高校實(shí)驗(yàn)室管理APP平臺的分析與構(gòu)建

朱小琴，吳伊萍

（1.泉州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息技術(shù)系，福建 泉州362000；2.泉州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)學(xué)院，福建 泉州362000）

0 引言

2012年3月教育部發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》指出，高等教育信息化重點(diǎn)推動信息技術(shù)與高等教育的深度融合，促進(jìn)教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化[1]。2017年1月國務(wù)院發(fā)布《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，指出一部分普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型，高職院校要加快培養(yǎng)社會急需的技術(shù)技能人才，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐動手能力[2]。

隨著新一代信息技術(shù)（大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等）和通信技術(shù)的發(fā)展，高校智慧教室、智慧實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等信息化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)。實(shí)驗(yàn)室作為高?？蒲信c教學(xué)開展的重要場所，需滿足高校轉(zhuǎn)型發(fā)展與師生個性化服務(wù)的需求。目前，中國手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)7.88億，網(wǎng)絡(luò)用戶通過手機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)的比例高達(dá)98.3%[3]。隨著師生對移動端應(yīng)用需求的增加，智慧校園的建設(shè)需要引入全新的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，使學(xué)校對實(shí)驗(yàn)室的管理更加科學(xué)與規(guī)范，同時根據(jù)系統(tǒng)所提供的信息使實(shí)驗(yàn)室的安排更加高效，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)資源的使用效率與實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的工作效率。

為解決現(xiàn)有高校實(shí)驗(yàn)室資源使用率不高的問題，便于師生申請使用實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備，減輕實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍工作負(fù)荷，提出基于跨平臺的高校實(shí)驗(yàn)室管理APP（基于安卓環(huán)境）。該平臺包括實(shí)驗(yàn)室考勤管理、儀器設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)課程管理、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理、實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)管理五大模塊，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室使用人員考勤管理、實(shí)驗(yàn)室基本信息查詢、實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)查詢、實(shí)驗(yàn)室使用申請、實(shí)驗(yàn)課程課表查詢、實(shí)驗(yàn)課程調(diào)換通知、儀器設(shè)備狀態(tài)查詢和儀器設(shè)備使用與空閑登記等功能。

1 開發(fā)技術(shù)與環(huán)境

1.1 開發(fā)技術(shù)

基于安卓操作系統(tǒng)的APP軟件前端采用XML[4]文件。XML是擴(kuò)展的標(biāo)記語言，不同于目前流行的HTML網(wǎng)頁開發(fā)語言，它具有靈活性和可擴(kuò)展性，最主要的特點(diǎn)是所有的標(biāo)簽需要自定義，為用戶的個性化開發(fā)提供了便利?；诎沧康腁PP軟件，其UI界面都是利用XML文件中的各種layout控件設(shè)計的。高校實(shí)驗(yàn)室管理APP平臺的后端采用Java[5]腳本語言。

1.2 開發(fā)環(huán)境

安卓APP的開發(fā)工具是Android studio，但是因?yàn)閹缀跛械陌沧緼PP后端語言都是用Java，所以在安裝開發(fā)工具之前，需要安裝對應(yīng)操作系統(tǒng)版本的JDK[6]。

2 高校實(shí)驗(yàn)室管理APP功能模塊介紹

高校實(shí)驗(yàn)室管理APP平臺要充分考慮實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際需求，根據(jù)高校數(shù)字化校園建設(shè)的基本思路，充分考慮各方使用人員的需求因素，可以將其功能模塊分為：實(shí)驗(yàn)室考勤管理模塊、儀器與設(shè)備運(yùn)營管理模塊、實(shí)驗(yàn)課程管理模塊、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約服務(wù)模塊和實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)管理模塊（如圖1所示）。

圖1 實(shí)驗(yàn)室管理功能模塊圖

用戶登錄模塊。該模塊與學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺對接，校內(nèi)師生根據(jù)學(xué)號和工號直接訪問。

