòng)化管理。文章就該平臺(tái)在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)；網(wǎng)上預(yù)約

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)教學(xué)的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，是理論教學(xué)的補(bǔ)充及延伸。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要開設(shè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，用來驗(yàn)證理論課中學(xué)到的基本定律，往往是教師設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問題的能力。因此，目前全國(guó)大多數(shù)高校都積極地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，其中開放實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是目前大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要內(nèi)容[1]，也是國(guó)內(nèi)外培養(yǎng)創(chuàng)新性、復(fù)合型、高素質(zhì)人才的重要策略。全國(guó)各個(gè)高校都積極地開展了與開放實(shí)驗(yàn)室相關(guān)的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，比如開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)和大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)以及開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目等形式。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不同于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，大多數(shù)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)項(xiàng)目開設(shè)的是綜合性實(shí)驗(yàn)，有的甚至要求學(xué)生自己動(dòng)手查閱資料，動(dòng)腦筋設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，極大地提高了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的興趣和熱情，非常有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新性思維，善于獨(dú)立思考問題的綜合型應(yīng)用型人才。近年來本校也在積極推進(jìn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，每學(xué)期都設(shè)置了一定數(shù)目的開放性實(shí)驗(yàn)和大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)以及開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目面向本科生開放。

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)打破了課堂教學(xué)的時(shí)間限制，學(xué)生可以利用課余時(shí)間，自由安排實(shí)驗(yàn)，這就要求實(shí)驗(yàn)室以及實(shí)驗(yàn)儀器必須在課堂以外的時(shí)間對(duì)學(xué)生開放，隨之而來面臨一系列管理問題，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及能夠解決這一矛盾，通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源和學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行自動(dòng)化管理[2]，中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院藥用植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2014年將這一技術(shù)引進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”將實(shí)驗(yàn)中心的大型儀器聯(lián)網(wǎng)，學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)預(yù)約使用儀器和實(shí)驗(yàn)室，管理人員也可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解儀器的運(yùn)行和使用情況。實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)中心的實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)儀器的自動(dòng)化管理，極大地促進(jìn)了開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及開放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)工作的順利開展。下面就該中心建成的“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”及此平臺(tái)在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了探究性分析。

1傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式在開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般都是綜合性實(shí)驗(yàn)，一次實(shí)驗(yàn)不能完成全部?jī)?nèi)容，需要多次使用多個(gè)儀器設(shè)備，進(jìn)入多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，而且面向本科生，主要利用學(xué)生的課余時(shí)間如周末或者晚上來完成。這給實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間和實(shí)驗(yàn)儀器的管理帶來了很大不便。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式下，學(xué)生參與了開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)需要專門找到實(shí)驗(yàn)室管理員或者儀器管理員，說明緣由后，請(qǐng)管理員幫忙打開實(shí)驗(yàn)室的門，學(xué)生使用儀器前后需要在記錄本上登記設(shè)備的完好狀況及儀器的使用狀況。一方面，給管理員帶來很多額外工作壓力，而且管理員只能在上班時(shí)間段幫忙維持開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，下班后則不能保證。另一方面，記錄儀器使用情況的是紙質(zhì)記錄本，很容易破損，并且有時(shí)學(xué)生不自覺，不主動(dòng)登記，導(dǎo)致儀器設(shè)備出了問題后無(wú)人上報(bào)，自然延誤儀器維修時(shí)間，導(dǎo)致下面的相關(guān)實(shí)驗(yàn)無(wú)法開展。顯然，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在很多弊端，急需改進(jìn)。為了實(shí)現(xiàn)開放實(shí)驗(yàn)室的功能，必須對(duì)開放實(shí)驗(yàn)室管理模式進(jìn)行改革，以便更好地促進(jìn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行。

