摘 要

隨著信息化滲透到教育的方方面面，原有的實驗室管理及預(yù)約方式已不能適應(yīng)社會發(fā)展的要求。構(gòu)建現(xiàn)代化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)，可為實驗教學(xué)管理、實驗室管理、儀器設(shè)備管理與采購、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、制作報表、實驗室評估等相關(guān)事務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)化操作，從而提升實驗教學(xué)的管理水平。

關(guān)鍵詞

化學(xué)實驗室管理系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)化操作 SSH框架 MVC架構(gòu) 自動化管理

一、課題背景

最近幾年，我國在逐步擴(kuò)大對實驗室建設(shè)的范圍和規(guī)模。然而，我國的實驗室建設(shè)還存在著許多問題和困難，例如，受我國發(fā)展條件的制約，許多實驗室并沒有一個規(guī)范的管理制度，因此出現(xiàn)了實驗室發(fā)展參差不齊的現(xiàn)狀，大部分實驗室還處于人工管理的階段。在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的今天，我們期待有能夠自動管理的實驗室，甚至可利用遠(yuǎn)程操控對實驗室進(jìn)行管理。

考慮到我校實驗室發(fā)展的現(xiàn)狀，在實驗室建設(shè)中，我校也針對自身發(fā)展情況提出了一些實際措施，力圖在實驗室的信息化方面進(jìn)行一定改進(jìn)。

目前，國內(nèi)外有很多互聯(lián)網(wǎng)公司提供了一些專業(yè)的實驗室管理軟件供學(xué)校選擇。如LIMS系統(tǒng)，較為完整地將實驗室設(shè)備進(jìn)行管理，但費用相對較高，加之我校實驗室硬件設(shè)備不完善，有些軟件功能無法完全實現(xiàn)，造成浪費。

綜上所述，我?；瘜W(xué)實驗室信息化建設(shè)迫在眉睫，但直接照搬其他學(xué)校的成功案例或是采購國外先進(jìn)實驗室管理體系無法完全切合我校實驗室建設(shè)的實際。因此需要我校自行開發(fā)出一套完整的實驗室管理體系，減少我校實驗室管理人員，同時減低因人為原因產(chǎn)生的實驗室事故，提升管理的水平和質(zhì)量。

二、課題內(nèi)容

學(xué)校實驗室管理的基本內(nèi)容包括設(shè)備和環(huán)境管理、實驗室人員監(jiān)控、儀器的使用。其中實驗室管理的關(guān)鍵是儀器的管理，特別是電子實驗室。由于儀器數(shù)量有限，以及為確保儀器的安全使用，實驗室并不能100%對學(xué)生開放。為解決上述問題，一些學(xué)校常見的處理方式就是建立幾個開放實驗室，這樣不僅滿足了學(xué)生實驗的需求，也能保證儀器的安全。不過這種實驗室規(guī)模較小，無法滿足整個學(xué)校學(xué)生的實驗要求，也增加了這幾個開放實驗室的工作壓力，因此需要針對上述問題尋找到一個更加有效的解決辦法。

本文設(shè)計實現(xiàn)的實驗室信息管理系統(tǒng)是一個集合了信息采集與數(shù)據(jù)存儲等多功能的新型管理模式，它主要分為軟件設(shè)計與硬件采集兩部分，其目標(biāo)是完成整個實驗室的信息采集，包括各個學(xué)生信息、管理員信息，同時包括試劑信息、儀器信息等。這里需要將信息與每一件試劑、儀器一一對應(yīng)，以保證最精確的管理，按照實驗室的要求而定制的數(shù)據(jù)庫管理應(yīng)用系統(tǒng)是LIMS的核心。該系統(tǒng)還可以管理實驗室藥品和儀器等相關(guān)信息。

三、系統(tǒng)設(shè)計

1.功能結(jié)構(gòu)設(shè)計。

系統(tǒng)開發(fā)的總體任務(wù)是實現(xiàn)化學(xué)實驗室藥品儀器管理過程的規(guī)范化、系統(tǒng)化。系統(tǒng)功能主要包括系統(tǒng)登錄模塊、用戶管理模塊、實驗室使用管理模塊、化學(xué)試劑管理模塊、儀器和設(shè)備管理模塊。如圖1所示的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。

2.技術(shù)架構(gòu)簡介。

本系統(tǒng)采用SSH框架對總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，Hibernate側(cè)重于數(shù)據(jù)端，Spring側(cè)重連接，而Struts便于與客戶端進(jìn)行聯(lián)系。這三者有機(jī)地結(jié)合在一起就可以形成一個完整的網(wǎng)站體系。同時結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)，讓系統(tǒng)的可維護(hù)性大大增加。持久層、業(yè)務(wù)層、表示層的關(guān)系如圖2所示：

3.數(shù)據(jù)庫設(shè)計。

本系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)庫表如下所示：（1）用戶表（用戶名、密碼、學(xué)號、學(xué)部、班級）；（2）實驗信息表（實驗教師、實驗類別、實驗時間、實驗人數(shù)、實驗室位置）；（3）設(shè)備儀器表（編號、類別、器材名稱、型號、入庫日期、入庫數(shù)量、庫存數(shù)量、單價、存放位置）；（4）化學(xué)藥品借用表（課題名稱、課題目標(biāo)、借用試劑名稱、借用數(shù)量、預(yù)計耗損量、歸還量、借用老師、借用試劑、歸還時間）。

