孫傳余 文藝成

摘要：建設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實驗教學(xué)模式是教育研究領(lǐng)域的一個熱點。本文采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機技術(shù)對目前實驗教學(xué)方式進行改革，實現(xiàn)實驗過程網(wǎng)上預(yù)約，實驗內(nèi)容網(wǎng)上查閱，實驗報告網(wǎng)上批閱，并具有實驗設(shè)備的登記、借用、歸還等資產(chǎn)管理功能。該系統(tǒng)能提高工作效率，實現(xiàn)資源共享，具有推廣使用價值。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué);網(wǎng)上預(yù)約;網(wǎng)上批閱;資產(chǎn)管理

中圖分類號：G717 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0143-03

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)化、信息化等觀念已經(jīng)深入人心，國家也在大力提倡、資助各行業(yè)的信息化進程。目前國內(nèi)大部分實驗室都配備了局域網(wǎng)，各種實驗設(shè)備的配置也很高，但是實驗設(shè)備的使用率低和開放性差，實驗教學(xué)缺乏靈活性，已經(jīng)不適應(yīng)素質(zhì)教育的要求。研究實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)實驗室資源的開放和共享，是高校實驗教學(xué)創(chuàng)新改革的主要方向，國內(nèi)高等院校都在這方面積極進行探索和嘗試。[1]

一、研究實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)意義

建立基于學(xué)校局域網(wǎng)的實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，共享實驗資源，實現(xiàn)實驗教學(xué)手段和方式的改革創(chuàng)新，滿足廣大師生的迫切需求，其意義歸結(jié)為以下幾點：

（1）實現(xiàn)實驗過程的無紙化操作，從實驗任務(wù)→實驗預(yù)約→預(yù)約審批→實驗報告批改→實驗結(jié)果查詢等，全過程實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化操作，提高工作效率。

（2）實驗室設(shè)備簡介、開設(shè)實驗、實驗內(nèi)容等信息都可以從網(wǎng)上查詢，為實驗室開放奠定了基礎(chǔ)，通過完善實驗資源庫，學(xué)生在任何時間、任何地點都可以登錄實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)進行學(xué)習(xí)。

（3）能跟蹤和記錄設(shè)備資產(chǎn)的使用情況，對固定資產(chǎn)的管理帶來極大的便利。

二、實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)展概述

1.實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)展歷史

20世紀(jì)60年代末，美國一些高等院校、研究所以及化學(xué)公司開始研究和使用大型計算機和局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析化學(xué)數(shù)據(jù)，這是實驗室信息管理系統(tǒng)（LIMS）的雛形。[2]到20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了商品化的LIMS產(chǎn)品，這標(biāo)志著LIMS研究走出了理論和小范圍應(yīng)用的狹窄區(qū)域，有了更廣泛的空間和商業(yè)價值，并出現(xiàn)了Client/Server架構(gòu)和Brower/Server架構(gòu)的開發(fā)方式，技術(shù)日益成熟，功能更加完備。

國內(nèi)對于LIMS的研究相對于發(fā)達國家是滯后的，直到20世紀(jì)90年代中后期，國內(nèi)才出現(xiàn)了LIMS產(chǎn)品，并成功地應(yīng)用于石化等多個領(lǐng)域。目前國內(nèi)的LIMS研究已經(jīng)從最初學(xué)習(xí)和借鑒階段，發(fā)展到了結(jié)合實驗室的實際情況和具體需求進行自主開發(fā)的階段，內(nèi)容涉及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、質(zhì)量控制、開發(fā)技術(shù)和商業(yè)價值等多個方面。

2.實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)現(xiàn)狀

綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)開發(fā)實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，基本上能實現(xiàn)實驗室自動化運行、信息化管理和無紙化辦公的目的，對實驗室提高工作效率、降低運行成本具有重要意義。大多數(shù)實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)還是停留在數(shù)據(jù)存儲、工作任務(wù)安排的水平上，少數(shù)能為實驗室的管理者提供管理決策服務(wù)。

實驗室網(wǎng)絡(luò)管理軟件在國內(nèi)市場上非常得多，但每一種都依賴于特定的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，由于每個實驗室的情況和需求各不相同，市場上的軟件一般不能滿足自身的需要，必須單獨定制和開發(fā)，軟件的通用性較差。實驗室管理平臺軟件一般具備以下功能：實驗室管理、教師隊伍、實驗室建設(shè)、實驗教學(xué)、日常辦公、低值易耗品、儀器設(shè)備、實驗室評估、系統(tǒng)維護等。

