許萬(wàn)旸，李 曼，孫悅民

（天津城建大學(xué) 地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384）

開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)探索

許萬(wàn)旸，李 曼，孫悅民

（天津城建大學(xué) 地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384）

測(cè)量實(shí)驗(yàn)室是工程測(cè)量實(shí)踐教學(xué)的重要場(chǎng)所，建設(shè)開(kāi)放式的測(cè)量實(shí)驗(yàn)室是測(cè)量實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的重要體現(xiàn)。該文從測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備管理、學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室日常運(yùn)行與管理3個(gè)方面的功能分析了開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)，基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及網(wǎng)頁(yè)編程技術(shù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)兩方面論述了構(gòu)建開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的思路。

測(cè)量；開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室；信息化；系統(tǒng)構(gòu)建

工程測(cè)量學(xué)作為天津城建大學(xué)測(cè)繪工程、土木工程等眾多工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修課，具有理論與實(shí)踐并行且操作性、直觀(guān)性較強(qiáng)的特點(diǎn)［1］。因此，除了基礎(chǔ)理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)也是該課程教學(xué)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。［2］

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在現(xiàn)代教學(xué)中暴露出越來(lái)越多的弊端［3］，如實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放情況大多是以課程的教學(xué)計(jì)劃為基礎(chǔ)，由于借還儀器、教師講解等各種因素的影響，學(xué)生對(duì)儀器的有效操作時(shí)間被限制，達(dá)不到良好的教學(xué)效果。因此，建立開(kāi)放的測(cè)量實(shí)驗(yàn)室勢(shì)在必行。在科學(xué)管理的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，既能提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，又能更好的銜接理論與實(shí)踐教學(xué)［4］，是當(dāng)前各高校進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革和創(chuàng)新的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

另一方面，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已成為信息資源存儲(chǔ)、傳輸和開(kāi)發(fā)利用的主要載體，基于B／S（Browser／Server，瀏覽器／服務(wù)器）模式的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)技術(shù)已在多個(gè)行業(yè)得到了廣

泛應(yīng)用［5－7］，這為開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)提供了行之有效的技術(shù)手段。構(gòu)建基于B／S模式的開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)則是開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)的重要體現(xiàn)。

1 信息化的開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)

1.1 儀器設(shè)備管理

傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器管理大多采用電子表格結(jié)合紙質(zhì)材料記錄的方式，資源的共享性和透明性程度不高。不僅加大了實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作量和復(fù)雜度，如學(xué)生每一次借還儀器都要在記錄板上登記，浪費(fèi)時(shí)間且紙質(zhì)材料不易保存［8］；而且教師和學(xué)生也無(wú)法快捷全面地了解測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)情況，從而合理的安排教學(xué)和學(xué)習(xí)活動(dòng)。開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室擬對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用圖書(shū)化管理模式［9］，每一臺(tái)儀器的名稱(chēng)、型號(hào)、資產(chǎn)編號(hào)、出廠(chǎng)編號(hào)、生產(chǎn)編號(hào)、存放地點(diǎn)、使用狀態(tài)、使用記錄等信息都錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)［10］，本校教師及學(xué)生都可以在注冊(cè)后登錄系統(tǒng)進(jìn)行查詢(xún)。同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)錄入，記錄儀器的出庫(kù)與入庫(kù)情況，并由學(xué)生在相應(yīng)的紙質(zhì)記錄簿上簽名，以作備份。實(shí)驗(yàn)室管理人員可錄入編輯儀器的各項(xiàng)信息，包括儀器的狀態(tài)、是否在庫(kù)、使用及維修記錄等，在一定程度上將管理人員從繁瑣的傳統(tǒng)管理模式中解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了儀器管理的科學(xué)性和有效性。

