高校实验室开放预约管理系统的研究与实现

蔡迎兵

(陕西学前师范学院实验室与网络管理处， 陕西西安 710100)

在高校实验室管理领域中，引入信息化规范管理会极大地提高使用机制。目前，实验室管理系统大多数是对实验室、实验设备、人员等方面的信息管理，而对实验教学的资源开放利用很少涉及[1]。随着素质教育的发展，学生自主学习的需求不断增加，打破传统的实验室管理方式走开放式管理之路势在必行，这必然对实验室管理提出了更高的要求[1]。以学生为主体，积极培养学生的创新意识，就必须打破传统教学模式，为学生提供更多的实验实训时间和实验条件。由于学生各门课程的上课时间与实验时间经常发生冲突，学生的实验实训时间往往不够，再加上实验室和实验设备等资源紧缺，都会制约实验实训课的顺利开展。要解决这些问题，就必须全面开放实验室，为学生提供灵活的选择机会。实验室实行开放式管理，不仅在时间和空间上对学生提供开放条件，还能提供一定数量的任选实验项目，学生可以有针对性的选择自己所感兴趣的实验项目，为学生自带课题提供技术指导，鼓励学生大胆创新，同时可以更加有效地对实验室和仪器设备进行管理，提高了它们的使用效率。

1 实验室开放预约管理系统研究的背景

利用现代管理学、最新的数据库技术和计算机网络技术来全面组织、配置、管理实验室内各种资源，使它们得到最有效的利用，使整个实验室的工作实现智能化、自动化和无纸化，从而可以取得最佳的经济效益。高等学校实验教学改革的深入，实验教学由封闭型向开放型的过渡，实验管理人员的工作负担越来越重。实验实训课不仅是培养学生动手能力和实践能力的主要环节，而且是培养学生独立分析和解决问题能力的重要途径。实验室开放是教学管理的一个重要内容，大学的多元化教育变得复杂起来，如何管理好学校实验室教学资源，调节好教学资源的使用，成为学校管理的一个大问题[2]。在这种情况下，拥有一个可以规范化，自动化的实验室预约管理系统就显得非常必要。

以往实验室管理采用人工管理方式，当实验室规模比较小的时候，人力可以完成，随着实验室的增多，实验项目的增多，进行实验的人数的增多，维持人力进行实验室管理，必然会造成工作效率低，出错率高的问题。管理员在做大量调节的工作，但老师和学生的教学却没有得到较好的效果。老师和学生不了解实验室的空置情况，管理员也不了解老师和学生的需求，使得学校资源的搁置，管理员的工作量大，教学工作很难有效的开展，传统意义上的排课选课使得上课质量下降，而且往往会因师生之间相互不了解而产生的盲目教学等情况，影响师生的积极性。

以陕西学前师范学院为例，学院改制成功后，教学设备和教学资源大有改进，大型仪器实验室、实训室、机房、语音室、微格教室等教学场地对师生开放后，极大地改善了学校的教学环境，增加了学生的实践时间，提高了实践能力。上述教学场地在满足教学任务后，还存在大量的空置时间，但是，面对如此多教学场地的开放，如果还按照传统的实验室管理方式进行管理，将给实验室的管理带来很大的压力，也易出教学事故。在实验室大量开放后，学生很难查看实验室的空置时段，管理员也很难为学生提前准备实验条件。管理员在选择安排实验课或者临时使用某一实验室时，往往需要逐个对着课表来查看有无空置时间，使得教学安排缺乏科学化、自主化和人性化，除此之外，还会经常出现实验室安排重复的现象，引起实验管理者与师生之间相互不理解，而产生教学冲突等情况，影响教师和学生的积极性，从而影响实践教学效果，同时也影响实验室等教学场所的利用率。

纵观国内外实验室管理系统的发展现状，虽然现有的实验室管理系统种类繁多，但真正功能比较完备而且实用、适合于高校教学型实验室的管理系统却非常少见，所以，高校实验室管理方式有待于进一步研究，有必要研究和开发一套合适的预约管理系统来替代传统的实验室管理方法。

2 实验室开放预约管理系统的总体设计思路

实验室开放预约管理系统通过计算机网络实现实验资源共享，不受时间和空间的限制，教师和学生可以在任何一台联网计算机终端进行实验预约、查询[3]。其优点是：检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、寿命长、成本低、能够极大地提高工作效率、突破时间和空间的限制。管理员可以通过计算机网络掌握实验室的使用情况，上课教师可以在线管理某个实验批次的时间、地点和容纳人数，学生可以在线选择自己喜欢的实验项目，为学校的实验管理工作带来极大的便利。

实验室开放预约管理系统与传统的人工操作来比，首先是信息的安全性有了明显的提高，其次是对信息的操作查询方便快捷，再次对信息的备份和恢复比较简单，而且节省了学校在管理方面的成本。

建立实验室预约管理系统，应符合学院实验室管理制度，并达到操作直观、方便、实用、安全等要求，同时做到以下几点：(1)简单性，系统设计尽量简单，从而实现使用方便、提高效率、节省开支、提高系统的运行质量；(2)灵活性，系统对外界条件的变化有较强的适应能力；(3)可靠性，实现安全的、可靠的数据保护措施。

