李 媛 鄭開元 石 琴 羅金武

（成都工業(yè)學(xué)院智能制造學(xué)院，四川 成都 611730）

受世界范圍內(nèi)“互聯(lián)網(wǎng)+”教育模式的影響，我國(guó)出現(xiàn)了以慕課、微課、在線輔導(dǎo)、在線解題等為代表的“互聯(lián)網(wǎng)+”教育資源[1]，以及眾多基于互聯(lián)網(wǎng)的課堂管理工具，傳統(tǒng)教育正在向互聯(lián)網(wǎng)與教育的深度融合發(fā)展[2]。 其中實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要支撐[3-4]，然而， 國(guó)內(nèi)高校的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合不足。即使有部分高校通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)開發(fā)或購(gòu)買現(xiàn)有產(chǎn)品的方式實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室信息化管理[5-12]，但是受限于自主研發(fā)能力和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，仍然存在大量高校實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)其運(yùn)行過(guò)程管理基于傳統(tǒng)手工，信息化程度不高。 對(duì)此，面向?qū)W院內(nèi)部分散的、基于傳統(tǒng)媒介的實(shí)驗(yàn)室信息管理，開發(fā)了一個(gè)低成本、易復(fù)現(xiàn)、功能精簡(jiǎn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的基于互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。

1 開發(fā)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)基于Linux 操作系統(tǒng)， 運(yùn)行于tomcat 服務(wù)器。采用eclipse 作為開發(fā)工具，用Java、JavaScript、sql 作為網(wǎng)頁(yè)的開發(fā)語(yǔ)言， 采用 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，并且用 JDBC（JavaDataBase Connectivity）api，即Java 數(shù)據(jù)庫(kù)連接程序接口來(lái)操作數(shù)據(jù)庫(kù)。 JDBC 原理圖如圖1 所示。

2 功能模塊

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)室信息查詢和實(shí)驗(yàn)室在線預(yù)定審批兩個(gè)主要功能模塊， 以及登陸、下載等輔助功能模塊，如圖2 所示。 系統(tǒng)采用權(quán)限管理模式，設(shè)訪客、管理員兩種角色。 訪客僅具備查詢基礎(chǔ)信息、實(shí)驗(yàn)室預(yù)定和文件下載權(quán)限。 管理員除具備訪客權(quán)限外，還具備查詢管理信息、實(shí)驗(yàn)室開放、實(shí)驗(yàn)室預(yù)定申請(qǐng)審批、發(fā)布公告和更新數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容（信息錄入）的權(quán)限。

圖1 JDBC 原理圖[13]

圖2 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)功能模塊

2.1 信息查詢

如圖2 所示，實(shí)驗(yàn)室信息查詢功能模塊包括信息錄入、公告發(fā)布、基礎(chǔ)信息查詢和管理信息查詢四個(gè)模塊。 一方面建立了面向?qū)W院實(shí)驗(yàn)室的電子檔案；另一方面提供了實(shí)驗(yàn)室電子信息的查詢途徑。

2.1.1 信息錄入

管理員具備建立、 更新和維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的權(quán)限。 信息錄入的方式有兩種：一是通過(guò)網(wǎng)頁(yè)對(duì)話框逐條逐項(xiàng)錄入；二是通過(guò)Excel 模板批量導(dǎo)入。

管理員需要維護(hù)的數(shù)據(jù)主要分為管理信息和基礎(chǔ)信息。 管理信息主要指?jìng)鹘y(tǒng)基于紙質(zhì)媒介的實(shí)驗(yàn)室過(guò)程記錄信息，包括日志、上課記錄、開放記錄、安全記錄等。 基礎(chǔ)信息涵蓋實(shí)驗(yàn)室規(guī)模、實(shí)驗(yàn)?zāi)K、基礎(chǔ)設(shè)施、研究項(xiàng)目、教學(xué)安排以及實(shí)驗(yàn)室人員等信息。

2.1.2 公告發(fā)布

公告是一種特殊的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)信息，由管理員發(fā)布，所有用戶登錄系統(tǒng)首頁(yè)可見。

2.1.3 基礎(chǔ)信息查詢

基礎(chǔ)信息查詢具備簡(jiǎn)單導(dǎo)航功能，檢索對(duì)話框提供關(guān)鍵字檢索字段選擇，可選字段包括學(xué)科、實(shí)驗(yàn)室名稱、實(shí)驗(yàn)室代碼、實(shí)驗(yàn)?zāi)K等，且可擴(kuò)充。 默認(rèn)為不選，則可檢索所有字段，從而根據(jù)關(guān)鍵字匹配顯示相關(guān)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)信息。

