基于Web的經(jīng)管類開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張立杰， 朱新杰， 高建明(新疆大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047)

?

基于Web的經(jīng)管類開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張立杰， 朱新杰， 高建明
(新疆大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047)

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室在管理目標(biāo)、服務(wù)對(duì)象及管理方式上存在差異，經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要是計(jì)算機(jī)及模擬軟件，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為模擬仿真、數(shù)據(jù)處理及小規(guī)模計(jì)算，實(shí)物耗材較少，宜采用開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理模式。采用UML工具分析了的經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的用例模型、靜態(tài)模型與動(dòng)態(tài)模型，并采用.Net與MySQL技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于Web的經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)管理的全面開(kāi)放，滿足了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需要，為開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供參考。

經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室； 管理系統(tǒng)； 分析與設(shè)計(jì)； UML

0 引 言

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是高校在改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力培養(yǎng)上的一種探索。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)在于“開(kāi)放”，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比，具有以下幾方面的差異:①目標(biāo)不同，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主要為課堂教學(xué)服務(wù)，目的是讓學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容；開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室雖然有科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、自主學(xué)習(xí)模式、創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)模式、職業(yè)技能培養(yǎng)模式等各種模式[1]，但建設(shè)目標(biāo)都是為了在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣及動(dòng)手能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、開(kāi)拓精神及團(tuán)隊(duì)合作等綜合素質(zhì)。②服務(wù)對(duì)象不同，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室以課程為服務(wù)對(duì)象，圍繞教學(xué)內(nèi)容開(kāi)設(shè)各種實(shí)驗(yàn)；開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室以畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)科競(jìng)賽或研究項(xiàng)目為服務(wù)對(duì)象，開(kāi)展個(gè)性化服務(wù)，以學(xué)生為主體，以教師輔導(dǎo)為補(bǔ)充的服務(wù)學(xué)生個(gè)人興趣發(fā)展的服務(wù)模式[2]。③管理方式不同，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主要由任課教師或課程組在論證的基礎(chǔ)上提出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生在指定的時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)作為一門課程或課程的一部分進(jìn)行管理；開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室采用時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段、管理手段、評(píng)價(jià)等開(kāi)放管理方式[3]，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，實(shí)驗(yàn)管理以項(xiàng)目管理方式為主，學(xué)生針對(duì)某一項(xiàng)目提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室管理員與專業(yè)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，專業(yè)教師在實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行部分指導(dǎo)，項(xiàng)目結(jié)束后，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。由于開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神及動(dòng)手實(shí)踐能力上已經(jīng)被證明有顯著效果[1-5],開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已成為很多高校教學(xué)改革的一部分。開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)成本、教師工作量大幅度增加、學(xué)生的積極性不高、實(shí)驗(yàn)室安全等[6-7]，一些學(xué)校采用制度建設(shè)、經(jīng)費(fèi)支持、設(shè)備保障、人員保障和監(jiān)督機(jī)制等手段保障開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行及管理[8-10]。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)手段的差異，實(shí)驗(yàn)室的管理存在較大差異，經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀器主要是計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以模擬仿真、數(shù)據(jù)處理及小規(guī)模計(jì)算為主；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)物耗材較少；模擬仿真實(shí)驗(yàn)在時(shí)間上不要求連續(xù)性，可以有一些時(shí)間跨度及間隔；實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)獨(dú)立，不同實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)進(jìn)行；基本不接觸危險(xiǎn)物品，實(shí)驗(yàn)室安全主要以用電安全及網(wǎng)絡(luò)安全為主。以上分析可看出，經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本增加相對(duì)較小，教師工作量增加幅度相對(duì)不大，實(shí)驗(yàn)室安全基本可控。因此，經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)難度低于理工類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室。除了制度建設(shè)、經(jīng)費(fèi)支持、設(shè)備保障、人員保障和監(jiān)督機(jī)制，現(xiàn)代信息技術(shù)的利用也是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室規(guī)范管理、提高實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放度的有效手段之一，部分學(xué)校采用了視頻監(jiān)控和指紋門禁的教學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)[11]，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電源控制器對(duì)有源儀器設(shè)備實(shí)行監(jiān)管，與預(yù)約、門禁刷卡連用進(jìn)行身份識(shí)別，并使用高清晰視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控[12-13]，一些學(xué)校開(kāi)發(fā)并使用了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)[14-16]，取得較好的效果。

在開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建及運(yùn)行過(guò)程中，分析了經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的管理特點(diǎn)，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)了基于Web的經(jīng)管類開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包含項(xiàng)目發(fā)布、申請(qǐng)及審批、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室日常管理四個(gè)主要模塊。系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)采用面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)方法，整體采用B/S構(gòu)架，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成并投入運(yùn)行后效果較好。以下是本系統(tǒng)的主要分析和設(shè)計(jì)，可以為其它經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的制度建設(shè)及信息化建設(shè)提供參考。

