基于SpringBoot的高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計

林圣峰 姚錦江 林濤 劉嘉校 田智卓 李超

作者簡介：林圣峰（1995— ），男，廣東湛江人，助理實(shí)驗(yàn)師，碩士研究生；研究方向：實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理。

摘要：近年來，高校實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)和科研活動日益頻繁，這對實(shí)驗(yàn)室的管理工作不斷提出新挑戰(zhàn)。為合理優(yōu)化配置高校實(shí)驗(yàn)室資源，文章提出了前后端分離架構(gòu)的高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計思路。系統(tǒng)基于SpringBoot + Vue框架，將實(shí)驗(yàn)室信息管理、數(shù)據(jù)處理智能交互等融為一體，設(shè)計與實(shí)現(xiàn)了實(shí)用的B/S架構(gòu)管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了測試，測試結(jié)果顯示穩(wěn)定、流暢。系統(tǒng)具有操作簡單、處理效率高等特點(diǎn)，可為高校實(shí)驗(yàn)室管理提供可靠、高效的解決方案。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室管理；Vue；SpringBoot；設(shè)計思路

中圖分類號：TP311? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0? 引言

2023年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》指出，要在教育、能源等重點(diǎn)領(lǐng)域，加快數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，促進(jìn)信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，業(yè)務(wù)高效協(xié)同?！吨袊逃F(xiàn)代化2035》提出要推動以互聯(lián)網(wǎng)等信息化手段服務(wù)教育教學(xué)全過程。實(shí)驗(yàn)室是高校開展實(shí)踐教學(xué)、科學(xué)研究、人才培養(yǎng)的重要場所。運(yùn)用信息化手段管理實(shí)驗(yàn)室，為師生的實(shí)踐教學(xué)提供更好的服務(wù)，給予師生在實(shí)踐教學(xué)中更好的用戶體驗(yàn)，減輕實(shí)驗(yàn)室管理員事務(wù)性工作量，提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量［1］。新形勢下實(shí)驗(yàn)室機(jī)房管理已經(jīng)趨向于精細(xì)化、專業(yè)化和規(guī)范化，主要是以人工為主的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室機(jī)房管理模式已不能適應(yīng)當(dāng)前的要求，積極引進(jìn)新的管理理念、管理技術(shù)，對于提高實(shí)驗(yàn)室機(jī)房的實(shí)用性、安全性和管理效率至關(guān)重要［2-4］。本文通過問卷調(diào)查法、訪談?wù){(diào)查等調(diào)研方法獲取用戶需求，并結(jié)合自身實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計與實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。

1? 需求調(diào)研與分析

深入調(diào)研當(dāng)前計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理工作現(xiàn)狀是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。為滿足技術(shù)和兼容性的要求，確保系統(tǒng)操作便捷，采用Vue.js + SpringBoot前后端分離架構(gòu)思想，融入頗具創(chuàng)新的輔助功能。本文遵循“高內(nèi)聚、低耦合”開發(fā)原則，充分運(yùn)用分布式技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)等現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)了失物招領(lǐng)、公告通知、實(shí)驗(yàn)課程管理等功能。在系統(tǒng)設(shè)計方面，實(shí)現(xiàn)了多樣化的交互頁面與多維度的后臺管理功能，以及高效處理業(yè)務(wù)、工作調(diào)度、數(shù)據(jù)管理與共享。

2? 系統(tǒng)總體架構(gòu)

對用戶需求以及功能需求進(jìn)行分析，將系統(tǒng)的各個功能模塊進(jìn)行梳理和分類。系統(tǒng)模塊細(xì)分為首頁模塊、登錄注冊模塊等多個功能模塊（系統(tǒng)的功能如圖1所示），并對這些模塊功能進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。此外，對數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和屬性進(jìn)行設(shè)計，為整個系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。通過對系統(tǒng)總體架構(gòu)規(guī)劃，可使系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)更加清晰，提高系統(tǒng)的可用性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)的總體架構(gòu)由應(yīng)用表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)存儲層3個層次組成［5］。

3? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1? 數(shù)據(jù)庫工具

系統(tǒng)選用MySQL數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，查詢性能強(qiáng)大。通過后端Java框架集成Mybatis-Plus快速對接MySQL數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)支持。MySQL支持多種存儲引擎，支持多線程使用，功能非常強(qiáng)大，可以滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)開發(fā)與存儲需求。