檢索結(jié)果頁(yè)面默認(rèn)逐條排序分頁(yè)顯示以下項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)室名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)K、容納人數(shù)、地點(diǎn)和聯(lián)系電話，并提供教學(xué)安排、管理信息的鏈接。 顯示項(xiàng)目可通過(guò)后臺(tái)增加或減少，亦可開放權(quán)限由用戶自選。

2.1.4 管理信息查詢

通過(guò)基礎(chǔ)信息查詢檢索結(jié)果頁(yè)面提供的管理信息鏈接可跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的管理信息記錄頁(yè)閱讀、填寫或修改記錄。 該鏈接對(duì)訪客不可用。

可根據(jù)管理需求，擴(kuò)展統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，提供日志完成率、上課記錄完成率、開放記錄完成率、安全記錄完成率、月統(tǒng)計(jì)、年統(tǒng)計(jì)等。

2.2 預(yù)訂審批

管理員可根據(jù)網(wǎng)頁(yè)導(dǎo)航開放某個(gè)實(shí)驗(yàn)室的某個(gè)時(shí)段， 所有用戶可對(duì)該時(shí)段該實(shí)驗(yàn)室提出預(yù)訂申請(qǐng)。開放時(shí)段可以是數(shù)天、某天數(shù)節(jié)課，或者數(shù)天某節(jié)課。

通過(guò)基礎(chǔ)信息查詢檢索結(jié)果頁(yè)面提供的教學(xué)安排鏈接可跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室的課表頁(yè)，亦可通過(guò)首頁(yè)實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂導(dǎo)航直接選擇實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入。 頁(yè)面顯示某實(shí)驗(yàn)室的基本信息和課表信息，點(diǎn)擊某時(shí)段的預(yù)訂鏈接則可跳轉(zhuǎn)至實(shí)驗(yàn)室預(yù)訂申請(qǐng)界面。 頁(yè)面中有課程信息的時(shí)段表示已經(jīng)被預(yù)訂， 空白時(shí)段表示暫未開放，均不可預(yù)訂。

由管理員審批用戶提交的預(yù)訂申請(qǐng)，用戶通過(guò)首頁(yè)我的預(yù)訂導(dǎo)航可以看到申請(qǐng)是否成功。

2.3 輔助功能

除了信息查詢和預(yù)訂審批兩大核心功能外，系統(tǒng)還支持用戶注冊(cè)/登錄、密碼修改和文件下載功能。 用戶可以在下載界面獲取實(shí)驗(yàn)室相關(guān)資料，如實(shí)驗(yàn)室操作視頻、實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板等。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相同的多個(gè)表來(lái)管理用戶在不同的操作模式下對(duì)同一種類型數(shù)據(jù)的操作，用戶每一次對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢或者修改操作不止單一對(duì)一個(gè)表進(jìn)行操作，通過(guò)后臺(tái)程序設(shè)計(jì)，將一個(gè)操作變成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的多個(gè)操作， 可以不用改動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)而將功能多元化，方便后期持續(xù)開發(fā)和管理。 系統(tǒng)涉及的主要數(shù)據(jù)表分述如下。

3.1 信息檢索表

將所有的實(shí)驗(yàn)室基本信息、已經(jīng)預(yù)定或者上一時(shí)段的實(shí)驗(yàn)室預(yù)定集信息集合于一個(gè)表上，通過(guò)條件查詢或者模糊查詢的方式反饋到網(wǎng)頁(yè)上，不同的身份查詢到的結(jié)果不同。

3.2 實(shí)驗(yàn)室基本信息表

實(shí)驗(yàn)室基本信息表的個(gè)數(shù)和學(xué)校實(shí)驗(yàn)室個(gè)數(shù)相同，存儲(chǔ)著實(shí)驗(yàn)室的基本信息，例如實(shí)驗(yàn)室代碼、實(shí)驗(yàn)室管理員、聯(lián)系電話、地點(diǎn)等。

3.3 其他表的設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室管理信息表用于存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程管理記錄，不同權(quán)限的用戶查詢到的表的內(nèi)容不同。 用戶信息表用于儲(chǔ)存用戶身份信息， 用戶賬號(hào)密碼信息等。 臨時(shí)表temp 用于存儲(chǔ)臨時(shí)信息。