1 系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

1.1 統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML(Unified Modeling Language)是面向?qū)ο蟮能浖ＵZ(yǔ)言，由Booch等軟件工程專家共同制定，融合了Booch、OMT、OOSE等軟件建模方法的可視化建模語(yǔ)言工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是目前比較完善的建模語(yǔ)言，UML應(yīng)用越來(lái)越受到軟件開(kāi)發(fā)人員的重視，是軟件分析和設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要工具。對(duì)于信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，在系統(tǒng)的需求分析階段，運(yùn)用UML的用例圖捕捉用戶需求，通過(guò)用例建模，對(duì)系統(tǒng)感興趣的相關(guān)外部角色及該角色對(duì)系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行描述，可以使得需求分析人員與用戶在系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)功能上較容易的達(dá)成一致；在系統(tǒng)的分析階段，通過(guò)對(duì)問(wèn)題域的對(duì)象建模，可以識(shí)別系統(tǒng)的主要類及類之間的關(guān)系，也可以進(jìn)一步得到類的實(shí)例對(duì)象和對(duì)象間的關(guān)系；在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，通過(guò)對(duì)活動(dòng)對(duì)象建模，可以描述對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系及合作過(guò)程中的行為次序以及對(duì)象的各種活動(dòng)狀態(tài)，在設(shè)計(jì)階段通過(guò)技術(shù)細(xì)節(jié)的引入，為構(gòu)造階段(編程階段)提供了更為詳細(xì)的規(guī)格說(shuō)明，由此可見(jiàn)，UML建模適應(yīng)于信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的大部分過(guò)程，不同UML模型圖及建模語(yǔ)言的使用，使得基于面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。UML提供的基本模型圖包括以下幾種類型的模型圖：①用例圖(Use Case Diagram),用來(lái)描述系統(tǒng)功能，尤其是從用戶角度看到的或需要的系統(tǒng)功能。②類圖(Class Diagram),展示系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。③對(duì)象圖(Object Diagram),根據(jù)類圖進(jìn)行實(shí)例化的圖，也可以說(shuō)是某一時(shí)刻的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。④狀態(tài)圖(State Diagram),描述一類對(duì)象具有的所有元素可能的狀態(tài)及響應(yīng)。⑤順序圖(Sequence Diagram),按時(shí)間順序展示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系。⑥合作圖(Collaboration Diagram),展示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系，但角度與順序圖不同,側(cè)重于時(shí)間和空間順序。⑦活動(dòng)圖(Activity Diagram),展示系統(tǒng)中各個(gè)活動(dòng)的執(zhí)行流程。⑧構(gòu)件圖(Component Diagram),展示程序代碼的結(jié)構(gòu)。⑨配置圖(Deployment Diagram),展示硬件結(jié)構(gòu)的配置。

1.2 基于Web的經(jīng)管類開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的UML模型

(1) 用例模型。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)研與分析，在本系統(tǒng)中主要完成項(xiàng)目發(fā)布、項(xiàng)目申請(qǐng)與審批、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等功能，對(duì)這些功能進(jìn)一步分析后得到系統(tǒng)的用例模型，如圖1所示。

圖1描述了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的主用例，該用例可以進(jìn)一步分解，以實(shí)驗(yàn)預(yù)約及預(yù)約確認(rèn)為例，該用例可以進(jìn)一步分解如圖2所示。

(2) 靜態(tài)模型。UML中靜態(tài)模型主要由類圖、對(duì)象圖、構(gòu)件圖和裝配圖等圖構(gòu)成，以類分析及對(duì)象分析為例，經(jīng)過(guò)分析，系統(tǒng)的主要類為學(xué)生類、教師類、項(xiàng)目類、實(shí)驗(yàn)類等。進(jìn)一步對(duì)各類進(jìn)行分析后，進(jìn)行類設(shè)計(jì)及對(duì)象設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中項(xiàng)目類及實(shí)驗(yàn)類設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖1 開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)用例

圖2 實(shí)驗(yàn)室預(yù)約及確認(rèn)

圖3 項(xiàng)目類圖及實(shí)驗(yàn)類圖

(3) 動(dòng)態(tài)模型。動(dòng)態(tài)模型主要由狀態(tài)圖、時(shí)序圖、協(xié)作圖、活動(dòng)圖等視圖描述，主要描述系統(tǒng)中對(duì)象在執(zhí)行期間不同的時(shí)間點(diǎn)是如何交互的。在動(dòng)態(tài)建模中，主要以消息來(lái)完成對(duì)象之間的交互的。時(shí)序圖是動(dòng)態(tài)模型的描述工具之一，描述重點(diǎn)在于完成每個(gè)行為的對(duì)象類及這些類之間傳遞消息的時(shí)間順序，時(shí)序圖是一個(gè)二維圖，縱坐標(biāo)是時(shí)間軸，時(shí)間沿豎線向下延伸，橫坐標(biāo)軸代表了類角色，用生命線表示。以系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)審批及預(yù)約功能為例，系統(tǒng)時(shí)序圖中包括學(xué)生與實(shí)驗(yàn)室管理員兩個(gè)角色，學(xué)生調(diào)用系統(tǒng)后進(jìn)行身份驗(yàn)證，登錄系統(tǒng)后提出實(shí)驗(yàn)室使用申請(qǐng)，實(shí)驗(yàn)室管理員根據(jù)申請(qǐng)及實(shí)驗(yàn)室使用現(xiàn)狀分配計(jì)算機(jī)等實(shí)驗(yàn)資源，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室管理員的分配，學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)可以固定使用某一計(jì)算機(jī)，每次使用該計(jì)算機(jī)時(shí)登錄系統(tǒng)，進(jìn)行考勤。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)審批及預(yù)約模塊的時(shí)序圖見(jiàn)圖4。