3.2? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則

數(shù)據(jù)庫表分為垂直和水平切分，垂直分表是指將表結(jié)構(gòu)按照字段切分，水平分表是指維持表設(shè)計不變，按照一定字段采取哈希或者其他規(guī)則讓其水平切分到多個表結(jié)構(gòu)的表當(dāng)中［6］。常見的方式為水平分表，即把一張大的數(shù)據(jù)庫表分為若干子表，以避免單表記錄數(shù)超過閾值導(dǎo)致的性能急劇下降問題［7］。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計遵循統(tǒng)一性、簡潔性和適應(yīng)性原則。統(tǒng)一性要求將同一主題的數(shù)據(jù)存放在同一個數(shù)據(jù)表中，以確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性；簡潔性則是為了消除數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)庫訪問速度，減少系統(tǒng)開銷；適應(yīng)性則是要考慮到數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的靈活性，以應(yīng)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的動態(tài)變化。

3.3? 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計

根據(jù)設(shè)計原則與系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理需求，本文設(shè)計了用戶登錄表、教師表、課程表、管理員值班表、房間管理員表、當(dāng)前課程表、公告表、日志表、失物招領(lǐng)表、教師調(diào)課申請表10個數(shù)據(jù)庫表。通過使用實(shí)體-聯(lián)系圖（Entity Relationship Diagram）來建立數(shù)據(jù)模型，系統(tǒng)的E-R圖如圖2所示。

4? 系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)

4.1? 注冊登錄模塊

用戶注冊需填寫姓名、工號、手寫簽名（必填項(xiàng)）、學(xué)院等信息，填完后點(diǎn)擊確認(rèn)提交按鈕，前端向后端發(fā)起axios請求，后端接口通過@RequestParam接收前端傳來的數(shù)據(jù)，將注冊信息存儲到數(shù)據(jù)庫中。如果注冊信息填寫不滿足格式要求，則提醒注冊失敗。

用戶在登錄界面輸入賬號和密碼后，點(diǎn)擊登錄按鈕，前端會向后端發(fā)起Axios請求，后端接口通過@RequestBody接收前端傳來的參數(shù)，并查詢數(shù)據(jù)庫中是否存在該用戶。如果存在，后端會生成一個token返回前端，允許該用戶進(jìn)入相應(yīng)系統(tǒng)。如果用戶不存在，則提醒登錄失敗，并返回登錄界面。

4.2? 教師信息管理模塊

進(jìn)入后臺信息管理系統(tǒng)后，用戶點(diǎn)擊教師信息管理界面，前端通過Axios請求后端接口，后端接口返回包含教師信息列表的JSON數(shù)據(jù)。前端提取數(shù)據(jù)后，采用分頁形式渲染到界面上。若需刪除某個教師信息，用戶僅需點(diǎn)擊刪除按鈕，會彈出刪除確認(rèn)彈窗。如果確認(rèn)刪除，前端通過Axios向后端請求刪除教師信息接口，并將教師編號（tid）作為參數(shù)傳遞。后端根據(jù) @RequestParam接收前端傳過來的Tid，利用Mybatis-Plus的delete方法刪除該教師數(shù)據(jù)。

4.3? 調(diào)課審批模塊

用戶可通過系統(tǒng)的課程管理中的調(diào)課管理選項(xiàng)來完成調(diào)課操作。管理員可在管理端審核調(diào)課申請，使用Axios向后端發(fā)起請求并添加token值來獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。后端會根據(jù)@RequestBody判斷是否有沖突等情況，成功的話會返回JSON數(shù)據(jù)提示管理員。審批通過后，前端通過Axios向后端發(fā)送審批請求，并添加token值。后端根據(jù) @RequestBody 判斷是否滿足條件，并在前端界面上提示是否調(diào)課成功。調(diào)課審批模塊包括單節(jié)課程調(diào)課、節(jié)假日調(diào)課、調(diào)課日志查詢和調(diào)課審批。管理員可在調(diào)課日志界面查詢調(diào)課操作日志。