4 算法設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的主要算法分述如下。

4.1 登錄流程

進(jìn)入登錄頁(yè)面后， 用戶填寫的登錄信息傳至后臺(tái)。 后臺(tái)首先判斷用戶名密碼是否正確：如正確，則繼續(xù)判斷身份是否與用戶名賬號(hào)匹配；如匹配，則登錄成功。

4.2 實(shí)驗(yàn)室信息查詢流程

進(jìn)入信息查詢頁(yè)面后，輸入信息直接查詢或選擇條件查詢，系統(tǒng)后臺(tái)判斷是否為條件查詢：若有條件查詢則檢索總表中對(duì)應(yīng)列的信息， 進(jìn)行信息比對(duì)，并根據(jù)信息匹配結(jié)果返回?cái)?shù)據(jù)；若無(wú)條件查詢，則檢索數(shù)據(jù)庫(kù)總表所有信息，進(jìn)行信息比對(duì)，并根據(jù)信息匹配結(jié)果返回?cái)?shù)據(jù)。

若返回?cái)?shù)據(jù)為空， 則檢索結(jié)果頁(yè)面顯示為空；若不為空，則處理返回?cái)?shù)據(jù)并顯示于檢索結(jié)果頁(yè)面。 若信息查詢對(duì)話框內(nèi)容為空，點(diǎn)擊查詢，則返回總表所有信息。

4.3 實(shí)驗(yàn)室預(yù)定申請(qǐng)流程

進(jìn)入預(yù)定頁(yè)面后，用戶選擇實(shí)驗(yàn)室查詢?cè)搶?shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)的課表信息。 查詢請(qǐng)求傳至后臺(tái)，后臺(tái)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢：若查詢結(jié)果為空，則返回空；若查詢到數(shù)據(jù)，則返回該數(shù)據(jù)，經(jīng)前臺(tái)處理后顯示課程信息。

課程信息分為有課和無(wú)課兩種狀態(tài)——若有課，則顯示具體課程信息；若無(wú)課，則生成預(yù)定申請(qǐng)界面的鏈接，用戶點(diǎn)擊鏈接即進(jìn)入預(yù)定申請(qǐng)界面。 用戶在實(shí)驗(yàn)室預(yù)定申請(qǐng)界面填寫信息并提交，經(jīng)后臺(tái)處理后提交到數(shù)據(jù)庫(kù)temp 表，等待審核。

4.4 實(shí)驗(yàn)室預(yù)定審批流程

實(shí)驗(yàn)室預(yù)定審批流程首先檢查Temp 表是否存在信息：若無(wú)信息，則返回為空；若存在信息，則返回信息并顯示。 若某條信息的審核狀態(tài)一欄為“不通過(guò)”，則將該條信息放到審核不通過(guò)頁(yè)面； 若該欄為空，則顯示于待審核頁(yè)面。

管理員審核某條信息后交由后臺(tái)處理，審核通過(guò)則放到對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室表和總表； 不通過(guò)則繼續(xù)放到Temp 表，此時(shí)該條信息的審核狀態(tài)一欄變更為“不通過(guò)”，流程轉(zhuǎn)至實(shí)驗(yàn)室預(yù)定申請(qǐng)?zhí)峤蝗颂幚怼?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

基于互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)搭建于學(xué)校的服務(wù)器上，用戶和管理員可接入學(xué)校的局域網(wǎng)或者通過(guò)vpn 的方式訪問(wèn)，訪問(wèn)安全性可以得到保障。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)上將前端和后端分離，后臺(tái)程序只用于數(shù)據(jù)處理，前臺(tái)程序用于數(shù)據(jù)展示，可以保證更好的人機(jī)交互體驗(yàn)。

系統(tǒng)主要基于Linux 系統(tǒng)， 可以大幅節(jié)約軟硬件成本。 系統(tǒng)對(duì)硬件要求不高，普通服務(wù)器即可滿足需求。相較于其他開發(fā)語(yǔ)言，JAVA 更適合有大規(guī)模并發(fā)的情況，且JAVA 開發(fā)的網(wǎng)頁(yè)更易于維護(hù)。

系統(tǒng)的搭建為實(shí)現(xiàn)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室信息管理的數(shù)字化、科學(xué)化、規(guī)范化和精細(xì)化提供了基礎(chǔ)保障，加深了學(xué)院實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，提高了實(shí)驗(yàn)室管理的時(shí)效性，有利于實(shí)驗(yàn)室資源的充分利用，為全院師生帶來(lái)了極大的便利。