基于NET的開放性實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

宋初一+姜靜清+張成剛

摘要：隨著我國(guó)高校教學(xué)改革的不斷加深，開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力方面，有極大的促進(jìn)作用。開放性實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)是基于.NET框架以及SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)，利用C#程序開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行代碼編寫并在Visual Studio 2008集成開發(fā)環(huán)境下完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理模式，大大提高了當(dāng)今高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理水平以及工作效率。

關(guān)鍵詞：開放性實(shí)驗(yàn)室教學(xué)：管理系統(tǒng)：NET框架：SOL Server2005：Visual Studio 2008

1概述

教育信息化管理是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園建設(shè)的基礎(chǔ)，而開放性實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)的使用是實(shí)現(xiàn)高等教學(xué)現(xiàn)代化以及數(shù)字化校園的重要途徑。本系統(tǒng)基于B/S（Browser/Server）的結(jié)構(gòu)模式來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)，通過(guò)結(jié)合.NET框架和SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用，開發(fā)一個(gè)適用于高校實(shí)驗(yàn)室中的教學(xué)與管理系統(tǒng)，通過(guò)有效和詳細(xì)設(shè)計(jì)敘述了開放式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)的在實(shí)際應(yīng)用作用和價(jià)值。本系統(tǒng)不僅有效地解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理設(shè)備利用率低，教學(xué)工作效率低下等不足情況，還對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和分析能力有較大的提升作用。

2需求分析

開放式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)的需求分析內(nèi)容主要包括：系統(tǒng)的用戶需求，包括實(shí)驗(yàn)管理員、教師和學(xué)生需求；功能需求分析包括：教學(xué)功能、系統(tǒng)管理和設(shè)備管理功能需求。以及模塊設(shè)置功能和數(shù)量是否符合系統(tǒng)要求，功能和數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一和傳遞關(guān)系，管理系統(tǒng)的開發(fā)是否具有可行性分析等。

2.1用戶需求分析

本系統(tǒng)是根據(jù)日常計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室工作流程而設(shè)計(jì)，最終確定在系統(tǒng)中設(shè)立三種用戶角色：實(shí)驗(yàn)管理員、教師、學(xué)生。用戶角色是用來(lái)判斷用戶使用權(quán)限的唯一標(biāo)記，將作為其擁有相應(yīng)操作權(quán)限的依據(jù)。本系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

2.2功能需求分析

通過(guò)詳細(xì)的用戶需求分析，管理結(jié)構(gòu)，確定用戶權(quán)限，對(duì)教學(xué)計(jì)劃、設(shè)備管理和人員管理等業(yè)務(wù)進(jìn)行分析。而功能模塊劃分則是在用戶需求分析的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行拆分或合并，最終使系統(tǒng)的功能范圍清晰明了，為后期的功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。開放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的功能模塊包括系統(tǒng)管理、設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)管理三種管理模塊，各功能模塊又包括若干個(gè)功能子模塊。

2.2.1實(shí)驗(yàn)管理

針對(duì)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程目標(biāo)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行管理，該功能模塊是開放式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理的主要功能。

1）實(shí)驗(yàn)室信息：實(shí)驗(yàn)室的具體描述，通過(guò)實(shí)驗(yàn)管理員管理，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安排之前，可方便地知道該實(shí)驗(yàn)室中能容納多少學(xué)生同時(shí)實(shí)驗(yàn)，有什么設(shè)備，能進(jìn)行什么實(shí)驗(yàn)等，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師提前了解提供了方便。

2）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是完成教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)的必備環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱設(shè)計(jì)該次實(shí)驗(yàn)，包括具體描述、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、能夠達(dá)到期望要求等說(shuō)明。學(xué)生可以進(jìn)行查詢?cè)敿?xì)實(shí)驗(yàn)信息、下載操作文檔等工作。

3）預(yù)約安排：實(shí)驗(yàn)管理員根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)請(qǐng)求，安排實(shí)驗(yàn)操作，有制度和規(guī)則管理實(shí)驗(yàn)室的安排。

4）實(shí)驗(yàn)預(yù)約：實(shí)驗(yàn)預(yù)約可以提前選擇和安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度表，實(shí)驗(yàn)室空閑情況以及學(xué)生人數(shù)，安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生根據(jù)自身情況和課程要求，自主預(yù)約選擇難易度不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，循序漸進(jìn)的完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹６芾硐到y(tǒng)會(huì)根據(jù)以上的預(yù)約情況實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息，不斷為實(shí)驗(yàn)人員提供最新的信息。實(shí)驗(yàn)室預(yù)約流程如圖2所示。

2.2.2系統(tǒng)管理

整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)的功能模塊，有效保證和維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行的作用，包括用戶管理、數(shù)據(jù)庫(kù)更新和維護(hù)以及設(shè)備報(bào)修數(shù)據(jù)等子功能。

1）用戶管理：系統(tǒng)管理員對(duì)不同需求的用戶，劃分不同的使用權(quán)限，分為教師用戶，學(xué)生用戶以及實(shí)驗(yàn)管理員用戶，每個(gè)人都有權(quán)限添加各自的信息。

