李國娟

(長春工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院， 吉林 長春　130012)

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高校開放式實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)

李國娟

(長春工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計學(xué)院， 吉林 長春130012)

高校實驗教學(xué)工作是高校教學(xué)、科研活動中不可或缺的一部分，隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗室管理模式已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前形勢的發(fā)展，在此背景下，我院實驗室研發(fā)了一套以生為本、促進學(xué)生個性化發(fā)展的開放式實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計上為了便于查找采用了倒排索引結(jié)構(gòu)，針對當(dāng)前大環(huán)境引入了學(xué)生信用度等計算。

開放實驗室； 預(yù)約系統(tǒng)； 實驗項目

0　引　言

隨著計算機信息管理系統(tǒng)進入高校各部門，實驗教學(xué)作為高等教育不可或缺的一部分，引入計算機進行規(guī)范化管理勢必成為必然，一方面極大地提高了實驗教學(xué)的工作效率，另一方面極大地提高了設(shè)備使用效率，提高了實驗教學(xué)成效。

國內(nèi)目前大部分的實驗室信息管理系統(tǒng)主要是利用計算機對實驗室中的實驗設(shè)備、實驗器材、耗材、文獻、人事等方面的基本信息管理，而對實驗室中的實驗教學(xué)方面的管理比較少[1]。近年來，隨著對高等教育中素質(zhì)教育的重視，針對加強學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)方面的需求不斷擴大，傳統(tǒng)的實驗室管理方式已經(jīng)不適合當(dāng)前形勢，實驗室開放式管理勢在必行,隨之而來的是對實驗室信息管理系統(tǒng)提出了更高的要求[2]?；趯W(xué)生個性化發(fā)展為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力、自己實踐能力、團隊合作能力，達到全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)，實現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約與創(chuàng)新平臺相結(jié)合開放式實驗室管理模式，通過設(shè)計開發(fā)的自主創(chuàng)新開放實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)，解決師生之間、學(xué)生之間關(guān)于實驗課題的交流與溝通的瓶頸問題，合理利用有限的實驗資源，為學(xué)生和相關(guān)科研人員的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)提供了一個高水平、高層次的實踐平臺[3]。

1　開放式實驗室預(yù)約系統(tǒng)的需要

目前實驗室的主要實驗實踐教學(xué)內(nèi)容包括3部分：1)理論課程的實驗課(實驗時間固定)；2)獨立設(shè)課的課程設(shè)計(實驗時間固定)；3)學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)項目和科研項目(實驗時間不固定)。根據(jù)客觀實際情況，針對第一、二類情況需要系統(tǒng)給出固定的時間、場地的安排，學(xué)生進入實驗室是不需要預(yù)約的，而第三類情況學(xué)生進入實驗場地是需要預(yù)約的。針對第三類人群，設(shè)計了開放式實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)。

根據(jù)學(xué)院實驗教學(xué)內(nèi)容的要求，為了使學(xué)院實驗教學(xué)工作更具創(chuàng)新性，便于學(xué)生充分靈活利用自己的課余時間，設(shè)計開發(fā)了一套基于B/S結(jié)構(gòu)的開放式實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)使實驗室管理更加科學(xué)化、高效化和規(guī)范化。

開放預(yù)約管理系統(tǒng)以“學(xué)生預(yù)約，教師審核”的方式進行管理，當(dāng)學(xué)生提出預(yù)約請求后，經(jīng)相關(guān)老師審核后反饋給學(xué)生相關(guān)信息。為了加強管理，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時間逐步提高業(yè)務(wù)能力，實驗項目需要有兩大類型：一類是自由選擇項目題目，實驗室只提供相應(yīng)設(shè)備；另一類是由實驗教師和理論課教師共同出題。學(xué)生按指定時間完成，預(yù)約選擇具有遞進式的實驗項目，即驗證型實驗、設(shè)計型實驗到綜合創(chuàng)新型實驗，要求學(xué)生按梯度由淺入深，逐步選取，不可中間跳選取。

根據(jù)調(diào)研和對業(yè)務(wù)的分析，開放預(yù)約實驗系統(tǒng)需要完成前臺預(yù)約(即客戶端)和后臺管理兩部分。

1.1前臺預(yù)約部分(即客戶端)

