基于校园网的实验室综合信息管理平台的设计与研究

屈 泳

摘要:本文针对学校教育管理信息化的实验室管理,探讨了实验室相关人员队伍、仪器设备、实验教学等方面的内容,提出了利用校园网和各类信息技术,设计和构造实验室综合信息管理平台,实现学校教育管理信息化的过程。

关键词:实验室;管理平台;校园网;Web服务

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

高校实验室是教学和科研的重要组成部分,是实现素质教育的基地,是培养具有创新意识和实践能力人才的摇篮。它在一定程度上反映了学校的教学能力、教学质量、科研水平和科研开发能力的高低,并且直接影响着高校的教学质量与办学效益。

早期的实验室信息管理系统基本上是以各自实验室为管理对象的简单的实验室管理系统,只能满足各自实验室日常管理工作。而无法为实验室主要服务对象——实验教师和参加实验的学生提供一个开放交互式的综合性信息处理平台。随着信息技术的飞速发展,特别是校园网络的建设和改造,数字化实验室(E-lab)这一概念也应运而生。在这种大环境下,设计一个基于校园网的实验室综合信息处理平台是实现学校数字化校园建设,提高学校实践教学改革的重要环节。

实验室信息管理系统(Laboratory Information Management System简称LIMS)是指集现代化管理思想和基于计算机的高速数据处理技术、海量数据存储技术、宽带网络传输技术、自动化仪器分析技术为一体的,用于实验室管理和控制,实现实验室各种资源共享和应用的综合管理平台。它是计算机技术、管理科学和分析技术相结合的产物,它将实验室的分析仪器通过计算机网络联系起来,采用科学的管理思想和先进的数据库技术,实现以实验室为核心的整体环境的全方位管理。它集实验项目管理、实验设备资源管理、实验事务管理、网络管理、实验数据管理(采集、传输、处理、输出、发布)、实验室报表管理等诸多模块为一体,组成一套完整的实验室综合管理和产品质量监控体系,既能满足实验室内部及外部的日常管理要求,又能保证实验室各项数据的采集和分析统计。

2基本结构和功能

基于校园网的实验室综合信息管理平台采用的是第三层体系结构B/S结构,B/S结构是一种由浏览器(Browse)、Web服务器(Web)、数据库服务器(Database Server)共同构成的三层体系结构,它以Web服务器为中心,采用TCP/IP及Http等传输协议,使客户端通过浏览器方式访问Web服务器及与Web服务器相关联的后台数据库。此类系统的体系结构图如图1所示:

基于校园网的实验室综合信息管理平台采用B/S体系结构,可以很好地与校园网络无缝对接,充分利用校园网建设的优越性,为此在功能模块的设计上也遵循简洁明了的操作风格,突出实用性和交互性。总体设计分为六个子系统组成,它们分别为系统维护和管理子系统、实验设备管理子系统、实验管理子系统、实验规划子系统、信息查询和分析子系统和网上实验教学共六个部分。这六个子系统基于RDBMS进行信息交换。此平台的系统硬件包括计算机、网络和专用设备及实验仪器等;系统软件则包括大型分布式数据库(MS SQL Server)、网络操作系统、Web Server(IIS)等软件,如图2所示。

(1) 系统维护与管理子系统由系统信息初始化、用户管理、数据备份与恢复等功能模块组成,其中系统信息初始化模块主要用于管理实验室的设置、实验室信息的录入和系统初始值设定等。用户管理模块主要完成用户设定、用户信息录入、口令维护和用户权限设定等功能,在这个模块中引入了权限角色,通过对模块的添加、浏览、删除等级别的权限控制,从而达到对用户的权限管理目的。数据备份和恢复模块能够协助系统管理员对实验室的各项数据进行备份,以减少系统软硬件故障带来的数据损失和破坏,从而提高系统的可靠性和稳定性。

(2) 实验设备管理子系统由设备资产管理、设备使用管理和设备维护管理等模块构成,其中设备资产管理为实验室资产管理人员对实验室资产进行录库、登记及领用等日常管理工作。设备使用管理则是对实验设备的使用情况进行登记和管理,并生成实验室设备使用率。实验设备维护管理则是统计设备维护情况,并对实验设备完好率和维修情况进行登记,同时还对实验室的低值消耗品进行登记、领用等管理工作。

(3) 实验内容管理由实验任务管理、实验学生分组管理、实验设备配套管理等模块构成。其中实验任务管理负责管理实验室承担的实验教学任务,按照实验教学任务生成实验课表和安排。可以让用户根据各自的权限对实验教学任务进行增加、修改和浏览查询,特别是对实验教师用户可以提供实验项目和实验大纲的增加和修改等功能。实验学生分组管理主要为实验室工作人员对开出的实验项目进行学生分组管理,并生成学生分组信息表供实验学生查询。

(4) 实验规划管理子系统由实验室开放管理、实验项目管理和实验计划管理等模块构成。实验室开放管理模块负责实验室正常开放的时间,并提供课外开放的有效时间。实验项目管理主要是负责实验教师的各项实验项目的提交和实验大纲的编写工作。

(5) 综合查询及分析子系统由实验设备查询、实验课表查询、实验室工作量管理等模块构成。实验设备查询提供设备清单查询、设备利用率统计查询、设备完好情况等查询功能。实验课表查询主要面向实验学生和实验教师提供实验课表安排查询。实验室工作量统计则负责实验室工作人员工作量统计和分配工作。

(6) 网上实验则由学生端的实验报告提交和教师端的实验报告批改两模块组成,通过校园网络实现教师和学生的交流和互动。

3网络架构

由于整个信息管理平台的设计是基于校园网和B/S体系结构设计的。在整个网络架构上采用B/S体系模式,将整个系统接入校园网络,同时为了保证系统的数据安全,在网络安全上采用了防火墙体系,通过对有效访问地址的认证来实现安全保障。整个实验室综合信息管理平台充分利用校园网作为网络传输平台,实验学生和实验教师可以在办公室和学生宿舍等校园网覆盖区域访问信息管理平台,同时也可以采用VPN认证方式在校外访问信息管理平台。极大的提高了实验教学的效率和增加了实验教学的手段。如图3所示。

4结束语

基于校园网的实验室综合信息管理平台为实验教学和管理提供了一个信息处理和交流的平台,为实验室管理和教学实验数字化和自动化提供了一个良好有效的解决方法和手段,是高校实验教学改革的重要环节。

参考文献:

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