交互式计算机实验室教学管理系统的设计与实现

陈万顺

(芜湖职业技术学院 信息工程系，安徽 芜湖241006)

高校实验室作为高校教学实践与科学研究的重要平台，对其进行有效的管理是保障高校实验室发挥最大效用的重要前提，但是长期以来，我国高校实验室的管理属于粗放型的传统管理模式，管理水平和管理系统均无法很好地满足高校教学改革的要求，同时容易造成资源配置的浪费和设备维护的缺位。因此，随着我国高校教学改革的深入和高校管理水平的不断提升，配备一套与现代教学管理相匹配的高校实验室教学管理系统势在必行。

1 计算机实验室教学管理系统现状

自第三次科技革命以来，计算机技术和通信技术取得了巨大进展，它们改变了信息的传播和获取方式，并带来了信息爆炸时代和网络时代。那么，作为科研阵地的高等院校自然也与信息时代紧密联系在了一起，从教学内容、教学手段到教学实践、教学管理均发生了巨大的变化，计算机技术和网络信息技术不仅为高校提供了办公和学习的新途径，更将高校实验室带入了计算机管理的时代。

纵观我国各高校，均加大了对实验室网络化、智能化建设的投入，高校计算机实验室信息化硬件已基本配备完整，但是由于受到传统教学管理模式的影响，目前我国高校计算机实验室教学管理系统仍存在以下问题。

1)系统管理思想缺失，依赖于人工管理。对于大多数高校而言，实验室设备管理、实验室日常管理、实验室教学课程安排以及实验室负责人安排等实验室管理任务均采用人工管理模式。该模式完全依赖于实验室管理人员处理，不仅增加了实验室管理人员的工作量，而且管理过程容易出现不可预测的失误。例如在课程安排发生冲突时，无法及时通知上课的老师和学生，这不仅浪费了上课老师和学生的宝贵时间，而且延迟了后续的课程安排，造成实验室资源浪费。

2)课程安排不合理，缺乏可选择性。目前高校关于实验室课程按专业分配，实验室管理人员事先以班级为单位安排好所有课程，并通知各班级具体上课时间和地点。对于学生而言，只要在规定时间和地点完成相应的课程即可获得学分。这样一来，学生失去了对实验课程的选择性，导致学生无法结合自己的兴趣爱好，去主动学习其他课程和知识，同样也无法发掘自身的特长，这对于培养创新性人才十分不利。

3)信息共享机制不健全。目前，大多数高校并未建成实验管理员、实验教师和在校学生的信息共享平台，大多数实验情况均通过纸质形式保存和传输，导致实验项目档案管理混乱和实验信息实时性较差，这使得师生无法及时就实验信息进行交流与反馈，造成信息不对等，同时还会导致实验室课程建设、科研项目的开发和实施效果无法达到预计效果。

由此可见，开发一套交互式计算机实验室教学管理系统，对于实验室信息共享平台建设，统筹安排实验室资源，提高计算机实验室综合管理水平具有重要意义。

2 系统构建原则与技术运用

2.1 系统的基本设计原则

交互性的计算机实验教学管理系统设计，主要基于以下设计原则：

1)系统的安全性。系统主要通过网络共享资源信息，这样一来，通过网络的病毒不免会对系统的安全性产生一定破坏。为保障核心信息不被泄露以及计算机的安全运行，系统在设计时，除了要满足客户需求外还要充分保障系统的安全性。

2)系统的实用性和共享性。实用性和共享性主要充分考虑实验室管理员、实验室教师和学生的需求。该原则主要解决三者之间的信息共享问题，让实验室资源得到充分利用。

3)系统的可扩展性。计算机实验室为了日后便于系统升级和更新，均会预留一些接口，因此，计算机实验室教学管理系统也需要具有较强的扩展性，在总体设计时进行系统分层，并在系统整体功能开发之余，为日后系统升级做好准备。

4)系统的友好性。系统具备友好的界面，才能让广大师生接受。所有功能清晰明确且操作简便，利于系统的使用和维护。

2.2 系统技术运用

如表1所示，该系统采用ASP.NET开发平台，利用VS2010开发工具以及C#开发语言，结合SQL Sever 2005数据库，基于B/S的网络结构模式共同开发的实验室教学管理系统。其中ASP.NET平台、SQL Server 2005数据库和B/S网络结构模式是该系统的三大核心部分。相对于以往的Web服务器端脚本技术而言，ASP.NET对于创建动态网络应用程序具有实用性强、可扩展性和自定义性等明显的优势；SQL Server 2005数据库具有商务智能、安全性高和成本低等特点。可见，使用SQL Server 2005开发管理系统对于资金有限的高校而言，是一个非常明智的选择；B/S结构是一种先进的网络结构模式，如图1所示，该工作方式主要分为3个层次，其中服务器为该系统的核心。

表1 系统开发技术及数据库

图1 B/S的三层结构

3 实验室教学管理系统的设计

3.1 系统总体流程设计

如图2所示，交互式计算机实验室教学管理系统的操作主要包括身份登录验证环节、功能操作环节、以及系统退出环节等。

1)身份登录验证环节。用户首先输入自己的信息，系统通过用户提供的信息确定用户的使用权限，其中该系统有管理员、教师和学生3个等级的权限。为保障系统的安全性，任何用户只能出现3次错误信息登录的操作，超过3次错误操作，系统将会默认有非法信息嵌入系统，系统将被暂停使用。

