基于NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：文章主要分析目前我國高校實驗室管理的現(xiàn)況和其中存在的主要問題，并指出設(shè)計開放實驗室管理信息系統(tǒng)以實現(xiàn)預約功能的必要性，基于.NET平臺，以ASP.NET為技術(shù)架構(gòu)，努力建立具有預約功能的開放實驗室管理信息系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，最大限度地使實驗室管理開放與科學化，同時讓實驗室的各類教學設(shè)備使用效能得到最大優(yōu)化，進一步提升實驗室管理的效率。

關(guān)鍵詞：ASP.NET;預約功能;實驗室管理信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP315? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）07-0040-03

1 中國高校實驗室管理的現(xiàn)況

近年來，隨著應用于教育的技術(shù)高速發(fā)展和高校改革的不斷深化，在各地普遍擴招的背景下，高校的在校學生人數(shù)急劇增加，第一，現(xiàn)有的實驗教學由于場地與安全方面的限制，遠遠跟不上教育的需求，目前的主流手段采取增加授課次數(shù)，從而導致實驗教學次數(shù)也隨著在校學生的規(guī)模增大而增加;第二，經(jīng)濟高速發(fā)展的要求，對于在校學生動手能力的要求也越來越高，從而使得實驗教學變得壓力越來越大，工作量也隨之增加。由此可見，在我國高等教育技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟高速發(fā)展兩方面因素的影響下，實驗教學的問題越來越凸顯。

開放型實驗室的建設(shè)目前已經(jīng)成為實驗室研究方向的熱點之一，研究人員認識到實驗內(nèi)容方面和實驗時間的使用上都亟須進一步地開放。這就要求實驗室管理員對相應的挑戰(zhàn)做好相應的工作準備。實驗室內(nèi)容方面，要求實驗室管理員的工作具有一定的靈活性與開創(chuàng)性;同時實驗室時間的使用上，要求實驗室管理員對實驗項目的把握具有前瞻性和創(chuàng)新性。傳統(tǒng)的實驗室管理手段上，只要求每個學期之前就安排好了實驗的內(nèi)容和時間，不需要做出什么改變，缺乏變化與變通，并且針對新時代的要求也缺少適應性。而開放型實驗室基于實驗時間和實驗內(nèi)容的開放性，無法適應于傳統(tǒng)的實驗室管理方式，在實踐操作中，通常會出現(xiàn)以下兩種情形：第一，在某個實驗室的開放時間內(nèi)，師生進行的實驗內(nèi)容超過了實驗室本身的最大實驗承載量;第二，在某個實驗室的開放時間里，卻沒有一個師生做實驗。

為了解決以上的問題，這就需要借助一定的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，來開發(fā)出一個與目前的實踐需要相適應、具有一定效率的平臺管理系統(tǒng)，同時也利于實驗室管理員方便管理。近幾年，很多高校的實驗室都在研究開放型實驗室的管理方式，例如電話登記、到實驗室管理員處現(xiàn)場預約等方法，然而，這些方法都存在很大的局限性，需要專人處理并且手續(xù)較為煩瑣。極端情況下，如果實驗室發(fā)生停電或者病毒侵入的事件，實驗室管理員很難迅速地通知到每一位預約師生。

MIS系統(tǒng)是目前比較被廣泛接受的管理平臺與手段。在這里，我們可以利用該系統(tǒng)的理念，結(jié)合.NET相關(guān)的技術(shù)，開發(fā)基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)。希望能借助此實驗室管理信息系統(tǒng)對當前的實驗室管理方法具有一定的促進作用，并朝著良性方向發(fā)展。歸根到底，提升師生自我管理水平才是最重要的，是開放型實驗室真正有效利用的最根本的基礎(chǔ)。

2 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)介紹

基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的主要功能：一、依據(jù)目前安排的實驗室教學設(shè)備安排進度，進行實驗室相應的教學設(shè)備管理;二、對實驗室進行相關(guān)技術(shù)討論和實驗室簡要介紹等。安排實驗進度具體指由之前的傳統(tǒng)、學期之前就安排好的固定方式轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為靈活的網(wǎng)絡(luò)預約形式;實驗室設(shè)備管理流程則與傳統(tǒng)的設(shè)備使用、采購相一致，只不過使用了網(wǎng)絡(luò)的方式。具體的系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

