基于WEB的开放实验室管理信息系统设计与实现

李秀苹

（西安外事学院，陕西 西安 710077）

0 引言

对于高校开放实验室，要想从根本上解决开放实验室存在的问题，就必须开发一套先进的管理信息系统来辅助开放实验室的管理，首先该管理信息系统能对开放实验室管理业务的各个环节进行科学的管理，满足不同业务的需求，其次系统要求稳定可靠，可以防止非法用户入侵，对于合法用户管理信息系统界面应非常友好，易于操作。再次管理信息能够与校园内其它系统进行融洽对接。最后系统的功能应易于扩展，扩充，便于以后修改。基于WEB的开放实验管理系统应结合本校特点，本着实用，高效的原则，真对不同的用户，从用户角度出发，满足不能用户的需求。

1 系统总体结构设计

基于WEB的开放实验室管理信息系统，在需求分析的基础上对信息系统进行总体架构的设计，系统总体架构设计的好坏直接关系到开放实验室管理信息系统的成败，所以系统总体架构应满足层次清晰，安全性好，易于扩展，易于管理，来满足开放实验室管理信息系统的需求。基于WEB的开放实验室管理信息系统采用三层体系结构进行即客户端，WEB服务器，数据库服务器。为此在逻辑架构上表现为用户终端，校园网WEB数据器，数据库服务器。在应用架构上通常分为三层，表示层，中间层，数据层，表示层展现的是终端的用户界面，如实验预约等，中间层实际上完成的是业务处理逻辑，当客户端需要进行数据访问，或进行复杂的计算时，就会将请求发送给中间层，中间层接到请求后就将请求发送给数据库服务器，数据库服务器完成相应的操作，并将操作结果逐级返回给客户端。这种在逻辑架构和应用架构上清晰的分层，有利于开发人员的理解与开发，这种结构清晰明了，不易出错。如图1-1所示：

图1-1 系统总架构图

2 功能模块的设计

基于WEB的开放实验室管理信息系统总体的功能是在满足多用户使用的基础上为开放实验室提供一个安全可靠方便管理的信息系统。从而提高开放实验室管理的工作效率，使得管理人员从繁重的管理工作中解放出来，做好开放实验前的准备工作，提高实验教学质量。根据需求分析，基于WEB的开放实验室管理信息系统具有实验预约功能，可以将该模块的名称命名为开放实验预约管理，该模块可以提高实验仪器设备的利用率，提高学生的实践动手及创新能力。该管理信息系统也应具有在线答疑功能，可以将该模块名称命名为在线答疑管理，该模块可以实现文件共享，提出疑难问题，进行在线实时交流等。基于WEB的开放实验室管理系统可以实现课内实验教学的管理，可以将该模块命名为课内实验教学管理模块，该模块可以实现实验课表的管理，实验成绩的管理，实验报告管理等课内实验教学管理的功能。该系统还应实现实验设备管理功能，可以将该模块名称命名为实验设备管理模块，实现实验设备的统一管理，进行实验仪器设备重组，合理整合资源，避免实验仪器设备重复购置，为每年上报的实验室利用率，资产统计等提供了有利的数据。实验设备管理模块也可以实现资产管理，实验设备的检索，实验设备的维护等。基于WEB的开放实验室管理系统还应实现实验信息的维护功能，保证实验信息的完整性和安全性，还应实现常用信息的便利修改，可以将该模块命名为实验信息维护模块，包括数据库的维护，基本信息维护等。基于WEB的开放实验室管理系统的功能模块结构模型如图1-2所示。

图1-2 功能模块结构图

基于WEB的开放实验室管理信息系统包含五大功能模块，形成五大管理子系统，开放实验预约管理子系统，在线答疑管理子系统，课内实验教学管理子系统，实验设备管理子系统，实验信息维护子系统。基于WEB的开放实验室管理信息系统中各大模块的设计模式、设计思路和设计流程基本相似，限于篇幅问题，现以开放实验预约管理子系统为例进行详细讲解。

