實驗室管理文獻綜述

一引言

隨著各高校辦學(xué)規(guī)模的迅速擴大，學(xué)科專業(yè)的不斷拓寬，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)和實驗室管理方法已經(jīng)不能適應(yīng)學(xué)校管理的要求，特別是化學(xué)實驗室的管理，化學(xué)實驗室儀器藥品繁雜多樣，管理任務(wù)繁重，目前主要使用人工記錄方法管理，使用不便，效率低下，而且容易疏漏。時間一長將產(chǎn)生大量的文件和數(shù)據(jù)，更不便于查找，更新，維護等。諸如這些情況，令學(xué)校管理者對學(xué)生的信息管理帶來了很大困難，嚴(yán)重影響了教育工作者的工作效率。如何利用先進的實驗教學(xué)手段和實驗室管理手段，提高實驗教學(xué)和實驗室管理水平，是各高校面臨的一個重要課題。要想提高實驗教學(xué)和實驗室管理水平，就必須利用高科技的管理手段。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高,計算機科學(xué)日漸成熟，使用日趨成熟的計算機技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工模式，來實現(xiàn)信息的現(xiàn)代化管理，其強大的功能已為人們深刻認(rèn)識，它已進入人類社會的各個領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越重要的作用。作為計算機應(yīng)用的一部分，利用計算機管理系統(tǒng)來安排實驗教學(xué)，管理實驗室，是提高實驗室管理水平的有效手段，也是體現(xiàn)高校實驗室現(xiàn)代化、正規(guī)化建設(shè)的一個重要方面。實驗室的信息化管理已經(jīng)是實驗室管理工作中不可或缺的重要組成部分，它有利于提高實驗設(shè)備的利用率，最大限度的發(fā)揮儀器設(shè)備的投資效益；有利于藥品的正常使用和減少浪費；有利于實驗人員高效、動態(tài)地管理實驗室；有利于加強實驗室的自身建設(shè)，有利于網(wǎng)上實驗的教學(xué)。開放實驗室[1]所帶來的明顯的教學(xué)成效改進必將促使學(xué)校提高對實驗室的重視，加大投入，充實儀器設(shè)備[2]。因此實驗室的信息化管理必將在今后的管理工作中發(fā)揮強大的作用。

實驗室信息管理系統(tǒng)（LabInformationManagementSystem），以下簡稱LIMS，是針對學(xué)校實驗室的大量數(shù)據(jù)處理工作而開發(fā)的管理軟件，是典型的管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem），是實現(xiàn)學(xué)分制下網(wǎng)上實驗教學(xué)與管理的重要平臺。它是一個高校實驗室不可缺少的部分，它的內(nèi)容對于實驗教學(xué)的老師和實驗室管理者來說都至關(guān)重要，它能夠為用戶提供充足的信息和快捷的查詢手段。能有效的幫助實驗室管理人員和老師了解實驗室設(shè)備和藥品使用情況，為學(xué)生提供成績跟課程方面的查詢，為實驗室管理者的數(shù)據(jù)錄入和導(dǎo)出提供方便[3]。

目前針對實驗室設(shè)備管理的軟件較多，但針對實驗教學(xué)管理的軟件還很少見到，只是在某些高校某些實驗室有自己開發(fā)的簡單的管理系統(tǒng)，實用性不強，功能十分有限，而且不夠通用，結(jié)合本校化學(xué)實驗教學(xué)的實際情況，故研究和設(shè)計簡單、快速、實用的網(wǎng)上化學(xué)實驗教學(xué)平臺運行系統(tǒng)即實驗室管理系統(tǒng)很有必要[4]。二管理信息系統(tǒng)

（一）

概述

管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem，簡稱MIS）是一個不斷發(fā)展的新興學(xué)科,隨著科技的進步，MIS的定義也在不斷更新。目前階段普遍認(rèn)為MIS是一個由管理人員和計算機組成的用以進行信息的收集、傳輸、加工、存儲、維護和使用的系統(tǒng),是一門管理科學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與計算機技術(shù)相結(jié)合的綜合性學(xué)科。