通过对实验室的调研与分析，复查系统的规模和目标，研究该系统的高层逻辑模型，从技术方面：我们能使用现有的技术来完成开发工作，从经济方面：开发本系统的成本是很低的，能够满足经济要求，从操作方面：系统的操作方式在用户组织内行得通。

3 预约管理系统总体设计

根据实验教学管理工作的要求，结合教学、科研、社会服务等功能的需求分析，将预约管理模块系统分成四大功能模块，分别是实验室基本信息模块、实验室预约模块，实验室审批模块和系统管理模块。

本系统设有一个超级管理权限，负责对每一位实验老师或者实验员数据更新和基本数据的维护，包括对这些信息的增，修，改等，变动都由超级管理员进行操作。系统开始投入使用时，要根据实际情况，建立相关人员与实验室的基本信息。人员基本信息包括姓名，工号(学号)，性别，专业，部门，研究成果等。实验室基本信息包括实验室位置，实验室功能，实验室设备，容纳多少学生，所属部门等。所有人登录实验室开放预约管理系统都必须通过管理员申请帐号，管理员针对不同的人员设置的权限不同。

4 预约管理系统模块详细设计

实验室开放预约管理系统的核心模块主要包括实验室基本信息模块、实验室预约模块、实验室审批模块、管理模块。根据实验室管理部门的要求设置了三种不同角色，分别是超级管理员(负责管理全部数据包括(增删改))、管理员、教师或学生。

4.1 实验室基本信息模块

本模块主要是统计学院实验室的基本信息，包括实验室具体位置(如几号楼、几层、哪个教室)，实验室编号，实验室类型，可容纳的人数，实验设备等基本信息；同时提供快速查询功能(按实验室编号和实验室类型查询)，通过查询老师或学生可以快速确定所对应的实验室，然后通过每个实验室的课表来预约实验。如图1：

图1 实验室基本信息界面图

4.2 实验室预约和审批模块

校园网用户可以通过登录本系统查找所需要预约的实验室，实验室的查找可通过实验室ID号或者实验类型(实验类型包括生化检查实验室、心里咨询实验室、微格教学室、微机原理实验室等)来查找等多条件匹配查询，了解实验室相关情况后再进行预约，预约申请提交后，管理人员会在一个工作日内审核，如预约时间相对比较紧急，预约人员可以电话告知实验室管理人员，即时审核。实验室管理人员主要是核对用户所申请的实验室是否符合实验教学要求，实验室场地能否满足学生需求及对本实验室注意事项的说明，预约审核通过后，实验人员可以按照自己所申请的时间去实验室做实验实训。

4.3 实验室管理模块

实验室管理模块包含着用户注册、实验室增删改查、实验管理人员信息查询、权限设置等信息。

5 关键技术

5.1 本系统数据库设计原型

数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术，是系统开发和建设中的核心技术。由于数据库应用系统的复杂性，为了支持相关程序运行，数据库设计就变得异常复杂，因此最佳设计不可能一蹴而就，而只能是一种“反复探寻，逐步求精”的过程，也就是规划和结构化数据库中的数据对象以及这些数据对象之间关系的过程。本系统数据库的设计，主要的数据表有：实验室表、实验室类别表、系别表、级别表、实验室使用记录表、预约课表和人员表，主要是为实现数据库高效操作和访问，充分考虑到系统未来的扩展性与兼容性而设计的[4]。数据库系统如图2所示：

图2 数据库系统工作结构图

5.2 用户角色管理

实验室开放预约管理系统的用户管理涉及到用户的登录、用户对个人信息的管理(密码和个人资料)、学生实验过程的跟踪、角色身份控制以及教师对学生的管理等功能。良好的用户管理是进行网络实验室管理和网络交互的基础，也是本系统安全性的有力保证。在运用了ASP.NET成员管理和角色管理两个内置系统的基础上，对其进行扩充，灵活而有效的构建了开放实验室管理系统的用户管理系统[5]。系统利用B/S结构设计，是高校实验室信息化建设管理的一个新创举。整个应用软件系统既为学生提供了一个简单易用的浏览界面，也为管理员提供了一个通用、友好、易扩展的管理界面，并对今后进一步扩大管理系统的规模提供了良好的建设平台。

6 结束语

从系统功能的预期效果来看，已经实现了资源开放使用，促进实验教学创新的双重价值，进一步提高了高校实验室管理的科学化与规范化，有助于高校实验教学与学科建设力量的提高。但在如何更好的提高管理效率，用户权限的划分等更多辅助管理人员完成任务，开放出性能更先进、功能更完备的实验室关系系统方面，仍然还有很多工作可做[6]。总之，使高校的实验室管理系统更具有兼容性，升级换代便捷，操作更具人性化，是今后发展的方向。

[参考文献]

[1] 杜博.高校实验室管理系统的设计与实现[D]. 西安:西安电子科技大学,2010.

[2] 饶婕,刘朝辉，王蓓.高校开放实验室信息管理系统的研究与实现[J].南华大学学报,2008(1)：80-84.

[3] 赵琰.开放式实验室系统的设计与实现[D]. 南昌:南昌大学,2011.

[4] Thomas M.Connolly,等.数据库设计教程[M].北京：机械工业出版社，2003.

[5] 蔡明山.高校实验室综合管理系统研究与设计[D].长沙:湖南大学,2003.

[6] 黄浩，陈寅山，等.基于WEB的实验室开放预约管理系统的设计和实践[J].福建师范大学学报,2011(3)：59-63.