3 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

以ASP.NET技術(shù)為例，它是一門功能非常強大、兼容性較強的服務(wù)器端技術(shù)，它的主要功能是根據(jù)需求來創(chuàng)建WEB頁面，并且是動態(tài)的。這種技術(shù)的最大優(yōu)點，在建立網(wǎng)站時能夠從傳統(tǒng)的、重復的靜態(tài)頁面方式解放出來，在服務(wù)器層面迅速導入ASP.NET相應動態(tài)的技術(shù)，實時處理與更新可能出現(xiàn)的任何問題。在ASP.NET技術(shù)中，NET Framework是用來創(chuàng)建WEB應用程序的靈活手段，并且是ASP.NET技術(shù)的核心技術(shù)組件。相對于目前針對服務(wù)器端而開發(fā)的一些動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)，ASP.NET技術(shù)主要有以下關(guān)鍵突破。

1） ASP.NET技術(shù)能夠兼容各類多語言下的編程方式，凡是.NET能支持的程序都能用于編寫基于ASP.NET技術(shù)的網(wǎng)頁內(nèi)容，在這個實驗室管理信息系統(tǒng)中，采用了ADQ.NET進行技術(shù)開發(fā)。

2） 在ASP.NET技術(shù)中，引入了面向服務(wù)器端對象的技術(shù)，并且發(fā)展了相應的服務(wù)器端控件，這使得ASP.NET技術(shù)開發(fā)使用人員能夠通過一定的服務(wù)器端程序代碼對動態(tài)網(wǎng)頁呈現(xiàn)的HTML進行實時靈活的控制。

3） ASP.NET技術(shù)針對服務(wù)器端的狀態(tài)能夠進行自我調(diào)整，ASP.NET技術(shù)開發(fā)使用人員無須投入太多精力在維護網(wǎng)頁設(shè)計的細節(jié)上。

ADQ.NET技術(shù)是ASP.NET技術(shù)的一種延伸，它能夠處理各類應用程序的數(shù)據(jù)問題，并為數(shù)據(jù)庫提供相應的建構(gòu)程序接口，具有處理數(shù)據(jù)庫的操作運算功能。ADQ.NET技術(shù)也包括一個連接對象，用于數(shù)據(jù)庫連接的建立。

4 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的整體設(shè)計

根據(jù)實驗室預約的實際需求，同時結(jié)合實驗室管理員的實際情況，可設(shè)置成自動生成實驗室預約清單，其中包括能分配給每個用戶的實驗室使用時間以及實驗內(nèi)容。同時，預約用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地掌握實驗室最新狀況，同時根據(jù)自身情況與需要進行二次預約。該實驗室管理信息系統(tǒng)還能支持預約用戶的使用反饋，以及發(fā)布信息等傳統(tǒng)網(wǎng)站的基本性能。結(jié)合高校實驗室日常管理的實際情況，系統(tǒng)在管理數(shù)據(jù)方面使用了基于二維表的Access關(guān)系數(shù)據(jù)庫，主要的表和表項見下：

1） 預約用戶的個人信息總表。其中包括師生姓名，學號或工號，性別，使用密碼，所在城市，住址，出生年月日，聯(lián)系電話，是否系統(tǒng)管理員， 是否具有群組權(quán)限。

2） 需要預約的實驗室信息總表。其中包括實驗室的具體位置，預約的實驗編號，所做的實驗名稱，預約的實驗時間，實驗指導老師，已經(jīng)預約實驗室的人數(shù)，實驗室可容納的最大人數(shù)，當前的實驗狀態(tài)，實驗室管理員的聯(lián)系方式。

3） 實驗室群組信息總表。其中包括該群組的具體描述，群組的編號。

4） 預約的實驗信息總表。其中包括所做實驗的名稱，預約實驗的編號，預約的人數(shù)，預約的實驗日期，實驗指導老師，實驗室可容納的最大人數(shù)，當前的實驗狀態(tài)，實驗室管理員的聯(lián)系方式。

5） 預約留言的信息總表。其中包括留言標題，留言具體編號，預約留言師生姓名，留言的內(nèi)容，留言的時間，是否是回復性留言，留言的點擊數(shù)，回復性留言數(shù)量。