管理信息系統(tǒng)產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代到60年代,這一階段,管理信息系統(tǒng)主要以處理單項事務(wù)為主。20世紀(jì)70年代,數(shù)據(jù)處理已經(jīng)從單一的業(yè)務(wù)處理發(fā)展為功能比較完善、綜合性較強的管理信息系統(tǒng),這一時期的處理方式已發(fā)展為面向終端的聯(lián)機處理。20世紀(jì)80年代,隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步,管理信息系統(tǒng)逐步走向成熟,進入決策支持系統(tǒng)發(fā)展階段。同時人工智能的發(fā)展,導(dǎo)致專家系統(tǒng)技術(shù)在管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。日益激烈的競爭,多變的市場供需,企業(yè)迫切要求縮短產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)周期,使管理信息系統(tǒng)與CAD、CAM相結(jié)合，向一體化的計算機集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegratedmanufacturingSystems,簡稱CIMS)發(fā)展。另外一些企業(yè)的生產(chǎn)過程控制由分散向集中發(fā)展,控制系統(tǒng)引入管理機制,和管理信息系統(tǒng)溝通,從而向更為綜合的測量、控制、管理一體化的管理信息系統(tǒng)發(fā)展。在實驗室管理模塊

在這個模塊中，可以了解實驗室的基本情況、規(guī)章制度和實驗室的安排。

實驗教學(xué)模塊

在這個模塊中，可以了解各個專業(yè)的培養(yǎng)計劃、各實驗大綱、教學(xué)任務(wù)、各實驗所分批次、實驗課成績。

開放實驗?zāi)K

利用此模塊學(xué)生或老師可以向?qū)嶒炇夜芾韱T提出實驗申請，進行實驗預(yù)約，同時還可提交實驗課件，與學(xué)生交流等。

實驗室隊伍模塊

在該模塊中，教師可以輸入自己的基本情況及崗位職責(zé)。

儀器設(shè)備模塊

在該模塊中，教師可以對實驗儀器及藥品的使用情況，維修報廢情況進行登記。

低值易耗品模塊

利用本模塊，教師可以對本學(xué)年所消耗損壞的儀器設(shè)備、藥品等進行統(tǒng)計匯總，并對來年需要申購的器材和藥品進行統(tǒng)計。

實驗室評估模塊

從該模塊可以獲悉教育部和省教育廳對高?；瘜W(xué)實驗室的評估標(biāo)準(zhǔn)，實驗室管理員可以根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進行實驗室建設(shè)和自評。

實驗室建設(shè)模塊

此模塊供實驗室管理員對實驗室的建設(shè)進行申請，用戶可以了解到教育部對實驗室的驗收論證和教師的科研申報情況。

數(shù)據(jù)報表模塊

從該模塊可以了解到各種上報的數(shù)據(jù)報表情況。

日常辦公模塊

利用此模塊管理員可以發(fā)布通知，對教師信息、實驗安排進行管理，提交實驗室考評結(jié)果。

系統(tǒng)維護模塊

在此模塊中，管理員可以對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行備份，對用戶進行管理，修改密碼等。

四實驗室信息管理系統(tǒng)開發(fā)的意義

（一）計算機已經(jīng)成為我們學(xué)習(xí)和工作的得力助手[11]：

今天，計算機的價格已經(jīng)十分低廉，性能卻有了長足的進步。它已經(jīng)被應(yīng)用于許多領(lǐng)域，計算機之所以如此流行的原因主要有以下幾個方面：

首先，計算機可以代替人工進行許多繁雜的勞動；

其次，計算機可以節(jié)省許多資源；

第三，計算機可以大大的提高人們的工作效率；

第四，計算機可以使敏感文檔更加安全，等等。

（二）開發(fā)化學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)的意義

化學(xué)實驗室管理信息系統(tǒng)主要是提供學(xué)生，老師或者來訪者方便的查詢等相關(guān)操作，對學(xué)生的信息管理能統(tǒng)一規(guī)范化。功能塊的相應(yīng)操作分別由其對應(yīng)的子模塊實現(xiàn)。通過教育網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)把整個學(xué)校的學(xué)生信息匯聚起來，為學(xué)校教育主管部門提供全面及時的學(xué)生信息，方便管理，同時亦可通過校園網(wǎng)擴展各類信息化應(yīng)用，共享學(xué)生信息。學(xué)?？赏ㄟ^一個簡化的化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)，使學(xué)生信息管理工作系統(tǒng)化，規(guī)范化，自動化，從而達到提高學(xué)生信息管理效率的目的。

五實際調(diào)查

（一）國內(nèi)外現(xiàn)狀研究：

計算機在管理中的應(yīng)用開始于1954年，當(dāng)時美國首先用計算機處理工資單。40多年來，計算機在處理管理信息方面發(fā)展迅速。例如，60年代美國計算機在管理中應(yīng)用項目不到300項，到了1975年達到2670項。而現(xiàn)在，美國在財務(wù)會計上90%的工作由計算機完成；物資管理中80—100%的信息處理由計算機完成；計劃管理中是80—90%。據(jù)計算機應(yīng)用方面發(fā)展較快的國家統(tǒng)計，計算機用于經(jīng)濟管理的約占80%；用于科技運算的占8%；用于生產(chǎn)過程控制的占12%。我國在全國范圍內(nèi)推廣計算機在管理中的應(yīng)用，是在70年代末開始的，雖然起步較晚，近幾年發(fā)展卻較快，特別是微型計算機的出現(xiàn)和普及為信息處理提供了物美價廉的手段，對于推動我國管理信息處理的現(xiàn)代化起了重要的作用[12]。

