杭 莉

南京金肯職業(yè)技術學院，江蘇南京 211156

1 開放實驗室預約系統(tǒng)的開發(fā)背景

1.1 系統(tǒng)的開發(fā)背景

我們的傳統(tǒng)實驗室在每次開課之前都要讓教務處提前安排好課程，這樣麻煩而又容易出錯。高校除了正常使用教室授課以外，還存在部分實驗室閑置，甚至儀器設備因長期沒有人使用而報廢的現(xiàn)象，這勢必造成大量的資源浪費。如何充分合理利用這些資源，讓更多的老師學生使用實驗室，這些都是高校實驗室管理者所要考慮的一個難題。現(xiàn)代開放實驗室不僅僅是指實驗室時間、地點的開放，而且也是實驗室內容形式的開放，因此在這種情況下開放實驗室預約系統(tǒng)就應運而生。開放性實驗室預約系統(tǒng)就是為了讓南京金肯職業(yè)技術學院實驗室資源得到充分合理的利用（金肯職業(yè)學院實驗室內景如圖1所示）。

圖1 金肯職業(yè)學院實驗室內景

1.2 開放實驗室預約系統(tǒng)的簡介

由于傳統(tǒng)的實驗室使用效率低下，對實驗室的使用不靈活，傳統(tǒng)實驗室已經承擔不了現(xiàn)代化的教學任務。取而代之的開放實驗室應該具有以下特有的幾項系統(tǒng)功能：

（1） 靈活多變的時間設置。實驗室管理員可以根據(jù)學生和老師的空余時間去安排實驗課程、時間、實驗老師以及實驗地點。學生可以在規(guī)定的時間段內去修滿實驗課程。實驗項目也可以多樣，包含學生必修課、選修課甚至興趣課程，學生可以根據(jù)自己的實際情況進行合理的選擇，既方便又靈活。

（2）實驗室的選課預約。開放實驗室預約選課系統(tǒng)是預約系統(tǒng)中較為關鍵的一項，在之前傳統(tǒng)的實驗室如果學生想要提前使用實驗室，需要好多天甚至一個星期之前就要去聯(lián)系實驗室老師，然后老師再向實驗室管理員申請并寫上紙質的申請報告；實驗室管理人員又要繼續(xù)向學院領導反映情況，并征詢其意見，這樣一級一級地申請勢必造成時間的浪費。而現(xiàn)在的預約系統(tǒng)，學生或者老師只要輸入學號以及密碼登陸實驗室網站界面就可以選擇自己選修的實驗課程、時間以及地點，若想要預約實驗室只需要提前5d預約就可以。

（3）開放實驗室的虛擬教學。隨著現(xiàn)代科學技術的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術應用的范圍越來越廣，目前許多高校實驗室已經具備了虛擬教學的能力。虛擬教學主要是應用于實驗室教學中沒有必要或者對硬件無法開設的，能夠在短時間提高初學者能力的一種認知方法，不受實驗條件及實驗儀器設備的影響，能夠完成一些復雜的實驗任務，具有直觀性強、成本低等特點。目前實現(xiàn)虛擬仿真教學的軟件很多，比較常見的軟件有EDA，MATLAB等（軟件如圖2所示）。

（4） 實驗成績查詢及答疑。在開放實驗室預約系統(tǒng)里，學生期末如果想知道實驗課程的成績，無需等待漫長的時間，更不需要去辦公室詢問老師成績。當實驗課程結束以后，實驗室老師統(tǒng)計好實驗成績以后會錄入到學生成績管理系統(tǒng)中，在實驗室管理員審核確定以后學生就可以登陸查詢了，既簡單又方便。對于實驗中存在的一些問題，學生可以在網上通過電子郵件的形式向實驗室老師進行請教，老師在空閑時可以幫助同學解決疑惑，避免了學生有問題而得不到解決的尷尬。

（5）公告和學院介紹。實驗室有重要的通知都可以以公告的形式張貼在實驗室系統(tǒng)首頁上，實驗室管理員可以在權限內對實驗室系統(tǒng)公告進行更改，師生就可以清楚地看到實驗室發(fā)布的各個通知。作為實驗室的超級管理員可以在實驗室系統(tǒng)的官網上面列出各個學院的開放實驗室簡介，也可以在權限內增加或者刪除某個學院的開放實驗室。