考勤管理功能模塊。用戶登錄后，根據(jù)二維碼實(shí)時簽到和簽退。

儀器與設(shè)備運(yùn)營管理功能模塊。該模塊與學(xué)校的資產(chǎn)管理系統(tǒng)對接。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中心實(shí)際工作中儀器設(shè)備主要滿足教學(xué)、非教學(xué)開放（含科研、大學(xué)生項(xiàng)目與競賽等）、面向社會提供有償服務(wù)等需求，對設(shè)備的使用狀態(tài)、使用時間、維護(hù)維修等信息進(jìn)行信息化管理，便于后期由系統(tǒng)直接生成各類別開放使用的數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)室課程管理功能模塊。因?qū)嶒?yàn)課程是由學(xué)校各二級學(xué)院按照課程需求在教務(wù)系統(tǒng)中排課，導(dǎo)致同一實(shí)驗(yàn)室課程沖突、軟件沖突等問題時有發(fā)生，實(shí)驗(yàn)中心需對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行二次協(xié)調(diào)排課，并將課表同步到教務(wù)系統(tǒng)中，保障實(shí)驗(yàn)室課表與教務(wù)系統(tǒng)課表的課程時間和地點(diǎn)一致。此外，利用APP平臺在網(wǎng)上公布實(shí)驗(yàn)室課表，使信息透明，便于實(shí)現(xiàn)空閑教室、空閑時間段的課程預(yù)約功能。

實(shí)驗(yàn)室預(yù)約服務(wù)功能模塊。根據(jù)已經(jīng)導(dǎo)入的課程安排表，查詢實(shí)驗(yàn)室的空閑時間段，并提供網(wǎng)上預(yù)約申請，后臺管理員根據(jù)申請時間的先后順序，審核和接受申請者的網(wǎng)上預(yù)約，給出預(yù)約成功或者不成功的提示頁面。

實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)管理功能模塊。該模塊主要包括用戶（實(shí)驗(yàn)室工作人員、教師、學(xué)生）管理模塊，課程信息，實(shí)驗(yàn)室所安裝軟件的匯總、統(tǒng)計，實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生打掃管理（衛(wèi)生安排與提醒）等。

3 高校實(shí)驗(yàn)室管理APP數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

為了實(shí)現(xiàn)該平臺5個模塊的功能，針對不同的模塊功能進(jìn)行分析，設(shè)計了一個后臺管理數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫命名為gxsysdb，并在此數(shù)據(jù)庫下創(chuàng)建對應(yīng)的表格，具體設(shè)計如表1至表4所示。

3.2 APP平臺數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的步驟和關(guān)鍵性代碼

為了在后臺統(tǒng)一管理實(shí)驗(yàn)室APP平臺的所有數(shù)據(jù)，需要利用SQLite[7]數(shù)據(jù)庫技術(shù)。SQLite是一種輕量級數(shù)據(jù)庫，它沒有服務(wù)器進(jìn)程，通過文件保存數(shù)據(jù)，該文件是跨平臺的。

（1）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和對應(yīng)的表格。在Androidstudio平臺下，創(chuàng)建SQLite數(shù)據(jù)庫需要用到SQLiteOpenHelper的子類（因?yàn)镾QLiteOpenHelper是一個抽象類，不可以直接使用）。

//創(chuàng)建了一個構(gòu)造方法MyHelperSYS（），并在其中傳入4個參數(shù)，引入數(shù)據(jù)庫名稱和上下文對象等，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的初始化。

表2 yqinfo（儀器與設(shè)備狀態(tài)表）

表3 kcinfo（課程信息表）

表4 sysinfo（實(shí)驗(yàn)室信息表）

（2）關(guān)鍵性的Java代碼。根據(jù)功能模塊分析，數(shù)據(jù)庫和表格創(chuàng)建之后，需要在前端進(jìn)行UI設(shè)計，并通過UI界面的各個控件，進(jìn)行頁面的交互式操作，所有的操作過程都通過數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)反饋出來。實(shí)驗(yàn)室管理APP平臺中對于不同模塊的操作是通過對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表格的各項(xiàng)編輯操作（增加記錄、修改記錄、查看記錄、刪除記錄）來完成的，每一個模塊下都有子菜單，在對應(yīng)的子頁面，通過控件的交互式操作（編寫后端交互式Java源代碼）來完成各個模塊的具體功能。數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、修改和查詢的通用代碼如下（對應(yīng)具體的功能，可以應(yīng)用到對應(yīng)的表格操作中）：

4 高校實(shí)驗(yàn)室管理APP各個模塊工作流程

4.1 實(shí)驗(yàn)室考勤管理模塊

作為一個在線開放平臺，進(jìn)入平臺的用戶需要進(jìn)行注冊和登錄操作。該平臺與學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺對接，學(xué)生輸入學(xué)號和密碼登錄，教師輸入工號和密碼登錄。