2“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用

2.1大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)簡(jiǎn)介

“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”使用各種授權(quán)控制器，如門禁控制器、電腦控制器、電源控制器和攝像頭、授權(quán)服務(wù)器等硬件系統(tǒng)以及用于實(shí)驗(yàn)室管理的軟件系統(tǒng)即刷卡計(jì)時(shí)系統(tǒng)完成對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器的實(shí)時(shí)管理。中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院藥用植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心目前已將20多臺(tái)貴重儀器納入大型儀器共享平臺(tái)，包括高速臺(tái)式離心機(jī)，全自動(dòng)凝膠成像系統(tǒng)、基因擴(kuò)增儀、二氧化碳培養(yǎng)箱、酶標(biāo)儀、薄層色譜掃描儀、紫外可見分光光度計(jì)、液相色譜儀、萬(wàn)分之一天平、冷凍切片機(jī)、熒光顯微鏡、偏光顯微鏡等。這些儀器目前面向全校本科生免費(fèi)開放。由于該系統(tǒng)能夠識(shí)別校園卡，因此學(xué)生通過學(xué)號(hào)或者校園卡號(hào)登錄系統(tǒng)，即可預(yù)約儀器，預(yù)約記錄經(jīng)過管理員審核后，學(xué)生即可持校園卡刷卡打開門禁，刷卡打開儀器，并在預(yù)約時(shí)間段使用儀器。同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄儀器的使用者、使用起止時(shí)間等信息，并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。管理人員可以隨時(shí)隨地查看儀器及實(shí)驗(yàn)室的使用情況，進(jìn)行儀器使用率等各類統(tǒng)計(jì)分析工作，實(shí)現(xiàn)一人管理多地點(diǎn)的多臺(tái)儀器設(shè)備。

為了保證儀器的安全使用，實(shí)驗(yàn)中心將每臺(tái)儀器的使用說明制成紙質(zhì)標(biāo)牌放置或者黏貼在儀器醒目位置，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)中心儀器管理人員、部分學(xué)生等進(jìn)行了儀器操作使用培訓(xùn)，并制訂了系列規(guī)章制度。

2.2基于“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

藥用植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的目標(biāo)是將“中心”建設(shè)成為具備開設(shè)基礎(chǔ)性、綜合性、探索性和創(chuàng)新性本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)、思維活躍、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力強(qiáng)的新型藥學(xué)人才為目的，目前全校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要有以下幾個(gè)方面。

2.2.1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理改革

藥用植物實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)全校中藥學(xué)、藥學(xué)、中藥資源學(xué)、藥事管理等多個(gè)專業(yè)的中藥質(zhì)量類專業(yè)基礎(chǔ)課程群的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，涉及生藥學(xué)、藥用植物學(xué)、中藥顯微鑒定學(xué)、中藥資源學(xué)、藥用植物生物技術(shù)、植物生理生態(tài)、藥用植物栽培學(xué)等課程，開設(shè)81個(gè)基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、近7萬(wàn)年人實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，每門課程每年都要求更新一至兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以增加綜合性試驗(yàn)項(xiàng)目在基礎(chǔ)教性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的比例。涉及大型儀器設(shè)備的主要是8臺(tái)液相色譜儀和萬(wàn)分之一天平，專業(yè)任課教師可以根據(jù)上課時(shí)間段批量統(tǒng)一預(yù)約儀器。

2.2.2開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是面向本科生開放實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器，開放實(shí)驗(yàn)室是指學(xué)校正式建制的各級(jí)各類實(shí)驗(yàn)室，在完成正常教學(xué)、科研任務(wù)的前提下，利用現(xiàn)有儀器設(shè)備、環(huán)境條件等資源，面對(duì)學(xué)生開放使用的實(shí)驗(yàn)室[3- 4]，開放實(shí)驗(yàn)室主要包括實(shí)驗(yàn)時(shí)間的開放、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的開放、實(shí)驗(yàn)對(duì)象的開放三大核心思想，開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合了這些思想，是一種具備新觀念、引入管理新思路的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)形式，可以給實(shí)驗(yàn)興趣濃厚和學(xué)有余力的學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和實(shí)踐空間，是面向本科生的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，是課程以外的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練[5]。也是國(guó)內(nèi)外各大高校公認(rèn)的最有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，目前本校開設(shè)的開放性試驗(yàn)教學(xué)主要包括，面向本科生開放的開放性試驗(yàn)項(xiàng)目以及大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目。

本校面向本科生開放的開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目目前主要是學(xué)生選作教師發(fā)布的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，項(xiàng)目實(shí)施可以是多元化的，學(xué)生可以按要求完成指定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也有可能需要獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)可以是學(xué)生選作教師發(fā)布的相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也可以是學(xué)生就某個(gè)感興趣的實(shí)驗(yàn)方向提出實(shí)驗(yàn)設(shè)想，征得相關(guān)專業(yè)教師指導(dǎo)后組織實(shí)施。藥用植物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心每年承擔(dān)大約40項(xiàng)開放性試驗(yàn)項(xiàng)目和多項(xiàng)大學(xué)生創(chuàng)新性項(xiàng)目。開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目主要用于綜合性實(shí)驗(yàn)，首先面向?qū)W生開放專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，由教師發(fā)布相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生選擇項(xiàng)目后在開放實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。藥用植物學(xué)實(shí)驗(yàn)中心分別在實(shí)驗(yàn)樓E104、E203建設(shè)了藥用植物識(shí)別與中藥質(zhì)量分析兩個(gè)開放性實(shí)驗(yàn)室，面向全校本科生開展了“校園藥用植物識(shí)別、植物標(biāo)本采集與制作以及分類檢索(第1期、第2期、第3期)”、“銀杏葉的化學(xué)成分研究(第1期)”開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。中心已經(jīng)擬定將實(shí)驗(yàn)樓E214建設(shè)為中藥種質(zhì)資源開放性實(shí)驗(yàn)室，面向全校學(xué)生開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。基于大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)的開放性實(shí)驗(yàn)室建成后，每年向全校本科生開放，開設(shè)相關(guān)專業(yè)類群的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