四、系統(tǒng)實現(xiàn)

1.登錄界面介紹。

用戶管理模塊包括用戶信息的添加、修改、刪除、更正和查詢。對于用戶的登錄界面，當(dāng)用戶需要登錄時，首先要找到登錄框的位置，將用戶信息填進(jìn)去，這時用戶信息就被放置在一個FormBean容器中，當(dāng)Java程序調(diào)用函數(shù)對用戶信息與數(shù)據(jù)庫已有信息進(jìn)行判別時，會將容器中的值與數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)值進(jìn)行逐一比較。用戶注冊則是調(diào)用UserForm類中的add（）算法來實現(xiàn)，當(dāng)管理員需要增加一個新成員時，可以通過add（）算法將新的字段寫入到表中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更改，如果想要刪除信息則采用delete（）算法來實現(xiàn)，同樣，上述修改、查詢也有其各自對應(yīng)的操作。

2.權(quán)限管理模塊的實現(xiàn)。

按照實驗室管理的正常要求，需要對不同的人員安排不同的任務(wù)，如管理員需要對整個網(wǎng)站進(jìn)行維護(hù)、管理，而教師要對實驗進(jìn)行發(fā)布、預(yù)約等，學(xué)生的權(quán)限只限對信息進(jìn)行查詢。為完成不同權(quán)限下的操作，系統(tǒng)選用兩個Java程序進(jìn)行處理，分別是Constant.java和GrantAction.java。因為實驗室內(nèi)部人員的任務(wù)固定，所以采用將權(quán)限與人員身份進(jìn)行綁定，即個人無法進(jìn)行權(quán)限以外的任何操作，這樣可以降低操作的復(fù)雜程度。如果沒有管理權(quán)限，則無法進(jìn)行操作。

3.歷史信息查詢。

通過查詢數(shù)據(jù)庫歷史信息，教師和管理員可以隨時掌握藥品的使用情況，可利用報表進(jìn)行信息發(fā)布等。同時對網(wǎng)站的瀏覽人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出每日訪問量，便于日后對網(wǎng)站進(jìn)行優(yōu)化升級。

五、系統(tǒng)測試與結(jié)果分析

通過系統(tǒng)性能測試和功能測試（黑盒測試），該系統(tǒng)符合開發(fā)要求，各個功能模塊運作正常，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，能夠達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。筆者設(shè)計的基于SSH框架的化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)能夠充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，發(fā)揮信息資源和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，使得實驗室藥品儀器的管理趨于自動化和規(guī)范化。

六、總結(jié)

1.結(jié)論。

本文以學(xué)?；瘜W(xué)實驗室管理軟件開發(fā)為背景，根據(jù)我校實驗室現(xiàn)有狀況進(jìn)行分析，通過對比國內(nèi)外一些已經(jīng)推廣使用化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)的學(xué)校，找出我校實驗室建設(shè)的實際問題，通過完善實驗室系統(tǒng)總體設(shè)計，實現(xiàn)了對化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)的初步構(gòu)架。筆者通過建立化學(xué)實驗室管理系統(tǒng)，完成了以下幾個目標(biāo)：

（1）實用性強。本系統(tǒng)包括了我校實驗室管理的常用方式，包括了實驗室設(shè)備登記管理、人員登記管理等，同時增加了網(wǎng)上發(fā)布信息的功能。

（2）使用簡單。采用SSH框架搭建的網(wǎng)站，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，同時后期維護(hù)的工作量小，適合實驗室長期使用，該網(wǎng)站界面簡潔易懂，便于學(xué)生瀏覽，教師操作。

（3）安全性比較強。通過對權(quán)限的設(shè)置，實現(xiàn)了只有校內(nèi)用戶才可以登錄操作，保證了實驗室信息的安全，方便管理。

（4）便于數(shù)據(jù)共享。有利于網(wǎng)絡(luò)共享，通用性強。

（5）系統(tǒng)各個模塊的運行較為正常。

2.展望。

一個優(yōu)秀的實驗室管理系統(tǒng)，僅僅完成上述功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且實驗室管理理論的逐步提升也促進(jìn)了網(wǎng)站的優(yōu)化升級，因此還有許多需要改進(jìn)的地方：

（1）網(wǎng)站與設(shè)備儀器之間沒有進(jìn)行實時跟蹤，還是采用登記的方式，仍然不夠便捷。今后可以采用在儀器上增加定位來實現(xiàn)對貴重儀器的實時跟蹤管理。

（2）該系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也較為簡單?？梢栽谌蘸笤黾有Ｍ庥脩艄芾砟K，增加數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（3）改進(jìn)和完善查詢、統(tǒng)計和報表功能。一邊實踐一邊調(diào)整，改進(jìn)部分模塊功能。

（作者為江蘇省蘇州市景范中學(xué)教師）