高校開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，西安 710089)

0 引言

高校建立開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，可以擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容，滿足實(shí)驗(yàn)室課程教學(xué)的綜合性、選擇性、創(chuàng)造性需求，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單化、有效性的實(shí)驗(yàn)室管理。本文將會(huì)根據(jù)某大學(xué)建立的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，該項(xiàng)目是在.NET環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，該技術(shù)不僅具有分布式Web多層結(jié)構(gòu)的B/S模式應(yīng)用程序，同時(shí)也能提供強(qiáng)有效的.NET Framework平臺(tái)，該平臺(tái)可以給用戶提供VS.NET2008開(kāi)發(fā)工具、SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)、Visio2005建模工具和操作系統(tǒng)[1-2]。在這些技術(shù)支持下，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的快速通信，良好的兼容性和運(yùn)行效率，而且開(kāi)發(fā)周期也會(huì)大量縮減。

1 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析

高校開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要按照“分布實(shí)施、統(tǒng)一規(guī)劃”的原則進(jìn)行，同時(shí)也要保證整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)放性、先進(jìn)性、界面友好、經(jīng)濟(jì)性、便于維護(hù)和拓展等[3-4]。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

建立開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)需要根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況出發(fā)，采取先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)的管理方法進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，將實(shí)驗(yàn)室管理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，對(duì)實(shí)驗(yàn)室整個(gè)工作環(huán)境進(jìn)行管理。其中包括：設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理、成績(jī)管理、集數(shù)學(xué)管理、查詢和統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)管理、實(shí)驗(yàn)預(yù)約等模塊，將這些部分構(gòu)成一個(gè)整體進(jìn)行管理，建立一個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)室管理體系，以此提高教學(xué)效率，滿足教學(xué)資源供給[5-6]。

關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室的使用，需要根據(jù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃安排實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間，同時(shí)建立網(wǎng)上預(yù)約模式，并記錄預(yù)約情況。在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中，子系統(tǒng)可以來(lái)管理每個(gè)實(shí)驗(yàn)教師課程表，教師根據(jù)預(yù)約情況進(jìn)行上課。在結(jié)束課程后，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況，以及平時(shí)學(xué)習(xí)情況，給出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，并將學(xué)生成績(jī)單和分析單打印出來(lái)。

在這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以安裝一臺(tái)專用的服務(wù)器，采取WWW模式進(jìn)行訪問(wèn)，同時(shí)為高校提供“一卡通”模式的管理和服務(wù)。這樣學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)任務(wù)查詢、成績(jī)查詢和實(shí)驗(yàn)預(yù)約。教師也可以隨時(shí)隨地為學(xué)生解答疑問(wèn)、批閱作業(yè)等，同時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)[7-8]。而教學(xué)管理部門(mén)也能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)了解整個(gè)學(xué)校的教學(xué)情況，對(duì)實(shí)際教學(xué)和學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

建立開(kāi)放式高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，需要具備以下幾種功能：

(1) 關(guān)于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的報(bào)廢、維修和使用管理人員可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

(2) 具有良好的安全保障，避免出現(xiàn)信息資料被破壞或是丟失情況。

(3) 建立有效的師生交流和溝通渠道。

(4) 對(duì)于不同的用戶進(jìn)行賬戶管理和權(quán)限設(shè)置。

(5) 學(xué)生可以在線提交作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師可以錄入成績(jī)，進(jìn)行網(wǎng)上評(píng)閱等。

(6) 能夠提供較強(qiáng)的報(bào)表輸出和統(tǒng)計(jì)功能。

(7) 統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，評(píng)估整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行狀況。

(8) 實(shí)現(xiàn)學(xué)校每臺(tái)計(jì)算機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，都能為師生提供瀏覽學(xué)校實(shí)驗(yàn)室情況，能夠?qū)崿F(xiàn)查詢個(gè)人信息、實(shí)驗(yàn)預(yù)約和信息處理功能。

1.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

高校建立開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)是在B/S系統(tǒng)模式和分布式環(huán)境下，構(gòu)建三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括：數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、功能邏輯層和表示層等。

(1) 功能邏輯層具有“承上啟下”的功能，它是在獲取用請(qǐng)求時(shí)，表示層可以調(diào)取功能層的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作。