2 開放實驗室預約系統(tǒng)的設計

2.1 系統(tǒng)設計目的

結合金肯學院自身的特點，本次開放實驗室預約系統(tǒng)設計主要分為4個部分，包括實驗室的主體學生和老師作為普通用戶，實驗室的管理者、院屬單位負責人以及學校部門的負責人。每個部分都有屬于自己的操作界面和功能模塊，系統(tǒng)的管理員可以根據(jù)用戶的不同給予各自不同的權限。例如，學生可以進入登陸界面進行選課，實驗室管理員有選擇同意或者分配實驗室的權利，學院領導有根據(jù)實際情況對各個部分開設及限制權限等。

因此，網絡上的實驗室不僅僅是一種新型的實驗室，它把學生、老師、實驗室、管理員等有效地結合在一起。在這樣的開放實驗室里，不僅方便了學生選課、查詢以及預約，老師也方便了教學，提高了上課的效率，對于學校來說，更是極大地提高了資源利用率。

2.2 功能設計

為了保證系統(tǒng)設計的相對簡單，按照系統(tǒng)功能一般分為實驗室管理員以及用戶兩個主要部分。實驗室管理員在整個系統(tǒng)中仍然處于舉足輕重的地位，負責實驗室預約系統(tǒng)的正常進行。后臺管理員有相對較多的模塊，例如，班級管理模塊、學期管理模塊、用戶管理以及各個部門管理等。相對于管理員的模塊，學生普通模塊相對簡單，學生們只要打開網頁輸入自己的學號和密碼登入界面，選擇自己想要上的課程，在規(guī)定處進行合理的選擇。如果學生或者老師希望在課程之外使用實驗室，可以在系統(tǒng)查詢實驗室空閑狀態(tài)并且提前2d左右進行網上預約，一旦申請預約成功，學生們只需要耐心等待實驗室管理員的確認。至于校方，只需要負責審核老師、學生們預約使用情況，實驗室預約系統(tǒng)正常情況等。

開放實驗室的預約系統(tǒng)主要由預約初始化、實驗預約、預約查詢以及預約統(tǒng)計這四個部分組成。實驗室系統(tǒng)功能結構框圖如圖3所示。

圖3 實驗室系統(tǒng)功能結構框圖

預約初始化是整個系統(tǒng)最基礎也是最重要的一部分，包含學期和班級初始化的設置，以及作為普通個人預約初始化。

實驗預約主要分為個人或者集體的預約，不同的預約項目就有不同的申請方式，除此以外，實驗預約還包含預約取消服務，允許用戶在失誤操作下進行實驗預約取消。

開放實驗室的預約查詢包含實驗室空閑狀態(tài)的查詢，學生或者老師可以足不出戶，在網上就可以查詢到是否有空閑的實驗室開放。審批查詢以及預約結果查詢可以讓用戶知道自己的預約是否成功。

預約統(tǒng)計分為三個部分，實驗室統(tǒng)計、校屬單位的統(tǒng)計以及學校統(tǒng)計。其中，實驗室統(tǒng)計為實驗室管理人員進行操作，其余均為學校層面上的，這是預約系統(tǒng)中的核心和關鍵。各個部分職能和權利各不相同，但是相互協(xié)作，確保實驗教學安全有序進行。

2.3 開放性實驗預約系統(tǒng)的實現(xiàn)

由于本次開放性實驗室預約系統(tǒng)的最直接目的是為了方便學生老師進行網上預約選課，而且使用預約系統(tǒng)的幾乎都是金肯學院的老師和同學，因此，此次預約系統(tǒng)可以采用對硬件要求沒有太高的Brower/Server架構。之所以采用這種技術是因為在B/S架構的客戶機只需要在一個在支持HTTP協(xié)議的網絡瀏覽器即可，像IE瀏覽器或者FireFox。為了可以更好地降低客戶機上面軟硬件的配置要求，可以讓系統(tǒng)在Web服務器端和數(shù)據(jù)服務器上進行數(shù)據(jù)和邏輯的處理，可以大大地降低系統(tǒng)的運行和維護成本。

2.4 開放性預約系統(tǒng)的優(yōu)點

開放性實驗室最大的優(yōu)點莫過于信息的開放，學生或者老師無論在哪里都可以在網上查詢實驗室的空缺使用情況、所有實驗課程名稱、實驗地點以及實驗老師等。眾所周知，信息化是社會發(fā)展的一種趨勢，政府部門、企業(yè)還是高校無一例外。實驗室高度信息化可以減輕學校和老師的負擔，減少了許多不必要的中間環(huán)節(jié)，提高了老師的教學效率。另外，每學期都有好多學生要進行實驗課程，傳統(tǒng)的實驗室在上課時間、地點上都容易出現(xiàn)失誤，造成嚴重的教學失誤。如今，有了實驗室預約系統(tǒng)就避免了出現(xiàn)這些情況，有效地管理實驗秩序，實現(xiàn)了開放性實驗室個性化管理。