2)功能操作环节。用户成功登录该系统后的所有功能操作，包括学生用户操作功能、教师操作功能以及管理员操作功能三大模块。

图2 系统总体流程

3)系统退出环节。任何用户退出系统时，系统都会自动弹出是否对修改信息进行保存的窗口，点击确定，系统将用户信息重新保存，数据库更新。点击取消，系统直接退出，数据库不进行任何操作。

3.2 系统功能设计

如图3所示，该系统分为三大功能模块：学生用户功能模块、教师用户功能模块及管理员用户功能模块。由于3个模块需求不同、角色不同，因此3个模块所对应的系统功能也有所差异。

图3 系统总体设计

3.2.1 学生用户功能模块设计

学生用户功能模块主要包括：实验选课、实验预习、实验预约、提交实验报告、查询实验成绩等功能。

1)实验选课功能。根据实验教学计划安排，学生可根据自己的时间安排去选择要完成的必选实验项目。与此同时，学生还可以结合自己的兴趣爱好，选择自己感兴趣的可选实验项目。实验预习和预习测试功能作为学生实验预约添加的附加功能。

2)实验预习和预习测试功能。主要能够让学生提前了解实验设备、实验步骤以及实验过程应注意的事项，使学生在进入实验教学平台前，可对实验有一定的了解并对实验的真正操作有一定的思考和认识。

3)实验预约功能。考虑学生时间安排、实验室安排以及实验教师的安排等因素而设置的功能。该功能有利于管理人员对实验室和实验设备的安排，使学生能够根据自身的时间去选择自己感兴趣的实验课程等。

4)实验报告功能。主要让学生自觉地提交所完成的实验项目报告。

5)成绩查询功能。学生提交实验报告，待老师批改登入成绩后，学生方可登录自己账号查询相应的实验成绩。

3.2.2 教师用户功能模块设计

教师用户功能模块包括：查看预约功能、安排实验功能、批改报告功能以及上传成绩功能。

1)查看预约功能。该功能模块方便老师及时掌握学生对实验选择情况，当该实验预约的学生较多时，授课老师应提前做好实验各项准备。当某项实验预约人数较少，甚至没有学生预约时，授课老师和实验管理人员应思考实验项目课程开设的必要性。

2)安排实验功能。教师和管理人员根据实验预约情况，合理的进行实验室的安排和实验设备的布局。

3)批改实验报告功能。授课老师通过该功能模块，根据学生网上提交的实验报告，进行网上批改和打分，并将学生实验报告中出现的不足进行反馈。

4)上传实验成绩单功能。教师通过该功能将学生实验成绩上传，并保存在数据库中。

3.2.3 管理员用户功能模块设计

管理员用户功能模块主要包括：实验管理模块，教师管理模块、学生管理模块以及成绩管理模块。

1)实验管理模块。系统管理人员可通过该模块根据本学期实验项目教学计划，设置实验项目课程、实验项目规模以及实验课程的调整等操作。

2)教师管理模块。系统管理人员可根据当前在校教师情况、管理相应教师信息，实现增加授课老师信息或更改退休的授课老师信息等操作。

3)学生管理模块。系统管理人员可根据学校给予的学生信息，完成学生信息管理工作，包括学生信息的添加、修改、以及删除等操作。

4)成绩管理模块。系统管理人员通过该模块对学生成绩进行管理，完成成绩核查和修改过程。该模块能够有效杜绝教师乱打分现象，并将学生考核成绩信息进行有效管理，完成归档和核查工作。

4 实验室教学管理系统的实现

实验室教学管理系统为高校实验室提供动态信息共享平台，为实验室管理人员、上课教师和学生提供各种便利，真正意义上实现了高校开放的教学。学生预约实验课程的具体流程如图4所示。

对于任何学生，预约一门实验课程，需按照图4所示进行操作，才能完成预约实验课程任务。具体实现过程：①学生利用自己的用户名和密码完成系统的登入，只有登入成功才能完成第二步的操作；②学生进入自己的主界面，选择需要完成的实验项目，在需要完成的实验项目中进行实验预约。在预约实验项目前，确保学生做实验的效率和效果，避免学生对实验过程和实验设备的一无所知，系统在预约实验项目前设有实验预习和实验预习测试项目，通过网上的实验预习测评项目后才能对该实验项目进行预约；③完成实验预习测试后，实验预约过程还设有2个预约条件，它们分别是实验预约人数未达到上限和单人预约次数未达到上限，从而保证高校实验资源的平均利用；④当学生预约条件均满足后，实验预约完成；待管理员审核确定后，即可预约成功。⑤退出系统，当学生退出系统时，系统会自动弹出是否对修改信息保存的窗口，点击确定，系统将用户信息重新保存，数据库更新。点击取消，系统直接退出，以上操作全部取消。

图4 学生预约实验流程

5 结语

综上所述，交互式计算机实验室教学管理系统是在充分利用网络技术的基础上，以网络技术与 SQL Server 2005为数据库平台，实现计算机实验室资源的合理利用。通过该实验室教学管理系统，能够有效降低实验管理人员的工作强度，推进高校实验室教学管理信息的网络化和数字化建设，为高校师生搭建一个良好的实验信息共享平台，能够较大程度地满足高校教学改革的需求。

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