李媛媛， 周 圍， 靳小燕

(北京交通大學(xué) 計算機與信息技術(shù)學(xué)院， 北京 100044)

0 引 言

隨著我國高等教育事業(yè)的飛速發(fā)展，很多高校招生規(guī)模快速增長，對于高校的硬件教育資源的合理有效使用提出了新的挑戰(zhàn)，其中最大的挑戰(zhàn)之一莫過于計算機公共實驗室的管理。高校計算機公共實驗室通俗稱為公共機房，主要承擔(dān)學(xué)校計算機基礎(chǔ)課程、計算機語言、網(wǎng)絡(luò)、英語聽說訓(xùn)練等實踐教學(xué)任務(wù)以及考試和學(xué)生的自由上機實踐。隨著學(xué)生需求多樣化、上機實踐課程任務(wù)和計算機實驗設(shè)備數(shù)量的增加，使得目前在實驗室管理人員有限的情況下如何高效地管理計算機實驗室成為了迫切需要解決的問題。當(dāng)然，一個科學(xué)合理的公共實驗室管理制度是提高管理效率的基礎(chǔ)，另外還要有一個好的管理系統(tǒng)才有可能從根本上提高管理效率。實驗室管理系統(tǒng)的完善程度代表了高校信息化建設(shè)的水平[1]。

本文針對高校公共實驗室的管理需求進行調(diào)查分析，對基于開源軟件實施的管理信息系統(tǒng)進行深入探討，以期找到低成本、快速、有效、穩(wěn)定的公共實驗室管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，并且通過我校建設(shè)實例來證明開源軟件應(yīng)用的可行性和前景。

1 公共實驗室信息管理系統(tǒng)需求分析

通常所說的實驗室信息管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System，LIMS)，是基于計算機局域網(wǎng)包括了信號采集設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件在內(nèi)的集成系統(tǒng)。通常以專業(yè)實驗室為中心，將實驗室的業(yè)務(wù)流程、環(huán)境、人員、儀器設(shè)備、試劑、標(biāo)準(zhǔn)方法、文件記錄、科研管理等多種因素有機結(jié)合，能夠完成實驗室數(shù)據(jù)和信息的收集、分析、報告和管理?？v觀國內(nèi)高校在實驗室管理模式上的發(fā)展，其經(jīng)歷了人工管理模式、計算機輔助人工管理模式、LIMS模式等發(fā)展軌跡，提高實驗室的使用率、方便用戶使用、為教學(xué)和科研提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)已成為實驗室管理的大勢所趨[2]。

計算機公共實驗室的信息管理系統(tǒng)也屬于LIMS范疇之內(nèi)，但和專業(yè)實驗室的LIMS相比，它有自己的需求特點：① 高校公共實驗室面向全校師生服務(wù)，隨著校園網(wǎng)服務(wù)應(yīng)用水平的提高，其管理上融合了校園網(wǎng)應(yīng)用的一部分，如一卡通上機計費、視頻監(jiān)控管理等，這些功能都是較獨立的校園網(wǎng)系統(tǒng)一部分，因此公共實驗室的LIMS可不考慮這些功能的實現(xiàn)。② 雖然沒有專業(yè)實驗室的樣品試劑的實時監(jiān)控需求，但是涉及到的硬件軟件管理任務(wù)比較重。計算機硬件的發(fā)展速度快、更新頻率高，實驗室也隨著計算機技術(shù)的逐步發(fā)展而不斷投入和建設(shè)，硬件分期按需投入為學(xué)校節(jié)約經(jīng)費的同時，帶來的實驗室維護與設(shè)備耗材管理要求也更高。另外，隨著軟件更新和靈活的教學(xué)模式需求，軟件環(huán)境的配置和管理非常重要，因此文件記錄、日常維護工作是實驗室管理的主要工作。③ 傳統(tǒng)的LIMS主要是C/S模式(客戶機/服務(wù)器)，功能上相對專一和封閉。而公共實驗室的LIMS要真正考慮到滿足全校的教學(xué)科研和用戶的需求，就要考慮到開放性，不但需要采用B/S模式(瀏覽器/服務(wù)器)，更需要不斷適應(yīng)新需求的功能擴充可能性。

計算機公共實驗室的特點對實驗室信息管理系統(tǒng)的建設(shè)提出了更高的要求，建立高效、科學(xué)、規(guī)范的服務(wù)體系理論和信息化管理平臺尤其重要。雖然大部分高校可以使用“一卡通”進行學(xué)生上機計費，通過學(xué)校的設(shè)備管理平臺進行實驗室設(shè)備管理，但是其余很多管理和服務(wù)，如實驗教學(xué)過程管理、軟件管理、維護日志、多校區(qū)多實驗室信息溝通等還停留在手工階段，需要通過實驗室信息管理系統(tǒng)來滿足需求。通過以上分析，我們對系統(tǒng)需求分析如圖1所示，其中信息公開為外部功能，資源管理、日常管理、人員管理都是內(nèi)部功能，需要用戶登錄才能使用[3]。