參與開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)項(xiàng)目的學(xué)生，可以使用學(xué)號(hào)登陸“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”，熟悉儀器的使用說明和安全操作注意事項(xiàng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要網(wǎng)上預(yù)約儀器，得到管理員審核批準(zhǔn)后，可以利用課余時(shí)間刷校園卡打開門禁進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，刷卡使用所預(yù)約的儀器完成實(shí)驗(yàn)。借助該平臺(tái)，管理人員可以異地審核學(xué)生，同時(shí)由于用于開放實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)課的課堂教學(xué)以外一般是閑置的，因此，學(xué)生就可以利用周末或者晚上等課余時(shí)間來完成實(shí)驗(yàn)。這種管理模式，時(shí)間可以靈活安排，既充分發(fā)揮了大型儀器設(shè)備的使用價(jià)值，又充分利用了本科生的課余時(shí)間，同時(shí)減輕了實(shí)驗(yàn)管理員的工作量。這種管理模式極為彈性化，給學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供更多的選擇性，有利于培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)習(xí)慣。

2.3“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”在開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中的應(yīng)用前景

基于“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革一種必然趨勢(shì)[6]，各個(gè)高校盡管開放式試驗(yàn)教學(xué)的模式不同，方法不同[7- 8]，但開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心都需要將實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器面向本科生在課余時(shí)間開放，這就必然要求實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)儀器在閑置時(shí)間能夠?qū)I(yè)高效運(yùn)行并被客觀管理。網(wǎng)絡(luò)預(yù)約和刷卡計(jì)時(shí)系統(tǒng)很好地解決了這一難題，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室資源的高效配置。已經(jīng)有很多高校運(yùn)用了這一系統(tǒng)[2]，同時(shí)，“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出，支持各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表的生成，并且還有計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可以選用，在必要時(shí)間，需要收費(fèi)時(shí)可以開啟該系統(tǒng)。目前，本校已經(jīng)開始在全校范圍內(nèi)多個(gè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心構(gòu)建“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”并且可以和教務(wù)系統(tǒng)相整合，屆時(shí)全校的教師和學(xué)生都可以通過教務(wù)系統(tǒng)賬號(hào)密碼登錄，根據(jù)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目需要在全校范圍內(nèi)預(yù)約使用儀器，最大限度地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開放和大型儀器設(shè)備共享。

基于“大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使得實(shí)驗(yàn)室高度開放，進(jìn)出的學(xué)生靠門禁卡刷卡進(jìn)入，如果實(shí)驗(yàn)樓也用門禁控制，開放實(shí)驗(yàn)室甚至可以達(dá)到24小時(shí)開放，向國(guó)外的大學(xué)看齊[9]，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)高等教育，培養(yǎng)面向世界，面向未來的高素質(zhì)，復(fù)合型人才提供強(qiáng)有力的支撐。

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Open Laboratory Teaching on the Base of Large-scale Instruments and

Equipment Sharing Platform

HE Danxia,LI Huijun,ZHANG Chaofeng

(SchoolofTraditionalChineseMedicine，ChinaPharmaceuticalUniversity，Nanjing211198，China)

Abstract:A kind of large-scale instruments and equipment sharing platform was used to open Laboratory teaching in pharmaceutical botany experimental center of College of TCM,China Pharmaceutical University.On the base of this platform,students can use the lab and instrument for open laboratory experiment by online booking,while the administrator can also control the lab and instrument online,which means the platform can automate the management of the lab and instrument.The application prospect of this platform on open laboratory teaching was discussed.

Key words:Open Laboratory Teaching;large-scale Instruments and Equipment Sharing Platform;Online Booking

基金項(xiàng)目：中國(guó)藥科大學(xué)2013年教學(xué)改革研究課題“基于藥用植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)研究”研究成果。

收稿日期:2014-11-19。