1.1.1用戶注冊及登錄

用戶初次登錄系統(tǒng)可以進行用戶注冊，用戶通過用戶名和密碼登錄進行身份驗證。

1.1.2瀏覽、查詢功能

用戶(學(xué)生)登錄系統(tǒng)后，可通過瀏覽相關(guān)信息和查詢可以預(yù)約的時間段及當(dāng)值教師信息。

1.1.3預(yù)約管理功能

用戶(學(xué)生)登錄系統(tǒng)可以預(yù)約相關(guān)實驗項目的實驗時間，并且用戶在預(yù)約成功后，可以查看自己的預(yù)約信息，同時也可以取消未開始的預(yù)約。

1.1.4我的信息

用戶(學(xué)生)登錄系統(tǒng)后，可以對自己的相關(guān)信息進行維護，包括信息的更新、修改、添加等。

1.1.5發(fā)布留言

用戶(學(xué)生)可以發(fā)布留言，已經(jīng)發(fā)布的留言可以被其他用戶(學(xué)生、教師)看到。

1.2后臺管理部分

1.2.1公告管理

管理員可以對公告進行不定期更新，讓用戶了解本學(xué)期實驗室、學(xué)校和相關(guān)課程的實驗信息最新動態(tài)。

1.2.2留言管理

管理員可以通過查看用戶的留言來了解用戶對實驗室工作的意見和建議，同時對惡意留言進行刪除。

1.2.3項目管理

實驗教師對實驗項目進行增、刪、改、查等管理。

1.2.4注冊用戶管理

管理員可以對已經(jīng)注冊的用戶進行管理，對存在惡意信息的用戶進行刪除。

1.2.5成績管理

考核學(xué)生項目完成情況。

1.2.6信用管理

針對一學(xué)期3次及3次以上取消預(yù)約的用戶(學(xué)生)進行信用度標(biāo)記，在資源緊張情況下，將不予優(yōu)先安排實驗。

1.2.7預(yù)約管理

審核學(xué)生預(yù)約實驗情況，優(yōu)先安排信用度高的學(xué)生進行實驗。

系統(tǒng)部分數(shù)據(jù)流圖如圖1所示。

2　開放式實驗室系統(tǒng)相關(guān)算法設(shè)計

2.1系統(tǒng)檢索(查找)算法設(shè)計

為了提高查找效率，系統(tǒng)設(shè)計時采用了倒排索引結(jié)構(gòu)進行查找。倒排索引結(jié)構(gòu)由“單詞詞典”和“單詞出現(xiàn)次數(shù)”兩部分組成。當(dāng)出現(xiàn)一個單詞時，通過一個詞匯列表記錄單詞在文檔中出現(xiàn)的位置，這些位置的標(biāo)識可以是單詞出現(xiàn)的起始位置，也可以是某個字符出現(xiàn)的起始位置[4]。

圖1系統(tǒng)部分數(shù)據(jù)流圖

該系統(tǒng)使用倒排索引技術(shù)，建立了一個“從單詞到文檔”的映射關(guān)系，下面通過實例說明建立過程。假如現(xiàn)在有A、B兩篇文檔。文檔A的內(nèi)容是：Thisisatable；文檔B的內(nèi)容是：Thetableisakindoffurniture。建立“從文檔到單詞”一般的索引結(jié)構(gòu)， 見表1。

表1　正向的索引結(jié)構(gòu)映射情況

從表1可以看出，如果只建立以文件為標(biāo)準(zhǔn)的索引結(jié)構(gòu)，即它記錄的是一篇文檔中單詞出現(xiàn)的情況。比如在文檔B中table，kind，furniture均出現(xiàn)一次。當(dāng)用戶在進行查找時，一般情況是輸入關(guān)鍵詞(字)，當(dāng)使用一般的索引結(jié)構(gòu)時，查詢某一關(guān)鍵詞(字)時要掃描一遍，當(dāng)文檔索引量非常大時，效率會很差。如果建立的是倒排索引結(jié)構(gòu)就能很好地解決這個問題。

倒排索引結(jié)構(gòu)是以關(guān)鍵詞(字)為基準(zhǔn)建立索引，當(dāng)以單詞為標(biāo)準(zhǔn)建立的索引時，一個單詞出現(xiàn)在文檔，比如說“table”在A和B中各出現(xiàn)了一次，“kind”只在B中出現(xiàn)了一次。上例建立倒排索引見表2。

表2　倒排索引結(jié)構(gòu)映射情況

通過表2可以看出，建立一般的索引結(jié)構(gòu)“從文檔到單詞”的映射關(guān)系效率比建立倒排索引“單詞到文檔”的映射關(guān)系效率要低很多。因此，倒排索引可以更好地適合這種檢索機制的需要，這也是本系統(tǒng)使用的原因[4-5]。