圖1 計算機公共實驗室的功能需求

2 基于開源軟件Drupal的系統(tǒng)可行性分析

對于高校的公共計算機實驗室來說，可自行設(shè)計開發(fā)、也可通過購買商業(yè)軟件來管理實驗室。雖然購買的軟件比較成熟，但是可擴充性弱、不能滿足日益發(fā)展的服務(wù)要求。那么在建設(shè)經(jīng)費緊張的現(xiàn)狀下如何快速建立低成本、實用性強、可擴展的實驗室管理系統(tǒng)，是擺在實驗室管理人員面前的任務(wù)。為此在分析實驗室現(xiàn)狀和需求的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有系統(tǒng)調(diào)查分析，決定基于開源軟件Drupal來快速構(gòu)建一個滿足需求、低成本、可擴展的高校公共實驗室信息管理系統(tǒng)[4-5]。

2.1 開源軟件

開源軟件(Open source software)是軟件的版權(quán)持有人在軟件協(xié)議的規(guī)定之下保留一部分權(quán)利，同時允許用戶學(xué)習(xí)和修改來增進提高軟件的質(zhì)量?；ヂ?lián)網(wǎng)的普及，將原來分散的開發(fā)人員聚合在一起，可開發(fā)出產(chǎn)品級的工具軟件，從而開源成為了一種趨勢。開源軟件大量出現(xiàn)，使快速建立系統(tǒng)成為可能，開放源碼學(xué)習(xí)修改的極大自由，使用戶能夠按照自己的業(yè)務(wù)需求定制軟件，削減大量開支和人力成本，并擁有良好的升級可擴展性，在傳統(tǒng)私有軟件開發(fā)中是不可能的[6]。

通過對實驗室管理系統(tǒng)功能需求分析，可以認(rèn)為它是一個以內(nèi)容管理為主的Web系統(tǒng)。現(xiàn)在比較有影響的開源內(nèi)容管理系統(tǒng)(Content Management System，CMS)有：WordPress，Joomla和Drupal，這三者都是基于PHP腳本語言，使用開源Mysql數(shù)據(jù)庫，關(guān)于三者系統(tǒng)特性的比較見表1[7-9]。

2.2 基于Drupal模塊化建設(shè)LIMS的可行性分析

Drupal提供了許多功能模塊，分為基本功能模塊和功能增強模塊。基本功能模塊是Drupal安裝包里自帶的功能模塊，擴展功能模塊則需要到官方網(wǎng)站下載?；竟δ苣K又分為固定啟用的基本功能模塊和可選用的基本功能模塊。固定啟用的模塊在安裝后即自動啟用，主要包括如下模塊：block(用于支持區(qū)塊的實現(xiàn))、filter(用于處理內(nèi)容過濾以便于顯示)、system(用于處理管理員對站點的設(shè)置)、user(用戶管理及注冊系統(tǒng))、watchdog(生成并管理系統(tǒng)日志)等。這些模塊可以滿足Web系統(tǒng)管理、人員管理功能。

表1 三大開源CMS系統(tǒng)特性的對比

可選用的基本功能模塊很多，主要有以下模塊：aggregator提供一個在線的RSS訂閱器，支持RSS，RDF等格式，可定時掃描新聞源自動更新內(nèi)容；archive支持存檔內(nèi)容的管理與瀏覽；locale開啟多語言支持，是漢化版本必須開啟的模塊；queue允許管理員監(jiān)管文章，所有新提交的文章將先進入監(jiān)管隊列，經(jīng)過管理員審核后決定是否發(fā)表；search模塊支持站內(nèi)搜索，也能夠很好的支持中文搜索；statistics記錄訪問統(tǒng)計信息；taxonomy開啟目錄分類支持；upload模塊支持上傳文件等。這些模塊可以完成實驗室信息管理系統(tǒng)的大部分功能[10-11]。

Drupal的功能增強模塊非常多，主要包括以下類別：第三方集成、基本管理功能、分類/目錄、商業(yè)/廣告、社區(qū)交流、內(nèi)容顯示、開發(fā)、評價和排序、事件、文件管理、過濾/編輯、輸入輸出、本地化、安全、新聞聚合、用戶管理、個性化設(shè)置和易用性等[12-13]。每一個類目下都有多個相關(guān)的模塊，用戶可以根據(jù)需要選擇模塊。目前Drupal官方網(wǎng)站上提供下載的模塊已有上萬個，并且每天都在不斷增加。根據(jù)實驗室管理需求，可以選擇相應(yīng)模塊來完善系統(tǒng)功能，增加系統(tǒng)易用性。

3 LIMS系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 模塊設(shè)計

在服務(wù)器上配置apache/mysql/php的Drupal運行環(huán)境，通過功能需求分析試用相關(guān)模塊，并通過比較最終確定了如下模塊(見表2)：