4.4? 失物招領(lǐng)和公告模塊

用戶點(diǎn)擊失物招領(lǐng)管理，前端Axios會請求后端的失物招領(lǐng)接口，將接收到的失物招領(lǐng)JSON數(shù)據(jù)展示在界面上。如點(diǎn)擊添加按鈕，左側(cè)會有抽屜彈出，用戶可在抽屜上填寫失物招領(lǐng)信息，填寫完點(diǎn)擊添加按鈕，前端執(zhí)行Axios請求后端添加失物招領(lǐng)信息接口，同時headers會帶上唯一標(biāo)識token，后端接口通過@RequestBody 獲取前端的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理添加到數(shù)據(jù)庫失物招領(lǐng)表。

4.5? 課程信息模塊

用戶點(diǎn)擊當(dāng)天課表展示或每周課表展示，前端會向后端發(fā)送請求，請求返回一個包含JSON數(shù)據(jù)的響應(yīng)。系統(tǒng)支持課表導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，在上傳課表時，點(diǎn)擊“下載模板”按鈕獲得導(dǎo)入格式的Excel文件，修改后上傳系統(tǒng)，后端使用XSSFWorkBook類讀取Excel表格中每行的數(shù)據(jù)，并將其添加到指定的課程信息表中。導(dǎo)出功能通過，先進(jìn)行模糊查詢，再點(diǎn)擊“導(dǎo)出”按鈕，用戶可以導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。這一功能是采用前端的Excel導(dǎo)出技術(shù)table2excel實(shí)現(xiàn)的。

5? 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)采用黑盒測試方法，從輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系出發(fā)，對管理系統(tǒng)各個模塊的界面和功能進(jìn)行單元測試，從用戶角度解決存在的問題。為保證系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)性，本文根據(jù)設(shè)計要求對軟件進(jìn)行了集成測試［8］。同時，利用PostMan測試后端接口返回數(shù)據(jù)是否跟預(yù)期一致。最后，對系統(tǒng)進(jìn)行了壓力測試、可靠性及安全性測試等系統(tǒng)測試。測試結(jié)果符合預(yù)期設(shè)計要求與技術(shù)要求。

6? 結(jié)語

高校實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行教學(xué)與科研的重要場所，而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式已不能適應(yīng)發(fā)展的需求，本文基于SpringBoot + Vue框架，搭配MySQL數(shù)據(jù)庫與Element-UI組件庫設(shè)計了高校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，經(jīng)投入使用，系統(tǒng)功能符合實(shí)際需求，包括失物招領(lǐng)、公告通知、實(shí)驗(yàn)課程管理、實(shí)驗(yàn)室值班人員管理、實(shí)驗(yàn)室使用登記等功能模塊。經(jīng)反復(fù)測試與優(yōu)化，已成功部署并投入使用，實(shí)驗(yàn)室管理水平和實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率有顯著提升，減輕了實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān)，在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率方面具有良好的應(yīng)用前景，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的優(yōu)化和整體工作流的提升有積極的推動作用。

參考文獻(xiàn)

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［7］樊榮，鄭剛，植耀玲.基于分表的閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計［J］.計算機(jī)應(yīng)用，2021（增刊2）：136-138.

［8］張彤.基于切片技術(shù)的應(yīng)用軟件集成測試方法研究［J］.計算機(jī)仿真，2022（5）：361-365.

（編輯? 李春燕）

Design and implementation of university laboratory management system based on SpringBootLin? Shengfeng， Yao? Jinjiang， Lin? Tao， Liu? Jiaxiao， Tian? Zhizhuo， Li? Chao

（Guangzhou City Institute of Technology， Guangzhou 510000， China）

Abstract：? In recent years， the teaching and research activities of university laboratories are becoming more and more frequent， which poses new challenges to laboratory management. In order to optimize the allocation of university laboratory resources， this paper puts forward the design idea of university laboratory management system with front-end separation architecture.Based on SpringBoot+ Vue framework， the system integrates laboratory information management， data processing and intelligent interaction， and designs and implements a practical B/S architecture management system. The test results show that the system is stable and smooth. The system has the characteristics of simple operation and high processing efficiency， and can provide a reliable and efficient solution for university laboratory management.

Key words： laboratory management; Vue; SpringBoot; design ideas