華北電力大學(xué) 王 皞 李秀琴 陳 喆 賈澤輝 徐 威

0 引言

高校是以培養(yǎng)高質(zhì)高效應(yīng)用型人才為目標(biāo)的，而高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)應(yīng)用型人才實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要手段，是完成教學(xué)實(shí)驗(yàn)與教師科研的主要場(chǎng)地，是高校實(shí)踐教學(xué)資源的主要集聚地.實(shí)驗(yàn)室管理水平的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及科研工作質(zhì)量影響很大，起著決定性的作用.高校實(shí)驗(yàn)室管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有建立高效的實(shí)驗(yàn)室信息化管理模式，才能使實(shí)驗(yàn)室的作用得到充分地發(fā)揮[1]。

1 現(xiàn)狀分析及系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理方式比較

傳統(tǒng)的人工管理方式，積累量大，易出錯(cuò)，在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放方面，學(xué)生很難查看實(shí)驗(yàn)室的空閑時(shí)段，預(yù)約及成績(jī)管理需要花費(fèi)大量的工作量，管理員也很難為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)條件，在選擇實(shí)驗(yàn)課方面，總是以班級(jí)或者專(zhuān)業(yè)為單位進(jìn)行排課，使得教學(xué)缺乏自主化、人性化，從而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

新型實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享，不受時(shí)間空間限制，教師和學(xué)生可在任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約、查詢(xún)等操作，不僅檢索迅速、查找方便而且存儲(chǔ)量大，成本低，極大提高工作效率，把分散的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約信息進(jìn)行統(tǒng)一、集中、規(guī)范的收集管理，滿足對(duì)實(shí)驗(yàn)室大量信息進(jìn)行管理及教學(xué)交流等需求。

鑒于目前繼電保護(hù)與自動(dòng)遠(yuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室使用及預(yù)約情況，同學(xué)們自主選修課程，課表時(shí)間不盡統(tǒng)一，可自由利用的時(shí)間呈碎片化，同一課堂的同學(xué)有可能無(wú)法按照規(guī)定課表的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這使得實(shí)驗(yàn)室有序規(guī)范管理存在較大困難，因此傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的管理耗費(fèi)大量的人力和精力以及實(shí)驗(yàn)課程管理混亂等諸多問(wèn)題便暴露出來(lái)。若能實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生們?cè)诰W(wǎng)頁(yè)上自主預(yù)約選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間合理利用、實(shí)驗(yàn)自主化；同時(shí)老師們的統(tǒng)一動(dòng)態(tài)管理更加便捷有序。

基于ASP.NET框架的實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理的支撐系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)上預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)管理以及實(shí)驗(yàn)室的精細(xì)化管理。

1.2 系統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要包括后臺(tái)控制數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和前端應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)兩個(gè)模塊，對(duì)于前者力求建立數(shù)據(jù)的一致性，完整性和安全性[2]。

為此我們用M o d e l，D E L，B L L三層結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)：SQL Server2014、C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)后臺(tái)控制 ；采用JAVASCRIPT語(yǔ)言、HTML5跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)腳本語(yǔ)言、基于ASP.Net框架來(lái)進(jìn)行前端界面設(shè)計(jì)。

2 需求分析

2.1 需求分析

近十年，國(guó)內(nèi)高校發(fā)展和改革的步伐日趨加快，辦學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的投入逐年增加。面對(duì)規(guī)模龐大、事務(wù)煩雜的實(shí)驗(yàn)室管理工作，許多管理上的問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)：

（1）實(shí)驗(yàn)室的基本信息收集和管理還處于手工操作或者文檔管理的階段，缺少及時(shí)了解全校實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)信息的數(shù)據(jù)平臺(tái)。當(dāng)評(píng)估檢查或需要數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)就要加班加點(diǎn)趕材料，使本來(lái)就繁重的管理工作任務(wù)更加艱巨。為了解決這一難題，學(xué)校需要建立基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)室信息數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)管理諸如實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、人員、用房、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、日志文檔等信息。

（2）隨著教務(wù)管理實(shí)行“學(xué)分制”改革的不斷深入，教務(wù)開(kāi)放選課已經(jīng)全面鋪開(kāi)，傳統(tǒng)的按照班級(jí)集體上實(shí)驗(yàn)課的模式很難實(shí)現(xiàn)“學(xué)分制”的要求，完全手工安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度變得異常艱難。為了解決這一難題，管理部門(mén)需要面向?qū)W生，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)選課管理，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和學(xué)生教學(xué)反饋信息加以管理，以規(guī)范實(shí)踐教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