(2) 表示層就是給用戶展示數(shù)據(jù)的，用戶也可以在該層進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。表示層可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)預(yù)約、系統(tǒng)配置等功能。

(3) 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層是發(fā)起動(dòng)作的模塊，該層是與數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊連接，可以將相關(guān)數(shù)據(jù)提交、展示、返回到頁(yè)面邏輯層。其中數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊處于底層，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)信息的增加、刪除、更新和插入等。

根據(jù)上述分析，實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)可以分為：管理員界面、學(xué)生用戶界面、教師用戶界面等3個(gè)界面，這些界面構(gòu)成表示層。其中公用類包括：數(shù)據(jù)訪問(wèn)類、功能邏輯類，其對(duì)應(yīng)的是數(shù)據(jù)訪問(wèn)模塊和功能模塊。

1.4 系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)

本文分析的高校開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，是在Web基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，包括：設(shè)備管理、查詢和統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)管理、實(shí)驗(yàn)管理等模塊。高校開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu),如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)管理模塊就是將SQL Server信息轉(zhuǎn)化成Excel或是Access，滿足用戶需求。試驗(yàn)管理模塊：就是對(duì)實(shí)驗(yàn)信息各個(gè)模塊進(jìn)行管理。設(shè)備管理模塊：主要管理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用、維護(hù)、借調(diào)情況的管理。查詢和統(tǒng)計(jì)：為各個(gè)用戶提供各種信息查詢、設(shè)備使用等功能。

1.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)是支撐網(wǎng)絡(luò)查詢和訪問(wèn)的主要部分，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立可以面對(duì)大量的Internet用戶，提供系統(tǒng)服務(wù)功能，而且邏輯關(guān)系建立比較簡(jiǎn)單。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，需要建立表來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，關(guān)于優(yōu)化后建立的數(shù)據(jù)表如下：(1)操作管理員表，(2)器材信息表，(3)器材損耗記錄表，(4)教師信息表，(5)實(shí)驗(yàn)成績(jī)表，(6)實(shí)驗(yàn)記錄表，(6)器材分類表，(7)實(shí)驗(yàn)預(yù)約表，(8)器材借用記錄表，(9)器材維護(hù)記錄表，(10)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表，(11)學(xué)生信息表，(12)教師任課表，(13)學(xué)不分類表等。

2 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)完善

2.1 實(shí)驗(yàn)預(yù)約

實(shí)驗(yàn)預(yù)約涉及到很多個(gè)數(shù)據(jù)表，其中包括：實(shí)驗(yàn)預(yù)約表、實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表、學(xué)生信息、實(shí)驗(yàn)記錄表等。完成實(shí)驗(yàn)預(yù)約操作徐亞痛數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取這些信息，來(lái)分析學(xué)生信息、實(shí)驗(yàn)預(yù)約項(xiàng)目是否真實(shí)，是否有時(shí)間指定等。這時(shí)候管理人員需要審查這些申請(qǐng)單，完成后表示預(yù)約成功，這時(shí)申請(qǐng)的結(jié)果會(huì)被數(shù)據(jù)庫(kù)記錄。

2.2 驗(yàn)證用戶身份

在實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，首先就是進(jìn)行用戶登錄設(shè)計(jì)。為了保證系統(tǒng)的安全性，這里可以將用戶分成4種：管理員、教師、學(xué)生和超級(jí)管理員等，用戶角色不同使用權(quán)限也不同。在用戶登錄主頁(yè)，只有Adim用戶具有使用權(quán)限，在用戶進(jìn)入系統(tǒng)前，需要對(duì)用戶身份進(jìn)行驗(yàn)證并保存信息，這樣用戶可以直接進(jìn)入頁(yè)面，如果驗(yàn)證失敗就要轉(zhuǎn)到login.asp，這時(shí)用戶需要重新審查自己的登錄賬號(hào)和密碼。在登錄成功后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶權(quán)限，進(jìn)行模塊操作。

在驗(yàn)證用戶身份過(guò)程中，是利用HTML實(shí)現(xiàn)用戶口令和名稱的輸入，之后通過(guò)ASP文件格式將輸入數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中信息進(jìn)行比較。如果用戶身份合法，那么可以數(shù)據(jù)庫(kù)中的用戶類、用戶訪問(wèn)表就會(huì)將用戶信息儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，之后使用Cookie文件儲(chǔ)存用戶各類信息，方便以后對(duì)用戶界面判定。系統(tǒng)轉(zhuǎn)到主頁(yè)面時(shí)，會(huì)根據(jù)用戶數(shù)組顯示用戶訪問(wèn)權(quán)限信息，同時(shí)提供鏈接功能。