（二）目前存在的問題[13]：

傳統(tǒng)紙媒介管理的實驗教學(xué)和實驗室管理信息難于共享匯總，其統(tǒng)計數(shù)據(jù)正確性也難以考證。存在著較多的缺點，如：效率底，保密性差，時間一長將產(chǎn)生大量的文件和數(shù)據(jù)，更不便于查找，更新，維護等[14]。計算機在全國普及后，管理媒介有了質(zhì)的飛躍。

隨著學(xué)校的規(guī)模不斷擴大，學(xué)生數(shù)量急劇增加，開設(shè)的實驗課程也急劇增加，有關(guān)實驗室的各種信息量也成倍增長。面對龐大的信息量，就需要有實驗室信息管理系統(tǒng)來提高實驗室管理和實驗教學(xué)工作的效率。通過這樣的系統(tǒng)，可以做到信息的規(guī)范管理、科學(xué)統(tǒng)計和快速的查詢，從而減少管理方面的工作量。由于計算機和網(wǎng)絡(luò)的普及，若建立一個C/S或B/S結(jié)構(gòu)的實驗室信息管理系統(tǒng)，學(xué)生便可以通過網(wǎng)絡(luò)來選課并且查詢自己的有關(guān)信息，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)進行實驗教學(xué)安排，使得實驗教學(xué)和實驗室信息管理工作系統(tǒng)化，規(guī)范化，自動化，大大提高了實驗室管理員管理實驗室，教師進行實驗安排的效率[15]。

六解決方法

該項目開發(fā)的軟件為江西理工大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)實驗教學(xué)和化學(xué)實驗室信息管理系統(tǒng)軟件，是鑒于目前學(xué)校學(xué)生人數(shù)劇增，實驗課增多，管理信息呈爆炸性增長的前提下，實驗室管理人員對實驗室信息管理的自動化與準(zhǔn)確化的要求日益強烈的背景下構(gòu)思出來的，該軟件設(shè)計完成后可用于江西理工大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)實驗室，也可應(yīng)用于其它教育單位(包括學(xué)校，學(xué)院等等)的化學(xué)實驗室信息的管理。

（一）.理論支持

當(dāng)前計算機管理界所流行且實用的系統(tǒng)建設(shè)三原則：整體性原則、分作—協(xié)調(diào)原則、目標(biāo)優(yōu)化原則。

1.系統(tǒng)開發(fā)的結(jié)構(gòu)化生命周期法[16]

其基本思想是把整個系統(tǒng)開發(fā)過程分成若干個階段，每個階段進行若干活動，每項活動應(yīng)用一系列標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、方法和技術(shù)，完成一個或多個任務(wù)，形成符合給定規(guī)范的產(chǎn)品。

采用結(jié)構(gòu)化生命周期法開發(fā)管理信息系統(tǒng)時，應(yīng)遵循的主要原則[17]：

（1）用戶參與的原則；

（2）“先邏輯后物理”的原則；

（3）“自頂向下”的原則；

（4）工作成果描述（主要指文檔）標(biāo)準(zhǔn)化的原則。

其具體開發(fā)步驟可分為以下四步[18]：

系統(tǒng)規(guī)劃，系統(tǒng)開發(fā)（包括系統(tǒng)分析，系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)實施），系統(tǒng)的運行及維護，系統(tǒng)評價。

2.原型法。

基本思想是在系統(tǒng)開發(fā)的初期，盡快構(gòu)造出系統(tǒng)的原型，使用戶能及早地運行這個系統(tǒng)原型，通過使用它、熟悉它，受到啟發(fā)并取得經(jīng)驗，然后對系統(tǒng)的目標(biāo)和功能提出更精確、具體的要求，研制人員據(jù)此逐漸修改和完善原型，使它滿足用戶的需求，最后完成系統(tǒng)的開發(fā)。該方法大大提高了系統(tǒng)開發(fā)效率，彌補了結(jié)構(gòu)化生命周期法開發(fā)時間長的缺陷。通常采用原型法需以下四個階段[19]：

