基于校園網(wǎng)的實驗室綜合信息管理平臺的設(shè)計與研究

屈 泳

摘要:本文針對學校教育管理信息化的實驗室管理,探討了實驗室相關(guān)人員隊伍、儀器設(shè)備、實驗教學等方面的內(nèi)容,提出了利用校園網(wǎng)和各類信息技術(shù),設(shè)計和構(gòu)造實驗室綜合信息管理平臺,實現(xiàn)學校教育管理信息化的過程。

關(guān)鍵詞:實驗室;管理平臺;校園網(wǎng);Web服務(wù)

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

高校實驗室是教學和科研的重要組成部分,是實現(xiàn)素質(zhì)教育的基地,是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和實踐能力人才的搖籃。它在一定程度上反映了學校的教學能力、教學質(zhì)量、科研水平和科研開發(fā)能力的高低,并且直接影響著高校的教學質(zhì)量與辦學效益。

早期的實驗室信息管理系統(tǒng)基本上是以各自實驗室為管理對象的簡單的實驗室管理系統(tǒng),只能滿足各自實驗室日常管理工作。而無法為實驗室主要服務(wù)對象——實驗教師和參加實驗的學生提供一個開放交互式的綜合性信息處理平臺。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和改造,數(shù)字化實驗室(E-lab)這一概念也應(yīng)運而生。在這種大環(huán)境下,設(shè)計一個基于校園網(wǎng)的實驗室綜合信息處理平臺是實現(xiàn)學校數(shù)字化校園建設(shè),提高學校實踐教學改革的重要環(huán)節(jié)。

實驗室信息管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System簡稱LIMS)是指集現(xiàn)代化管理思想和基于計算機的高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、自動化儀器分析技術(shù)為一體的,用于實驗室管理和控制,實現(xiàn)實驗室各種資源共享和應(yīng)用的綜合管理平臺。它是計算機技術(shù)、管理科學和分析技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它將實驗室的分析儀器通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來,采用科學的管理思想和先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù),實現(xiàn)以實驗室為核心的整體環(huán)境的全方位管理。它集實驗項目管理、實驗設(shè)備資源管理、實驗事務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、實驗數(shù)據(jù)管理(采集、傳輸、處理、輸出、發(fā)布)、實驗室報表管理等諸多模塊為一體,組成一套完整的實驗室綜合管理和產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控體系,既能滿足實驗室內(nèi)部及外部的日常管理要求,又能保證實驗室各項數(shù)據(jù)的采集和分析統(tǒng)計。

2基本結(jié)構(gòu)和功能

基于校園網(wǎng)的實驗室綜合信息管理平臺采用的是第三層體系結(jié)構(gòu)B/S結(jié)構(gòu),B/S結(jié)構(gòu)是一種由瀏覽器(Browse)、Web服務(wù)器(Web)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(Database Server)共同構(gòu)成的三層體系結(jié)構(gòu),它以Web服務(wù)器為中心,采用TCP/IP及Http等傳輸協(xié)議,使客戶端通過瀏覽器方式訪問Web服務(wù)器及與Web服務(wù)器相關(guān)聯(lián)的后臺數(shù)據(jù)庫。此類系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示:

基于校園網(wǎng)的實驗室綜合信息管理平臺采用B/S體系結(jié)構(gòu),可以很好地與校園網(wǎng)絡(luò)無縫對接,充分利用校園網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)越性,為此在功能模塊的設(shè)計上也遵循簡潔明了的操作風格,突出實用性和交互性?？傮w設(shè)計分為六個子系統(tǒng)組成,它們分別為系統(tǒng)維護和管理子系統(tǒng)、實驗設(shè)備管理子系統(tǒng)、實驗管理子系統(tǒng)、實驗規(guī)劃子系統(tǒng)、信息查詢和分析子系統(tǒng)和網(wǎng)上實驗教學共六個部分。這六個子系統(tǒng)基于RDBMS進行信息交換。此平臺的系統(tǒng)硬件包括計算機、網(wǎng)絡(luò)和專用設(shè)備及實驗儀器等;系統(tǒng)軟件則包括大型分布式數(shù)據(jù)庫(MS SQL Server)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、Web Server(IIS)等軟件,如圖2所示。

