高校實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)研究

孫傳余 文藝成

摘要：建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是教育研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。本文采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行改革，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程網(wǎng)上預(yù)約，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容網(wǎng)上查閱，實(shí)驗(yàn)報(bào)告網(wǎng)上批閱，并具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的登記、借用、歸還等資產(chǎn)管理功能。該系統(tǒng)能提高工作效率，實(shí)現(xiàn)資源共享，具有推廣使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);網(wǎng)上預(yù)約;網(wǎng)上批閱;資產(chǎn)管理

中圖分類號(hào)：G717 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）32-0143-03

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)化、信息化等觀念已經(jīng)深入人心，國家也在大力提倡、資助各行業(yè)的信息化進(jìn)程。目前國內(nèi)大部分實(shí)驗(yàn)室都配備了局域網(wǎng)，各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的配置也很高，但是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用率低和開放性差，實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏靈活性，已經(jīng)不適應(yīng)素質(zhì)教育的要求。研究實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源的開放和共享，是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新改革的主要方向，國內(nèi)高等院校都在這方面積極進(jìn)行探索和嘗試。[1]

一、研究實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)意義

建立基于學(xué)校局域網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，共享實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方式的改革創(chuàng)新，滿足廣大師生的迫切需求，其意義歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的無紙化操作，從實(shí)驗(yàn)任務(wù)→實(shí)驗(yàn)預(yù)約→預(yù)約審批→實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改→實(shí)驗(yàn)結(jié)果查詢等，全過程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化操作，提高工作效率。

（2）實(shí)驗(yàn)室設(shè)備簡介、開設(shè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等信息都可以從網(wǎng)上查詢，為實(shí)驗(yàn)室開放奠定了基礎(chǔ)，通過完善實(shí)驗(yàn)資源庫，學(xué)生在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以登錄實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（3）能跟蹤和記錄設(shè)備資產(chǎn)的使用情況，對(duì)固定資產(chǎn)的管理帶來極大的便利。

二、實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)展概述

1.實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)展歷史

20世紀(jì)60年代末，美國一些高等院校、研究所以及化學(xué)公司開始研究和使用大型計(jì)算機(jī)和局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析化學(xué)數(shù)據(jù)，這是實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS）的雛形。[2]到20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了商品化的LIMS產(chǎn)品，這標(biāo)志著LIMS研究走出了理論和小范圍應(yīng)用的狹窄區(qū)域，有了更廣泛的空間和商業(yè)價(jià)值，并出現(xiàn)了Client/Server架構(gòu)和Brower/Server架構(gòu)的開發(fā)方式，技術(shù)日益成熟，功能更加完備。

國內(nèi)對(duì)于LIMS的研究相對(duì)于發(fā)達(dá)國家是滯后的，直到20世紀(jì)90年代中后期，國內(nèi)才出現(xiàn)了LIMS產(chǎn)品，并成功地應(yīng)用于石化等多個(gè)領(lǐng)域。目前國內(nèi)的LIMS研究已經(jīng)從最初學(xué)習(xí)和借鑒階段，發(fā)展到了結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況和具體需求進(jìn)行自主開發(fā)的階段，內(nèi)容涉及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、質(zhì)量控制、開發(fā)技術(shù)和商業(yè)價(jià)值等多個(gè)方面。

2.實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)現(xiàn)狀

綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，基本上能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化運(yùn)行、信息化管理和無紙化辦公的目的，對(duì)實(shí)驗(yàn)室提高工作效率、降低運(yùn)行成本具有重要意義。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)還是停留在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、工作任務(wù)安排的水平上，少數(shù)能為實(shí)驗(yàn)室的管理者提供管理決策服務(wù)。

實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理軟件在國內(nèi)市場上非常得多，但每一種都依賴于特定的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，由于每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的情況和需求各不相同，市場上的軟件一般不能滿足自身的需要，必須單獨(dú)定制和開發(fā)，軟件的通用性較差。實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)軟件一般具備以下功能：實(shí)驗(yàn)室管理、教師隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、日常辦公、低值易耗品、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室評(píng)估、系統(tǒng)維護(hù)等。