3 开放实验预约管理子系统的设计

开放实验预约管理模块：该模块包括实验预约，公告管理，教师管理，学生管理等主要模块，根据角色的不同实现不同的功能。

管理员在开放实验预约管理模块中：

（1）可进行开放实验项目管理，为教师进行实验批次管理打下基础。

（2）管理员还可以进行公告管理，发布一些跟实验有关的公告及实验室的一些规章制度，为学生进行查看打下基础。

（3）管理员还可进行教师管理和学生管理，当老师或学生密码忘记时可以帮他们恢复密码信息。

（4）管理员也可查看教师或学生的信息，当需求查找某位老师或学生时，可以进行查找等。

教师在开放实验预约管理模块中：

（1）可以进行开放实验预约项目批次管理，为学生进行开放实验预约打下基础。

（2）教师也可查看公告，查看学生信息。

（3）教师还可进行实验预约确定，打印自己的课表，打印预约学生信息。

（4）教师还可进行批改学生上传的实验报告，给出实验成绩。

（5）教师也可进行信息的维护，修改密码。

学生在开放实验预约管理模块中：

（1）可以进行查看预约实验根据需求进行实验预约。

（2）预约成功后，学生可以打印预约实验课表。

（3）实验完成后学生还可以上传实验报告。

（4）还可以查看实验成绩，查看实验公告。

（5）学生也可进行信息的维护，修改密码等。

学院领导在开放实验预约管理模块中：

（1）可以查看预约实验开放情况。

（2）可以进行公告查看，教师信息，学生信息查询等。

给出该模块核心用例的用例如图1-3所示：

图1-3 核心用例图

根据开放实验预约管理子系统的核心用例，进行设计，设计出系统的类图及时序图，实现时采用B/S开发结构模式，运用面向对象的基本思想，在Visual Studios 2008开发环境下进行的，使用C＃开发语言，采用ASP.NET 2.0技术，在进行界面开发设计时采用了母版页技术，母版页的应用使得整个系统界面风格统一，系统后台数据库采用的是微软公司的SQL Server 2005数据库，采用ADO.NET技术实现前端应用程序与后台数据库的连接，实现了开放实验预约管理、在线答疑管理、课内实验教学管理、实验设备管理、实验信息维护管理等主要的功能模块。系统该功能的实现促进了开放实验室的管理效率的提高，减轻了管理人员的工作负担，同时也提高了实验仪器设备的利用率，学生也可结合自身时间进行实验，这样也就大大提高了实验的积极性。

4 测试

4.1 集成测试

基于WEB的开放室管理信息系统在进行了单元测试后又进行了集成测试，集成测试是单元测试的复测过程，是把每一个功能模块放在一起，看整体功能是否实现，功能模块之间是否存在冲突，全程数据结构上是否存在问题。基于WEB的开放实验室管理信息系统由五个子系统组成，在进行测试时首先对每一个子系统的功能模块进行集成测试，测试完成后再与其它子系统进行组合，进行集成测试，在进行测试时从不同的角色出发来进行测试。

基于WEB的开放实验室管理信息系统在进行测试时，选择的是自顶向下的集成测试方法，根据不同的角色，进行主控模块的测试，然后自顶向下进行每个子系统的测试，然后再对子系统中的功能模块进行测试。这种自顶向下的集成测试方式选用的是深度优先的结合方式。如图1-4所示。

图1-4 深度优先测试图

基于WEB的开放实验室管理信息系统中包含了五大功能模块，测试系统是否实现了五大功能模块的功能，然后对每一个功能模块进行测试，如对开放实验预约管理模块进行测试，测试该模块的功能是否实现，然后再对该模块的具体模块进行测试，测试每个具体模块的功能是否实现，同时还要共存测试，测试功能模块是否可以兼容共存，避免冲突出现。采用集成测试方法可以方便使用一组实际数据测试，方便实现系统中的某一个完整功能，方便查看系统的总体功能是否实现，避免功能模块共存时产生的冲突。

4.2 系统测试

最后就是系统测试，系统测试的内容包括很多，包括功能测试，性能测试，异常处理测试，模拟运行环境测试，用户确认测试等。主要是采用黑盒测试方法进行，确定基于WEB的开放实验室管理信息系统是否按照基本设计说明书的要求实现了系统所有功能和性能。基于WEB的开放实验室管理信息系统在Linux操作系统及Windows操作系统下进行测试，测试该系统是否适应不同的操作系统环境。在进行测试时采用接近实际的应用数据进行测试。分别以不同的角色进行该系统，测试该系统是否满足整个系统需求。基于WEB的开放实验室管理信息系统的设计与实现在功能测试上采用的是以不同角色进行系统进行了功能模块的测试，经过测试该系统完成了功能设计说明书的要求。在性能测试上采用的是组织一个班50人的学生进行同时登陆该系统，查看系统的性能，经测试发现该系统性能还好，能正常访问。操作性测试，在组织的50名学生中经调查发现表示易于操作的有48名，有2名学生提出了自己的个性化观点。异常处理测试，组织部分学生进行错误数据录入查看系统容错能力，发现系统的容错能力正常，测试网络设备发生异常时，服务器上该系统运行正常，校园网发生异常，仅影响校园用户的使用，该系统仍运行良好。兼容性测试，将该系统与其它系统同时运行时，没有发现异常现象。通过各种系统测试发现系统功能、性能、容错性均良好。

5 结论

本课题所开发的基于WEB的开放实验室管理信息系统是一个复杂的综合的管理信息系统，该系统的开发将有助于高校开放实验室的管理，解决了目前软件管理或手工管理存在的弊端，它利用现有的实验室资源，在校园网的基础上实现了开放实验预约，师生在线交流，软硬件资源共享，促进实践教学的综合的信息处理平台的发展。

[1]李云，黄家瑜.实验室信息管理系统的设计与实现[J].实验室研究与探索，2005（10）

[2]吕军，赵春霞..NET WEB应用软件开发.科学出版社，2011

[3]何勇.武警成都指挥学院教务管理系统设计及实现：[硕士学位论文].成都：电子科技大学，2009-11-20