應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳俊

摘要：高校實(shí)驗(yàn)室是開(kāi)展高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要場(chǎng)所，為了培養(yǎng)符合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的應(yīng)用型和綜合性人才，就必須提升實(shí)驗(yàn)室管理水平和完善實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)，為了實(shí)現(xiàn)我院實(shí)驗(yàn)室管理的規(guī)范化和信息化，提高實(shí)驗(yàn)室工作效率，結(jié)合高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理的工作流程和特點(diǎn)，使用PHP語(yǔ)言、MySQI數(shù)據(jù)庫(kù)和Apache服務(wù)器來(lái)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了基于B/S架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的五大功能模塊及其實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室管理;信息系統(tǒng);B/S結(jié)構(gòu);LIMS

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）03-0057-03

1 背景

隨著高等教育的快速發(fā)展，高等學(xué)校辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)投入不斷加大，實(shí)驗(yàn)室的管理工作也變得更為繁雜，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量與管理服務(wù)水平提高也提出了更多的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工管理模式存在功能簡(jiǎn)單、效率低下、保密性差等眾多問(wèn)題，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)高校實(shí)驗(yàn)室管理工作的發(fā)展要求。采用現(xiàn)代信息技術(shù)手段對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行信息化改造是當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)室信息化的核心目標(biāo).只有充分重視信息技術(shù)的發(fā)展，在高校實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)過(guò)程中充分表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的特色，這樣對(duì)于提高應(yīng)用型本科高校的教學(xué)質(zhì)量和科研水平極為重要。

為了促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理工作效率提升，讓實(shí)驗(yàn)室管理工作更加規(guī)范化、信息化，為了提高現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源的使用率和共享率，為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)特別是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理水平與服務(wù)水平，我們有必要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套能夠滿(mǎn)足應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)室工作需求的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS），全稱(chēng)是Laboratory Information Management System，它是由計(jì)算機(jī)硬件和應(yīng)用軟件組成，能夠完成實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和信息的收集、分析、報(bào)告和管理。LIMS基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的整體環(huán)境而設(shè)計(jì)，是一個(gè)包括了信號(hào)采集設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件在內(nèi)的高效集成系統(tǒng)。LIMS系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室管理科學(xué)發(fā)展的成果，是實(shí)驗(yàn)室管理科學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、快速數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全方位管理的計(jì)算機(jī)軟件和硬件系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)室管理工作的需求進(jìn)行調(diào)查分析，本系統(tǒng)主要包括儀器設(shè)備管理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理、系統(tǒng)管理等四大功能模塊，LIMS系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 儀器設(shè)備管理模塊

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備管理是實(shí)驗(yàn)室日常管理工作中的重要部分，本模塊需要實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備信息的查詢(xún)和日常管理功能，儀器設(shè)備的日常管理功能主要包括添加新設(shè)備、更新與完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息、設(shè)備的入庫(kù)和出庫(kù)操作，以及設(shè)備的報(bào)修和報(bào)廢操作。因此，本模塊是實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的使用較為頻繁的模塊。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的主要工作，是高校實(shí)驗(yàn)室工作中的核心環(huán)節(jié)。因此，本模塊必然成為實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的核心模塊。本模塊功能豐富，主要包括實(shí)驗(yàn)室課表管理、學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理、實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理、實(shí)驗(yàn)人員管理四個(gè)子模塊。

1）實(shí)驗(yàn)課表管理：可以為學(xué)生或?qū)嶒?yàn)教師提供實(shí)驗(yàn)室課表的查詢(xún)功能，也可以為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)課選課功能，為教師提供實(shí)驗(yàn)調(diào)課功能，還能為實(shí)驗(yàn)室管理員提供實(shí)驗(yàn)室排課功能;

2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理：不但可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生在線(xiàn)上傳電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告，還可以為實(shí)驗(yàn)教師提供在線(xiàn)批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告功能;