我校實(shí)驗(yàn)室尚未建立實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，目前實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作方式陳舊，設(shè)備利用率不高，實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、報(bào)告批改等環(huán)節(jié)浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得不到網(wǎng)絡(luò)公開，實(shí)驗(yàn)資源得不到網(wǎng)絡(luò)共享，資產(chǎn)設(shè)備登記、借還、使用記錄不詳細(xì)，管理不完善，與國外院校和國內(nèi)重點(diǎn)院校相比，處于落后狀態(tài)。

3.實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

未來的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)是高度數(shù)字化、專業(yè)化、智能化、系統(tǒng)化、自動(dòng)化的。數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)室除了自身專業(yè)技術(shù)的數(shù)字化，實(shí)驗(yàn)室的管理、運(yùn)行都將是數(shù)字化的。目前，比較熱門的GIS（地理信息系統(tǒng)）、電子商務(wù)、儀器遠(yuǎn)程控制、虛擬實(shí)驗(yàn)儀器等技術(shù)都將會(huì)在未來實(shí)驗(yàn)室得到應(yīng)用。

三、實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)

1.ADO.NET技術(shù)

系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008，是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用ADO.NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的連接和訪問，具有可信任、高效、智能的特點(diǎn)?？尚湃误w現(xiàn)在數(shù)據(jù)加密、外鍵管理和增強(qiáng)審查等面;高效體現(xiàn)在降低了開發(fā)和管理數(shù)據(jù)的時(shí)間和成本;而智能體現(xiàn)在其提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，可以在用戶需要的時(shí)候發(fā)送觀察信息。通過ADO.NET技術(shù)訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫，主要包括連接、訪問、關(guān)閉等操作。

（1）數(shù)據(jù)庫連接。應(yīng)用程序連接數(shù)據(jù)庫時(shí)，通過調(diào)用sqlConnection方法，傳遞連接字符串，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的遠(yuǎn)程訪問，如sqlConnection conn = new sqlConnection（連接字符串）。連接字符串必須包括4項(xiàng)基本參數(shù)：服務(wù)器IP地址、數(shù)據(jù)庫名稱、數(shù)據(jù)庫登錄名、數(shù)據(jù)庫登錄密碼。連接之后調(diào)用sqlConnection的Open（）方法打開數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)庫訪問。執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢時(shí)，使用select語句訪問數(shù)據(jù)庫的表、視圖、存儲(chǔ)過程，得到數(shù)據(jù)集DataSet。執(zhí)行數(shù)據(jù)庫添加、修改、刪除時(shí)，使用ExecuteNonQuery（）方法，分別傳遞insert、update、delete命令字符串，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作。如下所示：

public int MyExecuteSQL（string 命令字符串）

{ ? cmdCommand = new SqlCommand（命令字符串，連接字符串）;

cmdCommand.ExecuteNonQuery（）;

}

（3）數(shù)據(jù)庫關(guān)閉。數(shù)據(jù)庫關(guān)閉時(shí)，只需調(diào)用數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象sqlConnection的Close（）方法即可。數(shù)據(jù)庫的連接和關(guān)閉必須遵循“盡晚創(chuàng)建，盡早釋放”的原則，這樣能縮短應(yīng)用程序占用系統(tǒng)資源的時(shí)間。

2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1所示是系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)、教師和學(xué)生使用的計(jì)算機(jī)，各終端通過學(xué)校的局域網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器。也可以采用環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)。

四、實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)開發(fā)

采用SQL Server 2008設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，使用Visual Studio 2010進(jìn)行管理軟件開發(fā)，并通過配置數(shù)據(jù)服務(wù)器，借助學(xué)校網(wǎng)絡(luò)，采用客戶端/服務(wù)器（Client/Server）開發(fā)模式，搭建信息化、制度化、數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。[3]

1.系統(tǒng)權(quán)限設(shè)計(jì)

系統(tǒng)權(quán)限分為管理員、實(shí)驗(yàn)教師、任課教師、學(xué)生4種，根據(jù)用戶登錄權(quán)限不同，進(jìn)入不同的訪問界面。

（1）管理員可管理所有數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改、查詢。

（2）實(shí)驗(yàn)教師可管理實(shí)驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改，如實(shí)驗(yàn)室簡介、實(shí)驗(yàn)審批、實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改等，還包括所有數(shù)據(jù)的查詢。