(1) 資源管理。通過啟用Upload和Upload Path模塊可增加上傳附件的功能，為不同的內(nèi)容類型設(shè)置不同的路徑規(guī)則，讓文件根據(jù)管理員定制的規(guī)則上傳到指定的路徑，對上傳文件進行更好的組織和進行管理。實驗室文件數(shù)量大種類多，這些模塊的使用有效解決了文件的合理放置問題。

表2 基于Drupal的公共實驗室信息管理系統(tǒng)模塊

(2) 用戶管理。用戶模塊可提供用戶權(quán)限和角色管理，管理員能夠設(shè)定不同的規(guī)范，自動分配給不同用戶相應(yīng)的權(quán)限。本系統(tǒng)內(nèi)用戶角色分為Web用戶、實驗室人員、管理員三類，每個類別有不同的權(quán)限，加強了內(nèi)部資源的開放安全。

(3) 日常管理。利用日歷模塊可進行事件日歷管理，使實驗室的工作日志和集中檢查記錄一目了然，便于日常管理。還可用不同顏色顯示不同種類的事件，使工作狀態(tài)快速識別。

(4) 信息公開。除了啟用archive模塊，按日期瀏覽文章存檔，使用搜索模塊方便查找全文信息外，聚合器模塊可為實驗室站點提供強大的新聞聚合與閱讀功能，能從指定的相關(guān)網(wǎng)站自動收集相關(guān)內(nèi)容聚合顯示到系統(tǒng)，方便用戶了解更多信息。

(5) 交互界面。為增加系統(tǒng)可用性，在使用缺省菜單外，還選用nice_menus 和taxonomy_menu 模塊并調(diào)試，可顯示多級菜單和分類體系樹，得到了理想的菜單效果，當(dāng)將鼠標(biāo)放置在菜單條目上時，菜單會自動展開，方便了用戶使用。另外還根據(jù)實驗室特點選擇了相應(yīng)主題頁面。

(6) 系統(tǒng)管理。管理員可以在后臺的區(qū)塊管理中設(shè)置區(qū)塊的所屬區(qū)域，以及每個區(qū)塊的屬性(如標(biāo)題、可訪問的角色以及在哪些頁面中顯示等)。本地化模塊使Drupal支持多國語言，可以用多種語言表現(xiàn)Drupal站點，而不是默認(rèn)的英語[14-16]。

3.2 應(yīng)用效果

計算機基礎(chǔ)教學(xué)實驗中心面向全校教學(xué)實驗服務(wù)，分兩個校區(qū)，除擁有大規(guī)模計算機軟件實驗室之外、還設(shè)有硬件實驗室、網(wǎng)絡(luò)實驗室等多功能面向全校的開放實驗室。配有不同年代多批次采購的計算機設(shè)備600臺、每天開放14 h，為2萬余在校生提供全校公共基礎(chǔ)課實驗環(huán)境以及課外上機、考試等服務(wù)。實驗課和實驗室軟硬件管理的工作繁重，而實驗室技術(shù)人員較少。

實驗人員通過開放源碼的學(xué)習(xí)，根據(jù)實驗室業(yè)務(wù)需求短期內(nèi)快速建立了基于Drupal的實驗室管理系統(tǒng)，極大地提高了實驗室管理效率。該系統(tǒng)的聚合器模塊可為實驗室站點提供強大的新聞聚合與閱讀功能，能從指定的相關(guān)網(wǎng)站自動收集相關(guān)內(nèi)容聚合顯示到系統(tǒng)，實現(xiàn)了多校區(qū)信息及時共享，對外信息發(fā)布快速及時，使實驗室人員脫離了傳統(tǒng)的手工作業(yè)。

另外系統(tǒng)的日歷模塊也給日常管理工作帶來很大便利，工作人員可迅速了解實驗室的工作日志和集中檢查記錄，不同種類的事件還可用不同顏色顯示，使工作狀態(tài)快速識別。采用該系統(tǒng)沒有軟件購置和開發(fā)費用，且可隨時擴充新功能，開源模塊化的使用使系統(tǒng)穩(wěn)定且易于維護，滿足了實驗室信息管理的多方需求。

4 結(jié) 語

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多高校存在類似我校的計算機公共實驗室服務(wù)功能和信息化建設(shè)不足的同類問題。通過基于開源軟件Drupal的信息管理系統(tǒng)建設(shè)實施，不但可以快速提高實驗室開放管理和實驗教學(xué)效率，促進全校范圍內(nèi)實驗教學(xué)資源的充分利用，提升教改實踐和科研環(huán)境，還可以影響和推動高校的信息化管理進程。開源軟件的使用，可快速、低成本、按需建設(shè)，易用性和擴展性高，易于維護，在今后的信息化建設(shè)中的應(yīng)用會越來越廣泛，具有廣泛的前景。

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