預約信息發(fā)布總表。其中包括信息發(fā)布的標題，信息發(fā)布的編號，信息發(fā)布的日期，信息發(fā)布的內(nèi)容，信息發(fā)布的創(chuàng)作者。

5 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的開發(fā)模塊

根據(jù)高校實驗室的用戶實際需求，可以將開放實驗室管理信息系統(tǒng)分成五類模塊，每個模塊之間形成有機緊密的聯(lián)系。其中，系統(tǒng)安全管理模塊管理權(quán)限最高，位于其他所有四類模塊之上，并且它能夠限制不同的用戶權(quán)限。同時，實驗室管理員具有系統(tǒng)的一切權(quán)限，而其他用戶只能使用系統(tǒng)的部分權(quán)限。基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)使用模塊化的功能設(shè)計，有利于進一步完善模塊的各部分功能，同時能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)的功能進行擴充，為新的模塊預留可能的空間，增強機動性和靈活性。五類模塊見下：

1） 系統(tǒng)安全管理模塊

為了保證實驗室管理信息系統(tǒng)的安全使用，系統(tǒng)安全管理模塊使用了雙重限制功能。首先，在動態(tài)網(wǎng)頁上對普通用戶的權(quán)限進行限制;其次，在每個具有管理權(quán)限的網(wǎng)頁上對普通用戶的權(quán)限進行設(shè)置限制。在進行雙重限制的同時，也設(shè)置了數(shù)據(jù)庫的更新與備份功能，從而對整個系統(tǒng)進行徹底的保護。

在進行具體的設(shè)計時，在安全管理模塊中區(qū)分開不同的板塊，針對不同的用戶使用不同的群組進行區(qū)分，整個系統(tǒng)通過一系列群組對不同的動態(tài)頁面進行區(qū)分。安全管理模塊頁面利用DREAMWEAVER自定義的標簽DATASET和數(shù)據(jù)庫進行鏈接，同時保存不同用戶和群組的信息

2） 系統(tǒng)用戶模塊

系統(tǒng)用戶模塊包含實驗室管理員信息模塊和一般用戶信息模塊。實驗室管理員信息模塊包含了所有用戶的信息資料，具有管理所有用戶的權(quán)限以及黑名單的設(shè)置功能，黑名單中的用戶將被禁用一切功能;一般用戶信息模塊包含了個人的一切資料信息，如圖2所示。

3） 實驗管理模塊

這個模塊是開放實驗室管理信息系統(tǒng)的核心，其中包含實驗室信息總表、預約信息總表和實驗信息總表，實驗室管理員具有修改、添加和刪除這三個總表的權(quán)限。一般用戶只能修改、添加和刪除預約信息總表，或者具有查詢其他兩個總表的權(quán)限。

由于實驗通常在對應的實驗室里進行，因此通常的流程如下：由實驗室管理員首先將實驗室的具體信息（例如實驗室可容納最大人數(shù)和其他信息）添加進實驗室信息總表，其次將所做的實驗具體信息添加進實驗信息總表，一般用戶最后對實驗室進行預約。需要注意的是，實驗室管理員具有對所預約的實驗室和實驗進行修改和刪除的權(quán)限。在進行這兩項操作的同時，相關(guān)的數(shù)據(jù)會更新或者被刪除。

實驗室預約界面能夠顯示實驗室可容納的最大人數(shù)和已經(jīng)預約的人數(shù)，如表1所示。

提前預約的時間限制為最少2天，最多6天。一般用戶在進行預約的操作時，實驗室管理信息系統(tǒng)會產(chǎn)生四類限制，這四類限制依次如下：

①實驗可使用的時間限制。通常，一個預約用戶在同一時間段只能使用一個特定的實驗室。

②實驗室使用人數(shù)的限制。如果預約人數(shù)超過了某個實驗室可容納的最大人數(shù)，則系統(tǒng)提示該實驗室無法預約。

③可預約的實驗數(shù)量限制。一個預約用戶在同一個星期內(nèi)最多只能預約4個實驗。

④預約失信黑名單。當一個預約用戶在預約時間內(nèi)未到某個實驗室超過3次，將被系統(tǒng)列入黑名單，并且在14天之后才能自動從黑名單解除。普通用戶在預約實驗室成功之后，才能查詢預約的信息和對預約信息進行修改或刪除的操作。實驗室管理員具有查看一切預約信息的權(quán)限，并且能夠根據(jù)實際需要對預約信息進行修改或者刪除。