（3）任課教師可管理教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改，如實(shí)驗(yàn)預(yù)約、專業(yè)、班級(jí)、人數(shù)、資產(chǎn)借用等，還包括所有數(shù)據(jù)的查詢。

（4）學(xué)生只能查看實(shí)驗(yàn)簡介、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及成績，上傳實(shí)驗(yàn)報(bào)告，預(yù)約開放的實(shí)驗(yàn)室等。

2.系統(tǒng)菜單設(shè)計(jì)

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)菜單包括用戶管理、實(shí)驗(yàn)室信息、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、設(shè)備資產(chǎn)、門禁監(jiān)控、幫助六大部分。

（1）用戶管理包括教工管理、學(xué)生管理、用戶退出，其中教工管理和學(xué)生管理分別具有添加、修改、刪除、查詢等功能。

（2）實(shí)驗(yàn)室信息包括實(shí)驗(yàn)室管理、實(shí)驗(yàn)室查詢，實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)驗(yàn)室查詢內(nèi)容涉及實(shí)驗(yàn)室名稱、實(shí)驗(yàn)室職責(zé)、基本設(shè)備、開設(shè)實(shí)驗(yàn)等。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、預(yù)約審批、報(bào)告批改、實(shí)驗(yàn)查詢，實(shí)驗(yàn)預(yù)約信息包括專業(yè)、班級(jí)、人數(shù)、指導(dǎo)老師、預(yù)約時(shí)間等，實(shí)驗(yàn)查詢信息包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)成績。

（4）設(shè)備資產(chǎn)包括資產(chǎn)分類、資產(chǎn)管理、資產(chǎn)查詢，資產(chǎn)管理和資產(chǎn)查詢內(nèi)容涉及簡介、登記、借用、歸還等。

（5）門禁監(jiān)控主要用于有刷卡或指紋考勤功能的實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的管理功能。

（6）幫助包括使用說明、版權(quán)信息。

3.系統(tǒng)流程分析

通過對(duì)系統(tǒng)功能需求的分析，設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程如圖3所示。用戶通過注冊(cè)賬號(hào)或分配賬號(hào)登陸實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約，學(xué)生通過系統(tǒng)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，教師網(wǎng)上批閱學(xué)生提交的報(bào)告。此外，系統(tǒng)管理軟件還可以管理設(shè)備資產(chǎn)信息，記錄設(shè)備的使用過程。[4]

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

（1）對(duì)學(xué)生來講，軟件學(xué)習(xí)的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在課外通過自主學(xué)習(xí)，提前熟悉實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加快實(shí)驗(yàn)過程，提升了學(xué)生動(dòng)手操作能力和掌握知識(shí)的程度。軟件提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式，改變了以往提交紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的做法，方便了學(xué)生，減少了紙張的浪費(fèi)。

（2）對(duì)教師來講，軟件預(yù)約實(shí)驗(yàn)的方式。使其在軟件上審批學(xué)生預(yù)約的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示是否為空閑時(shí)間，克服了依靠教師記憶安排實(shí)驗(yàn)的不足，降低了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，更好的提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量網(wǎng)上批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式，避免了整理堆積如山的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)室來講，實(shí)驗(yàn)過程網(wǎng)上預(yù)約。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容網(wǎng)上查閱，實(shí)驗(yàn)報(bào)告網(wǎng)上批閱等方式，極大提高了實(shí)驗(yàn)室的開放程度和利用率，保障了實(shí)驗(yàn)室資源的共享。

五、結(jié)論

高校實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)具有安全性高、容錯(cuò)性強(qiáng)、操作簡單、界面友好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，學(xué)生具備了自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的條件，提高了學(xué)生的能力和素質(zhì)。網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)批閱、資產(chǎn)管理等功能，方便了廣大師生，提高了學(xué)習(xí)和工作效率，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室資源共享。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)利用校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息傳播和溝通，不需要鋪設(shè)專用通信網(wǎng)絡(luò)，成本低，易于推廣。實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)改革能提高和改進(jìn)學(xué)校本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，是特色名校建設(shè)的重要組成部分之一。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉翠枝）