（3）實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入不斷加大，部分大型精密儀器在正常的教學(xué)和科研以外還有大量時(shí)間處于閑置狀態(tài)，造成了設(shè)備資源浪費(fèi)。為了解決這一難題，學(xué)校需要實(shí)行大型設(shè)備共享機(jī)制，面向校內(nèi)外提供設(shè)備共享服務(wù)，提高資源使用率，創(chuàng)造設(shè)備效益[3]。

2.2 解決方案

（1）用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)替代人力，節(jié)省人力，提高效率，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)態(tài)化管理；

（2）軟件硬件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理；

（3）本科生打破按課堂排實(shí)驗(yàn)的做法，實(shí)現(xiàn)自行預(yù)約；教師、研究生等也可通過(guò)該系統(tǒng)查看實(shí)驗(yàn)室使用狀態(tài)，可預(yù)約實(shí)驗(yàn)室做課題研究，提高實(shí)驗(yàn)室使用效率，有序高效。

3 設(shè)計(jì)模塊

3.1 系統(tǒng)功能模塊

本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)上預(yù)約；實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)管理；實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的精細(xì)化管理。

本系統(tǒng)分為查詢(xún)模塊、預(yù)約模塊、后臺(tái)管理模塊三部分。

查詢(xún)模塊的主要功能是查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室的使用狀態(tài)，不同時(shí)間段內(nèi)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行介紹。

預(yù)約模塊的主要功能是對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)約，只有合法的用戶(hù)才能對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)約?，F(xiàn)在安排本科生實(shí)驗(yàn)都是按課堂排，任課教師到實(shí)驗(yàn)室人工預(yù)約。電自實(shí)驗(yàn)室是專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的是三、四年級(jí)本科生。同一課堂的學(xué)生由于所上選修課不同，安排統(tǒng)一時(shí)間做實(shí)驗(yàn)總是不盡人意，時(shí)間不好統(tǒng)一。為此，想開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)，打破按課堂排實(shí)驗(yàn)的做法，學(xué)生根據(jù)自己時(shí)間，在實(shí)驗(yàn)室規(guī)定時(shí)間段內(nèi)自己預(yù)約實(shí)驗(yàn)，既滿足學(xué)生時(shí)間，又可提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果及實(shí)驗(yàn)室利用率。

后臺(tái)管理模塊的主要功能是實(shí)驗(yàn)室的信息管理、開(kāi)放管理、用戶(hù)信息管理、統(tǒng)計(jì)管理四個(gè)功能。實(shí)驗(yàn)室信息管理是對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息的維護(hù)。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理是設(shè)置各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的可預(yù)約時(shí)間等功能。用戶(hù)信息管理，由于學(xué)生是流動(dòng)的，每年有新生和畢業(yè)生，還有轉(zhuǎn)專(zhuān)業(yè)、留級(jí)、休學(xué)、退學(xué)等情況的發(fā)生，所以本項(xiàng)功能是導(dǎo)入學(xué)生處提供的學(xué)生信息，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。統(tǒng)計(jì)管理的主要功能是通過(guò)一卡通刷卡登記對(duì)實(shí)驗(yàn)室的使用情況進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)，掌握實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用狀態(tài)，為每年向教育部報(bào)送數(shù)據(jù)提供依據(jù)，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室后續(xù)工作的開(kāi)展起參考作用。

3.2 系統(tǒng)功能圖解

圖1 管理員管理模塊

圖2 學(xué)生預(yù)約與查詢(xún)模塊

3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3．3．1 系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)

客戶(hù)機(jī)上安裝瀏覽器(Browser)，如Internet Explorer，服務(wù)器安裝SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，在這種結(jié)構(gòu)下，用戶(hù)界面完全通過(guò)WWW瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，瀏覽器通過(guò)Web Server 同數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)的擴(kuò)展非常容易。所有的客戶(hù)端只是瀏覽器，根本不需要做任何的維護(hù)。無(wú)論用戶(hù)的規(guī)模有多大，有多少分支機(jī)構(gòu)都不會(huì)增加任何維護(hù)升級(jí)的工作量，所有的操作只需要針對(duì)服務(wù)器進(jìn)行；如果是異地，只需要把服務(wù)器連接專(zhuān)網(wǎng)即可，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)、升級(jí)和共享[4]。