1）.明確用戶的基本要求，

2）.研制系統(tǒng)的原型，

3）.使用、評價系統(tǒng)原型，

4）.修改和完善原型。

（二）.系統(tǒng)設(shè)計[20]

系統(tǒng)設(shè)計階段的主要目的是將系統(tǒng)分析階段所提出的反映了用戶信息需求的系統(tǒng)邏輯方案轉(zhuǎn)換成可以實施的基于計算機與通信系統(tǒng)的物理（技術(shù)）方案。包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、總體功能設(shè)計、總體物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)詳細設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計（概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計）、代碼設(shè)計、輸入輸出設(shè)計等。

（三）.硬件環(huán)境

硬件配置要求：

CPU：PⅢ以上。

內(nèi)存：64MB以上。

硬盤：2.1GB以上（可用空間最好在160MB以上）。

（四）.軟件環(huán)境

1.設(shè)計平臺：VB6.0

VB是一個面向?qū)ο笤O(shè)計的應(yīng)用程序語言，是開發(fā)數(shù)據(jù)庫前端的優(yōu)秀工具，它的編程語言簡潔明快、組件功能強大和編程環(huán)境靈活方便。采用VB來開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序具有更大的靈活性和可擴展性[21]。

2.數(shù)據(jù)庫：SQLServer2000

SQLServer是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它最初是由MicrosoftSybase和Ashton-Tate三家公司共同開發(fā)的于1988年推出了第一個OS/2版本在WindowsNT推出后Microsoft與Sybase在SQLServer的開發(fā)上就分道揚鑣了Microsoft將SQLServer移植到WindowsNT

系統(tǒng)上專注于開發(fā)推廣SQLServer的WindowsNT版本Sybase則較專注于SQLServer在UNIX操作系統(tǒng)上的應(yīng)用在本書中介紹的是MicrosoftSQLServer以后簡稱為SQLServer或MSSQLServer

SQLServer2000是Microsoft公司推出的SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的最新版本該版本繼承了SQLServer7.0版本的優(yōu)點同時又比它增加了許多更先進的功能具有使用方便，可伸縮性好，與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點，可跨越從運行MicrosoftWindows98的膝上型電腦到運行MicrosoftWindows2000的大型多處理器的服務(wù)器等多種平臺使用[22]。

3.數(shù)據(jù)庫訪問方式：ADO

ADO（ActiveDataObjects）[23]實際是一種提供訪問各種數(shù)據(jù)類型的連接機制。ADO設(shè)計為一種極簡單的格式，通過ODBC的方法同數(shù)據(jù)庫接口。可以使用任何一種ODBC數(shù)據(jù)源，即不止適合于SQLServer、Oracle、Access等數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，也適合于Excel表格、文本文件、圖形文件和無格式的數(shù)據(jù)文件。ADO是基于OLE-DB[24]之上的技術(shù)，因此ADO通過其內(nèi)部的屬性和方法提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口方法[25]。其主要優(yōu)點是易于使用、高速度、低內(nèi)存支出和占用磁盤空間較少。

4.操作系統(tǒng)：Windows2000或以上。

七.結(jié)論

化學(xué)實驗室信息管理系統(tǒng)是學(xué)校信息管理系統(tǒng)的一個重要組成部分。它為其它系統(tǒng)（如教學(xué)管理系統(tǒng)、總務(wù)后勤管理系統(tǒng)等）提供實驗教學(xué)和實驗室建設(shè)的基本信息，同時它也需要如教學(xué)管理系統(tǒng)提供課程設(shè)置數(shù)據(jù)等。這些系統(tǒng)在具體應(yīng)用中構(gòu)成一個大系統(tǒng)，相互調(diào)用對方的數(shù)據(jù)[26]。

由以上分析，我們可以充分認(rèn)識到設(shè)計并開發(fā)一個化學(xué)實驗室信息管理系統(tǒng)的必要性和迫切性，本次設(shè)計和開發(fā)的化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)應(yīng)符合學(xué)?；瘜W(xué)實驗室信息管理的規(guī)定，滿足對學(xué)?；瘜W(xué)實驗室信息管理的需要，并達到操作過程中的直觀，方便，實用，安全等要求。系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計的方法，既便于系統(tǒng)功能的組合和修改，又便于未參與系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)維護人員補充和維護。化學(xué)實驗室信息管理系統(tǒng)通過學(xué)校局域網(wǎng)把整個化學(xué)實驗樓各實驗室的信息匯聚起來，為學(xué)?；瘜W(xué)實驗教學(xué)和實驗室建設(shè)提供全面及時的信息，方便管理，同時亦可通過校園網(wǎng)擴展各類信息化應(yīng)用，共享學(xué)生及實驗室信息。

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