2.5 系統(tǒng)的工作原理及開發(fā)平臺

考慮到開放實驗室預約系統(tǒng)應該具有一定的可擴展性，B/S開放實驗室設計可以采用Java語言，基于J2EE工作平臺。同時，為了使系統(tǒng)更具有復用性，可以采用三層式J2EE架構設計。通常為邏輯層、表現(xiàn)層以及持久層。表示層一般采用JSP和Servle技術，是用來展示數(shù)據(jù)的。應用層采用Bean/EJB技術，一般情況用If來判斷，主要功能是用來處理業(yè)務邏輯的、循環(huán)等。采用JDBC，用來處理數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)層，主要作用是保存和訪問數(shù)據(jù)。而在Java的三層結構里面，持久層既是數(shù)據(jù)的持久化操作。開放實驗室整個預約系統(tǒng)工作過程如圖4所示。

圖4 實驗室預約系統(tǒng)的工作過程

2.6 預約系統(tǒng)的權限結構

實驗室雖然是開放性性質的，不過這只是針對金肯學院的老師同學們的實驗課程、實驗內容、實驗預約等方面的開放。對于實驗室預約系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)，成績修改等權限是保密的，是不可以隨便讓別人知道的。整個實驗室管理權限結構分為老師、學生、實驗室管理員、超級管理員以及學校管理員，每個管理員的權限是不一樣的（系統(tǒng)權限結構如圖5所示）。

圖5 實驗室預約系統(tǒng)權限結構

3 開放實驗室預約系統(tǒng)的維護與管理

在經過多人的共同努力，實驗室預約系統(tǒng)的設計方案已經初步完成，其他的小細節(jié)也在有條不紊地進行當中。一個系統(tǒng)從初步設計到成功應用都需要有專門的人進行系統(tǒng)的管理，否則就會出現(xiàn)各種問題。傳統(tǒng)的實驗室管理是實驗室老師或者實驗室管理人員通過打電話或者去找領導進行實驗室預約、實驗室申請等。實驗室管理人員通常都是人工記錄實驗室教室或者設備的使用情況，這樣工作量大，操作比較繁瑣，更容易出現(xiàn)失誤。

開放實驗室預約系統(tǒng)的管理與之前傳統(tǒng)實驗室的管理大不相同，傳統(tǒng)實驗室的管理只需要一個固定的實驗室管理員即可，負責實驗室課程等、地點和時間網上錄入，實驗室預約的網上登記，實驗儀器設備使用情況的網上記錄等。除此之外，在非工作日或者沒有課程教學的時候，定期對實驗室預約系統(tǒng)進行系統(tǒng)維護，經常更新一些實時重要的消息，刪除一些過時的公告或者其它信息，這樣學生進入系統(tǒng)的時候就可以一目了然。同時，實驗室管理人員要有一定的系統(tǒng)安全意識，對實驗室預約系統(tǒng)做好安全隔離，防止有不明病毒潛入或者黑客的攻擊而影響正常的實驗教學秩序。該系統(tǒng)提高開放實驗室的教學水平。

最后，實驗室管理人員作為整個系統(tǒng)中最關鍵的部分，一定要有責任心，公正無私，以提高學校教學質量和一切為學生服務為原則出發(fā)，確保學校實驗教學健康有序的進行。

4 結語

本論文基于Web技術設計的開放實驗室預約系統(tǒng)，結合學校的實際情況可以發(fā)現(xiàn)，設計開放性實驗室預約系統(tǒng)可以很好的協(xié)調學生老師上課，預約一系列關系，極大地提高了工作效率。開放實驗室預約系統(tǒng)的設計，改變了傳統(tǒng)實驗室管理師資力量不足、管理難度大、物理設備跟不上的局面，在一定程度上提高了開放實驗室管理水平及實驗室的利用效率。

在預約系統(tǒng)開放的條件下，學生們足不出戶就可以在網上進行實驗室查詢、預約、成績查詢以及和老師在線答疑，這些無疑給學生們帶來了極大的方便，有利于促進學生學習能力的培養(yǎng)和知識的創(chuàng)新。最后，隨著現(xiàn)代計算機技術的迅速發(fā)展，信息高度化和無紙化教程發(fā)展是一種趨勢，我校實驗室應該積極邁入前列。

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