我校實驗室尚未建立實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，目前實驗室運作方式陳舊，設(shè)備利用率不高，實驗計劃、實驗預(yù)約、報告批改等環(huán)節(jié)浪費了大量的人力、物力和財力，實驗內(nèi)容得不到網(wǎng)絡(luò)公開，實驗資源得不到網(wǎng)絡(luò)共享，資產(chǎn)設(shè)備登記、借還、使用記錄不詳細，管理不完善，與國外院校和國內(nèi)重點院校相比，處于落后狀態(tài)。

3.實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

未來的實驗室應(yīng)當(dāng)是高度數(shù)字化、專業(yè)化、智能化、系統(tǒng)化、自動化的。數(shù)字化的實驗室除了自身專業(yè)技術(shù)的數(shù)字化，實驗室的管理、運行都將是數(shù)字化的。目前，比較熱門的GIS（地理信息系統(tǒng)）、電子商務(wù)、儀器遠程控制、虛擬實驗儀器等技術(shù)都將會在未來實驗室得到應(yīng)用。

三、實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)

1.ADO.NET技術(shù)

系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)庫SQL Server 2008，是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用ADO.NET技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的連接和訪問，具有可信任、高效、智能的特點?？尚湃误w現(xiàn)在數(shù)據(jù)加密、外鍵管理和增強審查等面;高效體現(xiàn)在降低了開發(fā)和管理數(shù)據(jù)的時間和成本;而智能體現(xiàn)在其提供了一個全面的平臺，可以在用戶需要的時候發(fā)送觀察信息。通過ADO.NET技術(shù)訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫，主要包括連接、訪問、關(guān)閉等操作。

（1）數(shù)據(jù)庫連接。應(yīng)用程序連接數(shù)據(jù)庫時，通過調(diào)用sqlConnection方法，傳遞連接字符串，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的遠程訪問，如sqlConnection conn = new sqlConnection（連接字符串）。連接字符串必須包括4項基本參數(shù)：服務(wù)器IP地址、數(shù)據(jù)庫名稱、數(shù)據(jù)庫登錄名、數(shù)據(jù)庫登錄密碼。連接之后調(diào)用sqlConnection的Open（）方法打開數(shù)據(jù)庫。

（2）數(shù)據(jù)庫訪問。執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢時，使用select語句訪問數(shù)據(jù)庫的表、視圖、存儲過程，得到數(shù)據(jù)集DataSet。執(zhí)行數(shù)據(jù)庫添加、修改、刪除時，使用ExecuteNonQuery（）方法，分別傳遞insert、update、delete命令字符串，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作。如下所示：

public int MyExecuteSQL（string 命令字符串）

{ ? cmdCommand = new SqlCommand（命令字符串，連接字符串）;

cmdCommand.ExecuteNonQuery（）;

}

（3）數(shù)據(jù)庫關(guān)閉。數(shù)據(jù)庫關(guān)閉時，只需調(diào)用數(shù)據(jù)庫連接對象sqlConnection的Close（）方法即可。數(shù)據(jù)庫的連接和關(guān)閉必須遵循“盡晚創(chuàng)建，盡早釋放”的原則，這樣能縮短應(yīng)用程序占用系統(tǒng)資源的時間。

2.網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

圖1所示是系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、實驗室計算機、教師和學(xué)生使用的計算機，各終端通過學(xué)校的局域網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器。也可以采用環(huán)形冗余網(wǎng)絡(luò)。

四、實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)開發(fā)

采用SQL Server 2008設(shè)計數(shù)據(jù)庫，使用Visual Studio 2010進行管理軟件開發(fā)，并通過配置數(shù)據(jù)服務(wù)器，借助學(xué)校網(wǎng)絡(luò)，采用客戶端/服務(wù)器（Client/Server）開發(fā)模式，搭建信息化、制度化、數(shù)字化的實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。[3]

1.系統(tǒng)權(quán)限設(shè)計

系統(tǒng)權(quán)限分為管理員、實驗教師、任課教師、學(xué)生4種，根據(jù)用戶登錄權(quán)限不同，進入不同的訪問界面。

（1）管理員可管理所有數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改、查詢。

（2）實驗教師可管理實驗相關(guān)數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改，如實驗室簡介、實驗審批、實驗報告批改等，還包括所有數(shù)據(jù)的查詢。

（3）任課教師可管理教學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改，如實驗預(yù)約、專業(yè)、班級、人數(shù)、資產(chǎn)借用等，還包括所有數(shù)據(jù)的查詢。