1.2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式很難做到因材施教，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中大都是被動(dòng)的、機(jī)械地去接受知識(shí)，再加上實(shí)驗(yàn)課時(shí)間的限制，很難保證實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。為充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和創(chuàng)造熱情，需要采用新的開(kāi)放式教學(xué)模式來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。依托于開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x器、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容甚至是教學(xué)觀(guān)念的開(kāi)放［11］。如任課教師可根據(jù)課程安排在網(wǎng)上預(yù)約相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和時(shí)間，在線(xiàn)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，錄入成績(jī)以及進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。學(xué)生可根據(jù)任課教師的要求在實(shí)驗(yàn)課之前在網(wǎng)上預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、瀏覽實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，為實(shí)驗(yàn)課做好充足準(zhǔn)備，在實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后可在網(wǎng)上提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、查看實(shí)驗(yàn)成績(jī)。此外，對(duì)于基礎(chǔ)較低的學(xué)生，可根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況，在網(wǎng)上預(yù)約相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用實(shí)驗(yàn)室配備的額外資源進(jìn)行基礎(chǔ)技能訓(xùn)練［12］。得益于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)這種信息化的管理模式，不僅將教師和實(shí)驗(yàn)室管理人員從繁瑣的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理工作中解放出來(lái)，進(jìn)一步提升了實(shí)驗(yàn)室資源的利用率，而且對(duì)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極的作用。

1.3 實(shí)驗(yàn)室日常運(yùn)行及管理

在每學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排中，實(shí)驗(yàn)課表的制定都是任課老師將本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課安排發(fā)給實(shí)驗(yàn)室管理人員，后者再根據(jù)實(shí)驗(yàn)室資源制定本學(xué)期實(shí)驗(yàn)課表。此外，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課分組名單一般是在第一次實(shí)驗(yàn)課中由學(xué)生手工填好上交到給實(shí)驗(yàn)室管理人員存檔，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)則允許任課教師直接將實(shí)驗(yàn)課安排上傳至系統(tǒng)，最后由實(shí)驗(yàn)室管理人員統(tǒng)一制定課表，教師也可同時(shí)將學(xué)生的分組情況提交至系統(tǒng)，既提高了效率又實(shí)現(xiàn)了資源共享。每學(xué)期結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)室管理人員要對(duì)本學(xué)期的實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行情況進(jìn)行總結(jié)，將眾多資料進(jìn)行歸檔保存，包括實(shí)驗(yàn)課分組名單、實(shí)習(xí)借領(lǐng)儀器清單、課程統(tǒng)計(jì)表、教學(xué)任務(wù)表、儀器更新統(tǒng)計(jì)表等，傳統(tǒng)的方法為采用人工方式分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，而開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)則可將這些功能內(nèi)置到相關(guān)模塊中，實(shí)驗(yàn)室管理人員可直接在系統(tǒng)中進(jìn)行操作，大幅提高了工作效率。

2 開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的構(gòu)建

開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的構(gòu)建流程如圖1所示。該系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。擬采用Visual Studio2010集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用ASP.NET技術(shù)和ADO.NET技術(shù)，搭建具有B／S三層體系架構(gòu)的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)框架，完成系統(tǒng)功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，之后進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試與完善。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)建流程

2.1 開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)核心。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析研究后描述出詳細(xì)的系統(tǒng)分層數(shù)據(jù)流程圖，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行清晰的邏輯設(shè)計(jì)及規(guī)范的物理設(shè)計(jì)。

2.1.1 數(shù)據(jù)流程圖（DFD）分析

數(shù)據(jù)流程圖是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)廣泛使用的一種分析工具，它以圖形的方式直觀(guān)描述了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的流向和處理過(guò)程，表明系統(tǒng)的輸入與輸出以及數(shù)據(jù)的源點(diǎn)與終點(diǎn)。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析、深入調(diào)查、研究之后，對(duì)系統(tǒng)分層數(shù)據(jù)流程圖進(jìn)行分析，為數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

2.1.2 數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)字典中能夠反映數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理過(guò)程、外部實(shí)體的定義。對(duì)DFD分析中的各個(gè)數(shù)據(jù)流和資料存儲(chǔ)中出現(xiàn)的每一個(gè)成分都進(jìn)行詳細(xì)的定義，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)，如對(duì)學(xué)生成績(jī)的數(shù)據(jù)字典定義為“學(xué)生成績(jī)＝課程號(hào)＋學(xué)號(hào)＋操作成績(jī)＋實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)＋最終成績(jī)?！?/p>

2.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)包括邏輯模型設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

邏輯模型設(shè)計(jì)，即E－R圖的設(shè)計(jì)。在對(duì)系統(tǒng)需求信息和系統(tǒng)實(shí)體數(shù)據(jù)項(xiàng)分析的基礎(chǔ)上建立實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、管理員、指導(dǎo)教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等各實(shí)體的E－R圖，進(jìn)而分析建立各實(shí)體間的系統(tǒng)E－R圖。