2.3 實(shí)驗(yàn)信息管理

實(shí)驗(yàn)信息管理主要是針對(duì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行管理。超級(jí)用戶具有添加、刪除、修改數(shù)據(jù)信息的功能。

(1) 計(jì)劃管理實(shí)驗(yàn)：統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)是否按照計(jì)劃實(shí)施，主要涉及到的模塊包括：1)項(xiàng)目實(shí)踐，安排畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)和大作業(yè)等，對(duì)全校的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目集合開(kāi)設(shè)。2)管理計(jì)劃耗品：其中包括的主要管理對(duì)象有實(shí)踐項(xiàng)目、安排實(shí)驗(yàn)課程等兩個(gè)模塊功能。耗材配套方案、開(kāi)課設(shè)備、大綱計(jì)劃對(duì)各個(gè)子模塊具有約束作用。子系統(tǒng)主要輸入實(shí)驗(yàn)加護(hù)、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)課任務(wù)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室時(shí)間、輸出排課規(guī)定等。

(2) 實(shí)驗(yàn)設(shè)置：設(shè)置每個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)設(shè)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)包括：班級(jí)和類別、學(xué)院和節(jié)次、實(shí)驗(yàn)名稱和日期、完成狀態(tài)等。

2.4 信息統(tǒng)計(jì)和查詢

在實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)中統(tǒng)計(jì)和查詢功能使用率比較高，關(guān)于該功能模塊的設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：

(1) 查詢?cè)O(shè)備清單：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室模塊資產(chǎn)的管理，用戶可以選擇需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，之后系統(tǒng)會(huì)給出關(guān)于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備清單。

(2) 查詢?cè)O(shè)備：顯示用戶使用的設(shè)備狀態(tài)，檢索資產(chǎn)狀態(tài)。

(3) 查詢?cè)O(shè)備分組信息：顯示指定分組實(shí)驗(yàn)室儀器和設(shè)備。分組設(shè)備明細(xì)表包括：設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱、組別等信息。

(4) 統(tǒng)計(jì)設(shè)備故障信息：檢索指定用戶使用的設(shè)備類型損耗情況。

(5) 查詢常規(guī)設(shè)備配套信息：根據(jù)用戶實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指定用戶主要使用的設(shè)備儀器。

(6) 統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)出率：統(tǒng)計(jì)分析用戶在實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)后的適應(yīng)能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備使用情況和狀態(tài)進(jìn)行分析，從而得到實(shí)驗(yàn)室課程開(kāi)設(shè)情況。

(7) 統(tǒng)計(jì)教師工作量：管理人員可以查詢教師工作安排情況。

(8) 查詢學(xué)生成績(jī)：提供學(xué)生自己查詢實(shí)驗(yàn)成績(jī)功能。

(9) 查詢計(jì)劃實(shí)驗(yàn)：提供使用實(shí)驗(yàn)室用戶查詢實(shí)驗(yàn)任務(wù)的功能。

高校開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)表格信息查詢，用戶只要對(duì)生成界面條件進(jìn)行設(shè)置，選擇字段、數(shù)據(jù)表、字段值和運(yùn)算符關(guān)系等條件，數(shù)據(jù)表就會(huì)根據(jù)用戶需求輸入相應(yīng)信息。而起系統(tǒng)會(huì)對(duì)多個(gè)表格和字段進(jìn)行選擇，生成對(duì)應(yīng)的SQL語(yǔ)句，之后獲取對(duì)應(yīng)的結(jié)果。也可以看出該系統(tǒng)能夠提供動(dòng)態(tài)生成查詢、類別查詢界面，同時(shí)也能生成字符串查詢條件，這種模塊功能設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性。

3 總結(jié)

基于Web建立的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，可以根據(jù)高校開(kāi)設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)積極借鑒其他高校設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，完善實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的建設(shè)，能夠?yàn)閹熒峁└喱F(xiàn)代化服務(wù)，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。