以上的每一個操作步驟都對應著數(shù)據(jù)庫后臺相應的操作步驟。同時這些步驟又是透明化的，因此，極大地降低了系統(tǒng)用戶操作的困難程度，使得系統(tǒng)的使用效率大大提高。

4） 發(fā)布信息模塊

實時發(fā)布系統(tǒng)的消息，可以讓普通用戶了解到實驗室的最新狀況和預約的最近消息。只有實驗室管理員具有發(fā)布信息的權(quán)限，同時有對所發(fā)布的消息進行修改或刪除等操作權(quán)限。普通用戶只能訂閱消息。

5） 信息留言模塊

信息留言模塊為普通用戶提供了一個交流平臺，用戶可以在此進行技術(shù)方面的交流和系統(tǒng)使用的反饋意見。同時用戶可以在信息留言板下面留言，或者對其他用戶的留言發(fā)表回復。

6 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的特點

目前，相對于傳統(tǒng)的實驗室預約辦法，網(wǎng)上預約系統(tǒng)是一種全新的實驗室預約安排，它很好地解放了實驗室管理員的負擔，同時預約的主動權(quán)交還給了師生，減輕了實驗室管理員的排課任務(wù)，增強了師生的自主能動性，與傳統(tǒng)的實驗室預約辦法比較，基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)具有以下特點：

1） 引進了比較新的通信技術(shù)，使得實驗室的管理與新時代同步。舉個例子，系統(tǒng)具有群發(fā)消息的功能，出現(xiàn)緊急情況時，系統(tǒng)會迅速啟動緊急響應機制，群發(fā)消息給普通用戶，使普通用戶能夠在第一時間掌握實驗室的實時情況。

2） 引進了MIS現(xiàn)代化的管理觀念，將使得實驗室管理的效率得到進一步的提高，同時充分利用實驗室的潛能。

3） 使用仿真與虛擬的技術(shù)，能夠有效地降低對實驗室貴重設(shè)備可能的損壞，以及潛在的事故發(fā)生率。針對實驗室的貴重設(shè)備，系統(tǒng)添加了考試的功能，凡是預約實驗室貴重設(shè)備的師生，必須事先在系統(tǒng)上進行相關(guān)的考核，通過之后才能有使用實驗室貴重設(shè)備的資格并且預約該設(shè)備。同時，實驗室管理員可以通過調(diào)節(jié)考核難度的系數(shù)，來控制實驗室貴重設(shè)備的損耗率，同時提升實驗室貴重設(shè)備的安全運行系數(shù)。

4） 使用相關(guān)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)添加了普通用戶互動的平臺。包括在系統(tǒng)上設(shè)置留言區(qū)域和技術(shù)討論區(qū)。提高教師的教學水平和學生的學習興趣。

5） 進一步完善實驗室預約平臺的誠信機制，提升普通用戶的誠信管理意識。在傳統(tǒng)的實驗室預約辦法中，多數(shù)辦法基本上只能通過師生是否過來實驗室做實驗室來進行判斷，且事后沒有約束力。而開放實驗室管理信息系統(tǒng)能夠?qū)χT如早退、遲到、實驗中有名無實（例如玩游戲）等進行分門別類的處理，同時充分考慮實際因素，使得誠信機制的建立更加科學。

7 結(jié)論

基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統(tǒng)的建立，能夠極大地減輕了實驗室管理員的工作量，有效地降低了實驗室的管理難度，同時能夠使得廣大師生參與到實驗室的管理進程中來，靈活地解決了高校實驗室的場地、設(shè)備乃至師資不足的問題，為學生的創(chuàng)新能力提供了空間;有助于提升師生的誠信意識和學生的實驗技能水平，同時在實驗室管理的規(guī)范化具有較強的促進作用。

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【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2021-05-12

基金項目：廣東省高等教育學會實驗室管理專業(yè)委員會基金項目（編號：GDJ2016060）

作者簡介：董航，男，廣東廣州人，實驗師，主要研究方向為高教研究。