2.2預(yù)約申請沖突算法設(shè)計

當(dāng)有多名學(xué)生預(yù)約實驗項目發(fā)生沖突，采用貪心策略來解決。其具體方案如下:設(shè)集合E={1, 2, …, n}表示有n種設(shè)備預(yù)約，其中每種設(shè)備能使用的時間段稱為資源，而在同一時間段內(nèi)只有一種設(shè)備供學(xué)生使用。每種設(shè)備i都有一個使用的起始時間si和一個結(jié)束時間fi，且si

intAppointment(ints[ ],intf[ ],boola[ ],intn)

{//每種設(shè)備預(yù)約時的起始時間和結(jié)束時間存儲于數(shù)組s和f中且按結(jié)束時間的非減序排列

a[1]=1;j=1;count=1;

for(i=2;i<=n;i++)

{

if(s[i]>=f[j]) {

a[i]=1;j=i;count++;

}

elsea[i]=0;

}

returncount;

}

2.3開放實驗室預(yù)約管理的功能層次結(jié)構(gòu)

預(yù)約管理系統(tǒng)在設(shè)計中采用各功能模塊獨立設(shè)計、互相關(guān)聯(lián)，提高了系統(tǒng)軟件的可擴充性、可重構(gòu)性。從開放性、自主性、創(chuàng)新性出發(fā)，實驗室預(yù)約系統(tǒng)主要包括前臺管理和后臺管理[8-9]，具體功能如圖2所示。

圖2系統(tǒng)功能層次圖

2.4部分功能模塊的詳細設(shè)計

2.4.1學(xué)生預(yù)約模塊的詳細設(shè)計

學(xué)生在注冊、登錄成功后方可進行預(yù)約開放實驗室提供的預(yù)約項目。學(xué)生自行安排自己的實驗時間表。當(dāng)學(xué)生根據(jù)自己的時間自主選擇預(yù)約實驗項目時，要參考系統(tǒng)提供的開放實驗項目的時間包括周次、星期、教師和空檔時間段。預(yù)約狀態(tài)有3種，即無預(yù)約項目、預(yù)約成功、預(yù)約失敗；學(xué)生預(yù)約后顯示成功，如果確有特殊原因不能按時參加相關(guān)項目的實驗，可以提前退約(但會有信用度標(biāo)識)，如果退約3次或3次以上，則降低該學(xué)生的信用度;顯示預(yù)約失敗的同時會給出預(yù)約失敗的原因。具體實現(xiàn)算法如下：

1)選擇預(yù)約項目模塊和預(yù)約時間段；

2)提交相關(guān)信息；

3)查詢審核結(jié)果；

4)判斷是否參加該項目，如果參加，進入教師審核模塊，執(zhí)行步驟5)，否則退約，退出系統(tǒng)；

5)判斷教師審核是否通過，如果通過，則記住預(yù)約信息，退出系統(tǒng)，否則重返步驟1)。

2.4.2學(xué)生的其它模塊

瀏覽公告模塊中主要是提供了學(xué)生查看開放實驗通知、開放實驗大綱、實驗項目安排、實驗項目內(nèi)容、實驗注意事項等。

我的信息模塊除了具備顯示該學(xué)生的自然情況、更改密碼等功能外，還記載了學(xué)生個人信用度信息，包括學(xué)生開放實驗中的遲到、早退、失約等信息。

2.4.3后臺管理模塊

該模塊主要完成對系統(tǒng)的綜合管理，如對學(xué)生、教師、項目和系統(tǒng)等方面信息的管理。包括公告管理、項目管理、教師管理、學(xué)生管理、成績管理、留言管理、預(yù)約管理、管理員信息等功能[10]。

2.4.3.1公告管理

主要完成及時上傳各種公告信息和刪除已經(jīng)過時公告信息；管理員信息用來顯示開放實驗室管理系統(tǒng)的管理員信息管理，可以增、刪、改、查相關(guān)管理員及相應(yīng)權(quán)限。

2.4.3.2教師管理

主要完成開放實驗系統(tǒng)中注冊教師相關(guān)信息的管理；同時對任課教師的排課信息進行管理，及教師對學(xué)生學(xué)習(xí)信用度評議。

2.4.3.3項目管理

對系統(tǒng)的項目信息進行綜合管理，實驗項目的增、刪、改、查，以及實驗項目開放實驗時間、實驗要求等的變化；同時對學(xué)生預(yù)約情況進行管理，并可以修改預(yù)約狀態(tài)。

2.4.3.4學(xué)生管理

主要完成了對學(xué)生注冊、登錄、預(yù)約等信息的管理，即學(xué)生基本信息的審核、標(biāo)識學(xué)生信用度、學(xué)生遺忘密碼時如何找回密碼、學(xué)生修改自己注冊的相關(guān)信息、頭像及幫助信息等。