3）實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理：可以為學(xué)生提供查詢(xún)實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)功能，可以為教師提供錄入學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)功能;

4）實(shí)驗(yàn)人員管理：可以管理學(xué)生實(shí)驗(yàn)人數(shù)和班級(jí)，也可以管理實(shí)驗(yàn)教師或?qū)嶒?yàn)室工作人員。

1.3 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)管理模塊

本模塊主要實(shí)現(xiàn)了教師或者學(xué)生通過(guò)本系統(tǒng)來(lái)查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放預(yù)約的時(shí)間表，然后選擇合適的時(shí)間段來(lái)預(yù)約實(shí)驗(yàn)室，在系統(tǒng)里填寫(xiě)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)人員等信息，等待實(shí)驗(yàn)室管理人員審核，同時(shí)學(xué)生或教師還可以查詢(xún)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約申請(qǐng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放預(yù)約管理功能。

1.4 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要面向系統(tǒng)管理員用戶(hù)，本模塊包含了以下四個(gè)模塊：用戶(hù)管理模塊、權(quán)限管理模塊、系統(tǒng)日志管理模塊和系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊。在用戶(hù)管理模塊，系統(tǒng)管理員可以添加、編輯和刪除用戶(hù)，可以設(shè)置用戶(hù)密碼;在權(quán)限管理模塊，系統(tǒng)管理員可以對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，可以分別設(shè)置實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生的系統(tǒng)權(quán)限;在系統(tǒng)日志管理模塊中，系統(tǒng)管理員既可以查看系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)生成的日志，又可以備份、導(dǎo)出或者打印系統(tǒng)日志;在系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，系統(tǒng)管理員可以對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，防止發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)，B/S結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了客戶(hù)端工作，所有客戶(hù)端打開(kāi)計(jì)算機(jī)IE瀏覽器即可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端操作。當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求通過(guò)Web瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)出時(shí)，Web服務(wù)器將完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)以及對(duì)應(yīng)用程序的執(zhí)行工作，并將數(shù)據(jù)請(qǐng)求和處理結(jié)果返回到瀏覽器。對(duì)于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，使用B/S結(jié)構(gòu)相對(duì)于C/S結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易，對(duì)于普通用戶(hù)來(lái)說(shuō)，訪(fǎng)問(wèn)B/S結(jié)構(gòu)系統(tǒng)比c/s結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單方便。本系統(tǒng)以Web服務(wù)器為中心，采用三層架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即：界面、業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)三個(gè)功能層次，LIMS系統(tǒng)體系模型如圖2所示。

用三層架構(gòu)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（LIMS），系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層與界面層相互分離，業(yè)務(wù)層的改變不會(huì)影響界面層，反之，界面層的變換也不影響業(yè)務(wù)層，因而，采用這種架構(gòu)模式既有利于系統(tǒng)的功能擴(kuò)充和維護(hù)，又增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性;在應(yīng)用服務(wù)器上可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，客戶(hù)端只負(fù)責(zé)顯示數(shù)據(jù)，無(wú)須處理業(yè)務(wù)邏輯，降低了客戶(hù)端的系統(tǒng)壓力，由于只能通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，因而，不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性，而且實(shí)現(xiàn)了“瘦客戶(hù)端”。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)登錄實(shí)現(xiàn)

打開(kāi)IE瀏覽器，在地址欄中輸入實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)所在服務(wù)器的IP地址，即可打開(kāi)本系統(tǒng)的用戶(hù)登錄頁(yè)面，如圖3所示。學(xué)生用戶(hù)輸入學(xué)號(hào)和密碼，點(diǎn)擊“登錄”按鈕即可進(jìn)入系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)教師或者系統(tǒng)管理員需要輸入教工號(hào)和密碼完成系統(tǒng)登錄。

3.2 儀器設(shè)備管理模塊實(shí)現(xiàn)