圖4 實(shí)驗(yàn)審批及預(yù)約時(shí)序圖

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用.NET為開(kāi)發(fā)工具，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL，學(xué)生可以通過(guò)學(xué)號(hào)采用瀏覽器在校園網(wǎng)中進(jìn)行項(xiàng)目申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交，指導(dǎo)教師可以隨時(shí)查看學(xué)生項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的有效管理，效果良好。下一步將完善該系統(tǒng)，完善項(xiàng)目評(píng)價(jià)，增加學(xué)生科研誠(chéng)信評(píng)判等模塊，促進(jìn)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)一步規(guī)范管理。

3 結(jié) 語(yǔ)

基于Web的實(shí)驗(yàn)經(jīng)管類開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的運(yùn)行真正體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,滿足了學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需要,學(xué)生或教師可以自由進(jìn)行項(xiàng)目申請(qǐng)，批準(zhǔn)后可以依托實(shí)驗(yàn)室資源開(kāi)展各級(jí)各類創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)開(kāi)放教學(xué)模式。未來(lái)將在此基礎(chǔ)上，不斷改革嘗試，逐步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的規(guī)范化、管理科學(xué)化水平，為經(jīng)管類開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)積累更多經(jīng)驗(yàn)。

[1] 王貴才,楊九民.高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放模式探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,30(9):317-320.

[2] 蔡芝蔚,潘巧明.基于個(gè)性化服務(wù)的高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放模式的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(1):189-191.

[3] 王 斌.實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放式教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(8):286-296.

[4] 楊曉蘭,胡雪原,趙旭東,等.探索教學(xué)研究型實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011,30(7):371-383.

[5] 湯志宏,王祥紅.對(duì)半開(kāi)放式本科專業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理的探討[J].教育探索，2011(7):101-102.

[6] 侯鳳才,張國(guó)華.高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放存在的問(wèn)題與對(duì)策分析[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011,28(1):177-179.

[7] 楊 威.實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放與管理[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012,29(1):186-187.

[8] 王青溫,杜永平,徐雙滿,等.實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放后的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29(3):337-339.

[9] 伍 揚(yáng).高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理機(jī)制的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012,29(8):178-181.

[10] 黃耀麗,雷 歷,陳慧卿.地方高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放過(guò)程管理探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012,31(8):407-413.

[11] 宋大雷,彭利軍,王明泉,等.教學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,30(3):338-341.

[12] 吳 良,鄒志宏,吳文華,等.試論實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的管理模式與技術(shù)保障[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011,30(11):346-349.

[13] 王志軍，楊延軍.開(kāi)放式教學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,30(1):158-159.

[14] 陳紅葉.開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011,30(6):185-187.

[15] 孟廣學(xué).開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)信息管理的研究與實(shí)踐[J].教育與職業(yè)，2012,27(9):165-166.

[16] 黃 浩，陳寅山，張彥定,等.基于Web的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放預(yù)約管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐[J].福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,27(3):61-63.

Design of Web-based Open Laboratory Management System in Economy and Management Schools

ZHANGLi-jie,ZHUXin-jie,GAOJian-ming
(Economy and Management School, Xinjiang University, Urumqi 830047, China)

There exist differences in management objectives, service object and management tools between open laboratory and traditional laboratory in a university. Most of equipment in the laboratory of economy and management schools are computers and modeling software; Contents of experiments in some economy and management schools are modeling and simulation, data processing and numeric computing. It is easy to establish an open laboratory management system in economy and management school because of less physical consumption. We analyze use-case model, statistic model and dynamic model in designing an open laboratory management system by UML tools and develop a web-based open laboratory management system by .Net and MySQL. The system achieves totally open in laboratory contents, equipment and management, meets personality development for students, and brings some references for other open laboratories.

open laboratories in economy and management schools; management system; analysis and design; UML

2014-05-25

張立杰(1971-)，男，新疆烏魯木齊人，博士，副教授，研究方向：信息管理，預(yù)測(cè)與決策。

Tel.：13079924301;E-mail:xjzlj@163.com

G 642.3

A

1006-7167(2015)02-0269-03