2.4.3.5預(yù)約管理

模塊主要是對學(xué)生預(yù)約過程進行管理。包括可以根據(jù)學(xué)生或者任課教師在突發(fā)情況出現(xiàn)及時溝通并修改相關(guān)預(yù)約情況，對實驗室預(yù)約時間段的增、刪、改、查等基礎(chǔ)功能的操作，防止實驗資源的浪費。

2.4.3.6成績管理

對參與開放實驗室項目進行并完成相關(guān)任務(wù)的學(xué)生，教師對其錄入的成績進行管理，可以修改成績，并導(dǎo)出、打印成績。

該系統(tǒng)在設(shè)計中引入了信用度概念，當(dāng)學(xué)生在預(yù)約成功后多次退約、悔約出現(xiàn)時會降低個人信用度。該模塊記載了學(xué)生在開放實驗室活動的情況，如提前走、晚到、病假、事假、無故不來、悔約、違紀(jì)等方面的信息，學(xué)生隨時可以登錄后查看自己的信用度。學(xué)生在預(yù)約成功后，應(yīng)按時到場進行實驗，若預(yù)約成功但無故爽約或者晚到、早走、請假等，將記載下該學(xué)生個人學(xué)習(xí)信用度。學(xué)生信用度低將影響今后各項開放實驗預(yù)約申請的審核。理論課教師可以根據(jù)記載的學(xué)生信用度來確定是否批準(zhǔn)學(xué)生參與預(yù)約的相應(yīng)的實驗項目。學(xué)生信用度的高與低直接與學(xué)生成績掛鉤，開放實驗室平臺的使用使實驗室管理更加制度化、科學(xué)化、規(guī)范化，提高了現(xiàn)有實驗室資源的使用效率。

3　結(jié)　語

開放實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)的平臺開發(fā)和運行，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，預(yù)約管理系統(tǒng)運行促進了合理使用和分配有限的實驗室資源，充分體現(xiàn)了以生為本、以人為本的現(xiàn)代化教育、教學(xué)理念，方便了師生自主參與開放實驗項目，有效地輔助了開放實驗教學(xué)活動，靈活自主地安排實驗時間的特點，調(diào)動了廣大學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，滿足了學(xué)生個性發(fā)展的需要，也全面提升了開放教學(xué)和實驗室建設(shè)的整體水平。該系統(tǒng)將學(xué)生、理論教師、實驗教師、實驗設(shè)備、實驗項目等集成一體，全方面覆蓋了實驗室日常管理工作，徹底打破了以往實驗教學(xué)模式和管理模式，把現(xiàn)代實驗教育教學(xué)理論融入到實驗室管理之中,很好地培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、獨立學(xué)習(xí)的能力和操作能力，大幅度提高了實驗室開放式的管理和實驗教學(xué)水平。

實施預(yù)約系統(tǒng)前，學(xué)生進入實驗室是無目的、無目標(biāo)的，有時無功而返，而實施預(yù)約系統(tǒng)后，設(shè)備使用率大幅提高，實驗環(huán)境得到明顯的改善，學(xué)生無排隊等候現(xiàn)象，無空返現(xiàn)象，通過預(yù)約系統(tǒng)，可以實現(xiàn)分流，均勻有序的進行實驗，緩解擁擠、空窗期現(xiàn)象出現(xiàn)，從宏觀上管理實驗室資源使用完善，為人力配置計劃奠定了基礎(chǔ)。

[1]王淮遠.實驗室開放管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].天津:天津大學(xué)，2007.

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Reservation management system in college open laboratory

LI Guojuan

(School of Art Design, Changchun University of Technology, Changchun 130012， China)

Experimentisthekeypartinuniversityteachingandresearchactivities.WiththedevelopmentofITindustry,traditionallaboratorymanagementmodelisnolongsuitable.Herewedevelopastudent-centeredreservationmanagementsystemtomeettheindividualizedstudentneeds.Theinvertedindexstructureisappliedtothedatastructureforeasysearch,whichisbasedonthestudentcreditcalculation.

openlaboratory;reservationsystems;experimentalproject.

2016-05-23

李國娟(1965-)，女，漢族，吉林公主嶺人，長春工業(yè)大學(xué)實驗師，主要從事電腦美術(shù)設(shè)計方向研究,E-mail:liguojuan@ccut.edu.cn.

10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2016.4.19

TP316

A

1674-1374(2016)04-0411-06