2）數(shù)據(jù)庫(kù)備份和還原：為了保障數(shù)據(jù)安全和穩(wěn)定，遇到突發(fā)事故能夠補(bǔ)救系統(tǒng)信息和內(nèi)容，數(shù)據(jù)備份是把最新狀態(tài)的數(shù)據(jù)保存到安全服務(wù)器上面，所以數(shù)據(jù)庫(kù)的備份工作應(yīng)該定期和安全。而數(shù)據(jù)庫(kù)還原是將指定路徑下的數(shù)據(jù)庫(kù)備份文件還原到系統(tǒng)中，用以恢復(fù)最新備份的內(nèi)容。

2.2.3設(shè)備管理

實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理是維護(hù)開放式實(shí)驗(yàn)室中設(shè)備信息，主要包括以下子模塊：

1）維護(hù)設(shè)備信息：可以通過(guò)查詢，檢索到設(shè)備的相關(guān)信息，把新增加的設(shè)備和儀器錄入到系統(tǒng)信息中，對(duì)使用中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行核查和維護(hù)記錄，刪除報(bào)廢的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

2）設(shè)備報(bào)修：設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)室中需要維護(hù)而開發(fā)的功能，當(dāng)儀器和設(shè)備出現(xiàn)不工作或者損壞的情況，及時(shí)通過(guò)該功能填報(bào)維修申請(qǐng)，快捷和方便處理設(shè)備故障，而且還可以查詢?cè)O(shè)備的故障原因和記錄，方便以后的維護(hù)和保養(yǎng)。報(bào)修實(shí)現(xiàn)的流程如圖3所示。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)就是編寫代碼和設(shè)計(jì)前臺(tái)頁(yè)面，本系統(tǒng)為了讓用戶更加方便使用在設(shè)計(jì)過(guò)程中要做到界面大方明了，功能操作明確簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)登陸用戶身份的限制，實(shí)現(xiàn)不同的操作。下面說(shuō)明系統(tǒng)主要模塊的實(shí)現(xiàn)方法。

3.1用戶登錄模塊實(shí)現(xiàn)

對(duì)于不同的用戶擁有不同的操作權(quán)限，以角色來(lái)管理操作的具體功能模塊，教師進(jìn)行登錄用教師工號(hào)，實(shí)驗(yàn)管理員則使用系統(tǒng)帳號(hào)登錄，學(xué)生用學(xué)號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)登錄。同時(shí)，即使是相同角色的用戶中，如學(xué)生帳號(hào)之間，可以操作的數(shù)據(jù)也可能得到不同的輸入或輸出界面，即學(xué)生用戶登錄后只能查看該學(xué)生自己信息，系統(tǒng)在用戶列表只有他自己，不能對(duì)其他用戶進(jìn)行查看，確保了用戶之間信息的干擾和數(shù)據(jù)的安全。輸入高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的地址，進(jìn)入默認(rèn)界面如圖4所示，是用戶未進(jìn)行登錄驗(yàn)證時(shí)的界面。

當(dāng)用戶輸入正確的登錄信息后，系統(tǒng)會(huì)彈出登錄成功的消息，包括提示用戶的ID號(hào)，本機(jī)的IP地址信息，并且在系統(tǒng)后臺(tái)已經(jīng)記錄這些信息保存到系統(tǒng)日志中，方便以后查詢。提示信息如下圖5所示。

3.2實(shí)驗(yàn)預(yù)約實(shí)現(xiàn)

開放性實(shí)驗(yàn)預(yù)約功能是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)預(yù)定的作用，可以對(duì)預(yù)先操作的學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行管理，通過(guò)該系統(tǒng)學(xué)生進(jìn)行提前的課程預(yù)約。功能實(shí)現(xiàn)的思路為：假設(shè)學(xué)生已經(jīng)為注冊(cè)用戶，然后點(diǎn)擊預(yù)約，將打開網(wǎng)頁(yè)會(huì)自動(dòng)顯示滿足實(shí)驗(yàn)條件。用戶進(jìn)入預(yù)訂界面后，可以選擇做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，然后單擊根據(jù)自己以后的安排，預(yù)約實(shí)驗(yàn)室的人數(shù)和設(shè)備已滿，顯示不再能預(yù)約，其他的預(yù)約實(shí)驗(yàn)室在頁(yè)面的后面。主要是給學(xué)生提供輸入預(yù)約信息，其中包括項(xiàng)目信息實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間信息保存后即可完成預(yù)約輸入信息，系統(tǒng)將獲得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目頁(yè)面上輸入學(xué)生的預(yù)約信息，如圖6所示。

4總結(jié)

該系統(tǒng)基于B/s模型，采用.NET框架和SQL server2005數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，結(jié)合開放性實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)際情況，開發(fā)一個(gè)適用于高校實(shí)驗(yàn)室中的教學(xué)與管理系統(tǒng)，通過(guò)有效和詳細(xì)設(shè)計(jì)，敘述了開放式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)的在實(shí)際應(yīng)用作用和價(jià)值。本系統(tǒng)不僅有效地解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理設(shè)備利用率低，教學(xué)工作效率低下等不足情況，還對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和分析能力有較大提升作用。endprint