3．3．2 預(yù)約及管理流程

（1）用戶(hù)通過(guò)瀏覽器登錄界面，進(jìn)行身份核驗(yàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄選擇管理員還是學(xué)生用戶(hù)，只有數(shù)據(jù)庫(kù)中有記錄的合法用戶(hù)才能成功進(jìn)入系統(tǒng)頁(yè)面。

（2）登錄成功后，管理員可以對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行修改，設(shè)置實(shí)驗(yàn)信息和實(shí)驗(yàn)室信息，對(duì)預(yù)約信息進(jìn)行查看與更新，并且可以對(duì)設(shè)備使用記錄進(jìn)行查看與數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

（3）學(xué)生用戶(hù)登錄成功后，便可修改個(gè)人密碼，同時(shí)查看實(shí)驗(yàn)信息與實(shí)驗(yàn)室信息，并且可以進(jìn)入預(yù)約界面，查詢(xún)預(yù)約信息，進(jìn)行預(yù)約。

3．3．3 數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)E-R關(guān)系圖

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)E-R關(guān)系圖

（2）數(shù)據(jù)表

學(xué)生表：學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、專(zhuān)業(yè)班級(jí)、密碼

教師表：教師姓名、教師號(hào)、密碼

實(shí)驗(yàn)室表：實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)及簡(jiǎn)介、負(fù)責(zé)老師

實(shí)驗(yàn)表：實(shí)驗(yàn)編號(hào)、實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)及簡(jiǎn)介、對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室編號(hào)

預(yù)約表：學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、預(yù)約實(shí)驗(yàn)編號(hào)、實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、預(yù)約時(shí)間

設(shè)備表：實(shí)驗(yàn)器材編號(hào)、實(shí)驗(yàn)器材名稱(chēng)、型號(hào)、價(jià)格、數(shù)量、購(gòu)買(mǎi)時(shí)間及實(shí)驗(yàn)室編號(hào)

3.4 功能界面

核心頁(yè)面如下：進(jìn)行不同用戶(hù)的登錄實(shí)現(xiàn)身份核驗(yàn)，從而顯示用戶(hù)身份及學(xué)號(hào)等，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的選擇與對(duì)應(yīng)時(shí)間段的自主選擇，即實(shí)現(xiàn)自主預(yù)約。

圖4 系統(tǒng)主界面

4 結(jié)論

此次實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)是我們第一次運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造的系統(tǒng)，系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)期間確實(shí)也遇到過(guò)大大小小的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)不懈的努力與不斷地克服困難，最終完成了三層結(jié)構(gòu)的搭建與程序的設(shè)計(jì)。作為大學(xué)生的我們，首次將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，更加驗(yàn)證了實(shí)踐出真知的道理，書(shū)本上的知識(shí)只有學(xué)以致用，在運(yùn)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且解決問(wèn)題，才能對(duì)我們形成更加深刻的理解。

本文開(kāi)發(fā)的“實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)”采用三層結(jié)構(gòu)體系，并且在ASP.NET框架下運(yùn)用JAVASCRIPT、HTML5語(yǔ)言進(jìn)行網(wǎng)站的前端設(shè)計(jì)，同時(shí)運(yùn)用SQL SERVER、C#語(yǔ)言進(jìn)行后臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生、教師（管理員）等網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)訪問(wèn)的管理控制，這是一次有意義的嘗試，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)信息化手段真正作用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生們?cè)诰W(wǎng)頁(yè)上自主預(yù)約選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間合理利用、實(shí)驗(yàn)自主化；同時(shí)老師們的統(tǒng)一動(dòng)態(tài)管理更加便捷有序。盡管目前系統(tǒng)尚有不完善之處，但我相信經(jīng)過(guò)我們?nèi)蘸蟮母倪M(jìn)，系統(tǒng)功能一定會(huì)進(jìn)一步完善，并且真正為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供便捷。

[1]陳祖新,孫躍,余曉偉．淺談高校實(shí)驗(yàn)室信息化管理[J]．赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,28(08)∶219-221．

[2]Roland Kammergruber,Stephanie Robold,Jasna Karli?,Jürgen Durner．The future of the laboratory information system-what are the requirements for a powerful system for a laboratory data management?[J]．Clinical Chemistry and Laboratory Medicine(CCLM),2014,52(11)．

[3]申書(shū)軍．某高職院校實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．山東大學(xué),2013．

[4]吳小青．基于B/S體系結(jié)構(gòu)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)研究[D]．江南大學(xué),2008．