(1) 系統(tǒng)維護與管理子系統(tǒng)由系統(tǒng)信息初始化、用戶管理、數(shù)據(jù)備份與恢復等功能模塊組成,其中系統(tǒng)信息初始化模塊主要用于管理實驗室的設(shè)置、實驗室信息的錄入和系統(tǒng)初始值設(shè)定等。用戶管理模塊主要完成用戶設(shè)定、用戶信息錄入、口令維護和用戶權(quán)限設(shè)定等功能,在這個模塊中引入了權(quán)限角色,通過對模塊的添加、瀏覽、刪除等級別的權(quán)限控制,從而達到對用戶的權(quán)限管理目的。數(shù)據(jù)備份和恢復模塊能夠協(xié)助系統(tǒng)管理員對實驗室的各項數(shù)據(jù)進行備份,以減少系統(tǒng)軟硬件故障帶來的數(shù)據(jù)損失和破壞,從而提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

(2) 實驗設(shè)備管理子系統(tǒng)由設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備使用管理和設(shè)備維護管理等模塊構(gòu)成,其中設(shè)備資產(chǎn)管理為實驗室資產(chǎn)管理人員對實驗室資產(chǎn)進行錄庫、登記及領(lǐng)用等日常管理工作。設(shè)備使用管理則是對實驗設(shè)備的使用情況進行登記和管理,并生成實驗室設(shè)備使用率。實驗設(shè)備維護管理則是統(tǒng)計設(shè)備維護情況,并對實驗設(shè)備完好率和維修情況進行登記,同時還對實驗室的低值消耗品進行登記、領(lǐng)用等管理工作。

(3) 實驗內(nèi)容管理由實驗任務(wù)管理、實驗學生分組管理、實驗設(shè)備配套管理等模塊構(gòu)成。其中實驗任務(wù)管理負責管理實驗室承擔的實驗教學任務(wù),按照實驗教學任務(wù)生成實驗課表和安排。可以讓用戶根據(jù)各自的權(quán)限對實驗教學任務(wù)進行增加、修改和瀏覽查詢,特別是對實驗教師用戶可以提供實驗項目和實驗大綱的增加和修改等功能。實驗學生分組管理主要為實驗室工作人員對開出的實驗項目進行學生分組管理,并生成學生分組信息表供實驗學生查詢。

(4) 實驗規(guī)劃管理子系統(tǒng)由實驗室開放管理、實驗項目管理和實驗計劃管理等模塊構(gòu)成。實驗室開放管理模塊負責實驗室正常開放的時間,并提供課外開放的有效時間。實驗項目管理主要是負責實驗教師的各項實驗項目的提交和實驗大綱的編寫工作。

(5) 綜合查詢及分析子系統(tǒng)由實驗設(shè)備查詢、實驗課表查詢、實驗室工作量管理等模塊構(gòu)成。實驗設(shè)備查詢提供設(shè)備清單查詢、設(shè)備利用率統(tǒng)計查詢、設(shè)備完好情況等查詢功能。實驗課表查詢主要面向?qū)嶒瀸W生和實驗教師提供實驗課表安排查詢。實驗室工作量統(tǒng)計則負責實驗室工作人員工作量統(tǒng)計和分配工作。

(6) 網(wǎng)上實驗則由學生端的實驗報告提交和教師端的實驗報告批改兩模塊組成,通過校園網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)教師和學生的交流和互動。

3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

由于整個信息管理平臺的設(shè)計是基于校園網(wǎng)和B/S體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的。在整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上采用B/S體系模式,將整個系統(tǒng)接入校園網(wǎng)絡(luò),同時為了保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全,在網(wǎng)絡(luò)安全上采用了防火墻體系,通過對有效訪問地址的認證來實現(xiàn)安全保障。整個實驗室綜合信息管理平臺充分利用校園網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺,實驗學生和實驗教師可以在辦公室和學生宿舍等校園網(wǎng)覆蓋區(qū)域訪問信息管理平臺,同時也可以采用VPN認證方式在校外訪問信息管理平臺。極大的提高了實驗教學的效率和增加了實驗教學的手段。如圖3所示。

4結(jié)束語

基于校園網(wǎng)的實驗室綜合信息管理平臺為實驗教學和管理提供了一個信息處理和交流的平臺,為實驗室管理和教學實驗數(shù)字化和自動化提供了一個良好有效的解決方法和手段,是高校實驗教學改革的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻:

[1] 張靜,袁龍飛. 高等學校基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實驗室信息管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]. 高校實驗室工作研究. 2008(3):58-64.

[2] 龍玲. 高等學校數(shù)字化實驗室的功能設(shè)計[J]. 實驗室研究與探索. 2004,9(23):24-48.

[3] 雷剛躍. 基于Web服務(wù)的開放實驗室綜合信息處理平臺及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 中南大學.2007.

[4] 饒婕,劉朝暉,王蓓. 高校開放實驗室信息管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J]. 南華大學學報(自然科學版)2008(3):80-83,92.