（4）學(xué)生只能查看實驗簡介、實驗內(nèi)容及成績，上傳實驗報告，預(yù)約開放的實驗室等。

2.系統(tǒng)菜單設(shè)計

如圖2所示，實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)菜單包括用戶管理、實驗室信息、實驗教學(xué)、設(shè)備資產(chǎn)、門禁監(jiān)控、幫助六大部分。

（1）用戶管理包括教工管理、學(xué)生管理、用戶退出，其中教工管理和學(xué)生管理分別具有添加、修改、刪除、查詢等功能。

（2）實驗室信息包括實驗室管理、實驗室查詢，實驗室管理和實驗室查詢內(nèi)容涉及實驗室名稱、實驗室職責(zé)、基本設(shè)備、開設(shè)實驗等。

（3）實驗教學(xué)包括實驗計劃、實驗預(yù)約、預(yù)約審批、報告批改、實驗查詢，實驗預(yù)約信息包括專業(yè)、班級、人數(shù)、指導(dǎo)老師、預(yù)約時間等，實驗查詢信息包括實驗內(nèi)容、實驗記錄、實驗成績。

（4）設(shè)備資產(chǎn)包括資產(chǎn)分類、資產(chǎn)管理、資產(chǎn)查詢，資產(chǎn)管理和資產(chǎn)查詢內(nèi)容涉及簡介、登記、借用、歸還等。

（5）門禁監(jiān)控主要用于有刷卡或指紋考勤功能的實驗室，加強對學(xué)生的管理功能。

（6）幫助包括使用說明、版權(quán)信息。

3.系統(tǒng)流程分析

通過對系統(tǒng)功能需求的分析，設(shè)計系統(tǒng)流程如圖3所示。用戶通過注冊賬號或分配賬號登陸實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，可進行實驗預(yù)約，學(xué)生通過系統(tǒng)提交實驗報告后，教師網(wǎng)上批閱學(xué)生提交的報告。此外，系統(tǒng)管理軟件還可以管理設(shè)備資產(chǎn)信息，記錄設(shè)備的使用過程。[4]

4.實驗教學(xué)效果

（1）對學(xué)生來講，軟件學(xué)習(xí)的方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在課外通過自主學(xué)習(xí)，提前熟悉實驗過程和實驗內(nèi)容，加快實驗過程，提升了學(xué)生動手操作能力和掌握知識的程度。軟件提交實驗報告的方式，改變了以往提交紙質(zhì)實驗報告的做法，方便了學(xué)生，減少了紙張的浪費。

（2）對教師來講，軟件預(yù)約實驗的方式。使其在軟件上審批學(xué)生預(yù)約的實驗，系統(tǒng)會自動顯示是否為空閑時間，克服了依靠教師記憶安排實驗的不足，降低了教師的勞動強度，更好的提高實驗教學(xué)質(zhì)量網(wǎng)上批改實驗報告的方式，避免了整理堆積如山的實驗報告。

（3）對實驗室來講，實驗過程網(wǎng)上預(yù)約。實驗內(nèi)容網(wǎng)上查閱，實驗報告網(wǎng)上批閱等方式，極大提高了實驗室的開放程度和利用率，保障了實驗室資源的共享。

五、結(jié)論

高校實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)具有安全性高、容錯性強、操作簡單、界面友好、使用方便等優(yōu)點。通過實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，學(xué)生具備了自主學(xué)習(xí)和主動實驗的條件，提高了學(xué)生的能力和素質(zhì)。網(wǎng)上實驗預(yù)約、實驗批閱、資產(chǎn)管理等功能，方便了廣大師生，提高了學(xué)習(xí)和工作效率，實現(xiàn)了實驗室資源共享。實驗室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)利用校園網(wǎng)實現(xiàn)信息傳播和溝通，不需要鋪設(shè)專用通信網(wǎng)絡(luò)，成本低，易于推廣。實驗室網(wǎng)絡(luò)改革能提高和改進學(xué)校本科實驗教學(xué)質(zhì)量，是特色名校建設(shè)的重要組成部分之一。

參考文獻：

[1]王萱.電子實驗室網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)和教學(xué)改革的實踐與設(shè)想[J].電子制作，2014，（4）：108.

[2]裴珊珊.高校實驗室管理研究現(xiàn)狀及存在問題分析[J].高校科技，2012，（16）：97-100.

[3]徐思東.實驗室網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺的構(gòu)建與應(yīng)用[D].江西：南昌大學(xué)，2007.

[4]劉文吉，洪英，范連生.網(wǎng)絡(luò)平臺在高等學(xué)?；A(chǔ)實驗室建設(shè)中的應(yīng)用[J].實驗室科學(xué)，2012，15（3）：146-149.

（責(zé)任編輯：劉翠枝）