物理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，即表／字段的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)與信息管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理、人員管理等相關(guān)的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，包括字段名稱(chēng)、字段類(lèi)型、字段說(shuō)明、是否為主鍵等。

2.2 基于B／S的開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)

2.2.1 基于B／S的開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)需求分析

參照“地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理辦法”，結(jié)合測(cè)量實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況，在增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放性、提高學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)主動(dòng)性，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)室管理人員工作的前提下，針對(duì)學(xué)生、教師、系統(tǒng)管理員的需求進(jìn)行分析，包括系統(tǒng)功能模塊分析及所需數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析。

2.2.2 基于B／S的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于面向服務(wù)體系架構(gòu)思想進(jìn)行開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施”的思想，并具有開(kāi)放性、界面友好、易于擴(kuò)充和維護(hù)等特點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足多用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)及信息同步、共享的要求。系統(tǒng)選用B／S架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)按照用戶(hù)層、功能邏輯層和數(shù)據(jù)層3個(gè)層次執(zhí)行。用戶(hù)層是用戶(hù)獲取和輸出信息的接口；功能邏輯層由執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室管理功能的模塊構(gòu)成，并與數(shù)據(jù)層進(jìn)行通信；數(shù)據(jù)層主要是數(shù)據(jù)庫(kù)，包括表、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器等數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。

2）系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)各功能主要包括用戶(hù)管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、儀器設(shè)備管理、基礎(chǔ)資料管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理等，針對(duì)學(xué)生用戶(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)上查詢(xún)、預(yù)習(xí)、預(yù)約實(shí)驗(yàn)，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、瀏覽下載實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等功能；針對(duì)教師用戶(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備使用狀況查詢(xún)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)系統(tǒng)更新維護(hù)，學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)查看、管理，實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線(xiàn)查看、批改等功能；針對(duì)系統(tǒng)管理員能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室信息發(fā)布，權(quán)限管理，人員、學(xué)生成績(jī)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、儀器設(shè)備的管理維護(hù)等功能。

3 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)室管理和運(yùn)行模式存在工作量大、資源利用率低等弊端，以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，通過(guò)開(kāi)發(fā)開(kāi)放測(cè)量實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放，不僅使實(shí)驗(yàn)室的日常運(yùn)行管理更加科學(xué)、學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)質(zhì)量更高，同時(shí)也順應(yīng)了高校各系統(tǒng)的信息化建設(shè)潮流，對(duì)推動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新性教育改革具有重要意義。

［1］劉國(guó)慶，楊自明.工程測(cè)量實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放運(yùn)行的探索［J］.民營(yíng)科技，2014（8）：139－211.

［2］吳杰，趙吉先，潘慶林.論《工程測(cè)量學(xué)》課程的實(shí)踐教學(xué)改革［J］.測(cè)繪科學(xué)，2013，38（6）：204－206.

［3］林培效.關(guān)于測(cè)量實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及管理模式的探討［J］.科技風(fēng)，2015（9）：219－219.

［4］黃長(zhǎng)軍，周新地，龔新苗，等.淺析測(cè)量實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放式的建設(shè)與管理［J］.考試周刊，2013（58）：171－172.

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［6］王紅林，何都良，鄭有飛，等.基于B／S結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24（8）：61－64.

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［11］郭志和，梁正偉.測(cè)量實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放建設(shè)管理［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009（11）：286－287.

［12］丁莉東，許水林.高職院校開(kāi)放式測(cè)量實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的研究與探索［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（3）：161－163.

Exploration of Informationized Construction of Open Surveying Laboratory

XU Wanyang，LI Man，SUN Yuemin
（School of Geology and Geomatics，Tianjin Chengjian University，Tianjin 300384，China）

Surveying laboratory is an important place for the practice teaching of engineering surveying.Construction of open suvveying laboratory is an important embodiment of information construction.Advantages of open surveying laboratory have been summarized from three functions of surveying laboratory including apparatus management of surveying laboratory，experimental teaching for students and daily running and management of laboratory.Based on database technology and webpage program technology，process of building opening surveying laboratory management system has been discussed.

Surveying；open laboratory；Informationization；construction of system

G482

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.065

2015－05－13；修改日期：2016－11－21

天津城建大學(xué)教改項(xiàng)目（JG－1410）。

許萬(wàn)旸（1988－），男，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事工程測(cè)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究。