本模塊可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室各種儀器設(shè)備基本信息的管理功能，包括儀器設(shè)備的瀏覽、添加、編輯和刪除功能，系統(tǒng)支持批量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出和刪除功能。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理部分主要是實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)行流程的管理，也是本系統(tǒng)的核心部分。主要包括：實(shí)驗(yàn)教師預(yù)約排課、布置實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求、學(xué)生選課、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交、實(shí)驗(yàn)考核、師生交流互動(dòng)等。

3.3.1 實(shí)驗(yàn)教師

1）點(diǎn)擊“承擔(dān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)”，實(shí)驗(yàn)教師可以看到本學(xué)期所承擔(dān)的培養(yǎng)計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)任務(wù)和開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)任務(wù)。在承擔(dān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)界面，點(diǎn)擊進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)安排”“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”“實(shí)驗(yàn)考核”“實(shí)驗(yàn)記錄”以及“交流互動(dòng)”完成相關(guān)操作，實(shí)驗(yàn)教師申報(bào)項(xiàng)目頁(yè)面如圖4所示。

2）點(diǎn)擊進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”，可以設(shè)置項(xiàng)目預(yù)習(xí)要求、查看學(xué)生提交的預(yù)習(xí)報(bào)告，并對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告評(píng)定成績(jī)。

3）在教師承擔(dān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)界面，點(diǎn)擊進(jìn)入實(shí)驗(yàn)考核操作界面，維護(hù)項(xiàng)目成績(jī)時(shí)，可點(diǎn)擊“開(kāi)課記錄”列表，選擇對(duì)應(yīng)課表時(shí)段的學(xué)生記錄考勤情況，并對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)、考勤、操作、報(bào)告等進(jìn)行評(píng)分，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)各項(xiàng)的權(quán)重值計(jì)算生成項(xiàng)目總成績(jī)。

3.3.2 學(xué)生

學(xué)生登錄實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)顯示學(xué)生本學(xué)期培養(yǎng)計(jì)劃內(nèi)必修的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和可選做的開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目列表。

學(xué)生可以對(duì)具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行選課、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考核、交流互動(dòng)。不能自由選課的預(yù)置排課模式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由教師安排課表，學(xué)生需按照課表按時(shí)到指定地點(diǎn)參加實(shí)驗(yàn)，學(xué)生選課頁(yè)面如圖5所示。

3.4 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)管理模塊實(shí)現(xiàn)

教師或?qū)W生登錄系統(tǒng)后，可以通過(guò)點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)室預(yù)約按鈕來(lái)打開(kāi)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約申

請(qǐng)界面，在該界面上填寫(xiě)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約申請(qǐng)信息，然后提交表單，等待實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人審核。教師或者學(xué)生也可以查看當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約申請(qǐng)的狀態(tài)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)信息審核通過(guò)后，在規(guī)定預(yù)約時(shí)間段，學(xué)生可以到預(yù)約實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成以后，需要在本系統(tǒng)里提交開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。當(dāng)教師或?qū)W生申請(qǐng)的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約還未被審核時(shí)，可以取消所提交的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約申請(qǐng)。

3.5 系統(tǒng)管理模塊實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)管理模塊，實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)管理員通過(guò)菜單對(duì)本系統(tǒng)的用戶(hù)進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)的添加、編輯和刪除功能，還可以對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)權(quán)限和角色進(jìn)行設(shè)置。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)調(diào)查與分析應(yīng)用型本科高校實(shí)驗(yàn)室管理工作的具體要求，采用PHP編程技術(shù)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套基于B/S結(jié)構(gòu)的高校實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)將有效提高我院實(shí)驗(yàn)室管理工作的效率，有助于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理工作規(guī)范化、智能化和信息化。由于時(shí)間和技術(shù)關(guān)系，部分功能模塊較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度較大，系統(tǒng)還需要進(jìn)一步優(yōu)化和改善。

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