學(xué)生登錄平臺后，可以選擇對應(yīng)的授課教師及上課時間段，平臺為其開放簽到和簽退功能。在簽到環(huán)節(jié)，提供實(shí)時動態(tài)的二維碼[8]簽到，以防學(xué)生出現(xiàn)代簽等現(xiàn)象，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。教師登錄平臺后，可以查看學(xué)生的簽到情況和簽退情況，也可選擇授課班級，添加或刪除學(xué)生信息，并統(tǒng)計學(xué)生的考勤情況。實(shí)驗(yàn)員登錄平臺后，可以標(biāo)注自己的工作時間和簽到、簽退情況。

4.2 儀器與設(shè)備運(yùn)營管理

當(dāng)用戶以實(shí)驗(yàn)室工作人員或者教師身份登錄進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室儀器、設(shè)備管理子功能界面后，可以在線查看當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室所有儀器設(shè)備的情況。通過從數(shù)據(jù)庫的表中獲取對應(yīng)設(shè)備、儀器的信息，查詢所需的設(shè)備儀器是否需要維修，是否正在被使用等情況，并對所有有問題的儀器、設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計匯總，把匯總的信息錄入數(shù)據(jù)庫，報給上級主管部門。

4.3 實(shí)驗(yàn)室課程管理

根據(jù)教務(wù)處安排好的實(shí)驗(yàn)課表，并通過平臺查詢實(shí)驗(yàn)室各個機(jī)房的軟件安裝情況，從而優(yōu)化機(jī)房的分配，同時在平臺上公布安排好的實(shí)驗(yàn)室課表。實(shí)驗(yàn)室課程管理是一個復(fù)雜的高并發(fā)任務(wù)，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限的情況下，既要滿足實(shí)驗(yàn)課程對實(shí)驗(yàn)室軟硬件的要求，同時兼顧班級、教師的上課時間。

4.4 實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理

不同的用戶在平臺登錄后，可以查看每一間實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)前使用情況、課表安排情況、軟件安裝情況、實(shí)驗(yàn)室當(dāng)前狀態(tài)等，并可以查詢不同實(shí)驗(yàn)室的空閑時段，通過個人APP客戶端發(fā)出預(yù)約申請，在平臺管理員審核之后，用戶會收到預(yù)約成功或不成功的通知。如圖2所示，用戶登錄平臺經(jīng)過身份認(rèn)證后，學(xué)生或普通教師發(fā)出預(yù)約實(shí)驗(yàn)室的申請，管理員審核預(yù)約，并將審核結(jié)果發(fā)送至預(yù)約人。對于駁回申請的，管理員給出原因。用戶可根據(jù)原因重新修改預(yù)約，再次提交申請。

平臺的預(yù)約功能在正常上班時間段開放，未通過預(yù)約申請的，無法獲得對實(shí)驗(yàn)室的使用權(quán)限。為了排查預(yù)約沖突，平臺管理員按照預(yù)約申請的先后順序?qū)徍讼鄬?yīng)的預(yù)約請求。

4.5 實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)管理

實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)管理包括用戶信息的維護(hù)、課程信息管理、實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生管理等。教師登錄平臺后，可以維護(hù)授課班級信息、學(xué)生信息以及課程信息，也可以對實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生狀況進(jìn)行登記，并反饋給實(shí)驗(yàn)室管理人員。實(shí)驗(yàn)室管理人員在平臺登錄后，可以查看各個實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生情況表，并統(tǒng)計出需要打掃的實(shí)驗(yàn)室名稱，提醒保潔人員在非上課時間段進(jìn)行清潔、打掃。

圖2 預(yù)約申請流程圖

5 結(jié)論

在數(shù)字校園建設(shè)背景下，本課題組分析了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)存在的問題，并對移動端的高校實(shí)驗(yàn)室管理APP平臺做了詳細(xì)的需求分析，從而為構(gòu)建移動端的高校實(shí)驗(yàn)室管理平臺提供了具體的功能模塊介紹和數(shù)據(jù)庫設(shè)計，為后續(xù)的高校實(shí)驗(yàn)室管理APP平臺的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)提供了參考，加快了校園的數(shù)字化建設(shè)步伐，提高了高校實(shí)驗(yàn)室管理的效率和實(shí)時性。