高校实验室网络管理系统研究

孙传余 文艺成

摘要：建设基于网络环境的实验教学模式是教育研究领域的一个热点。本文采用数据库技术、计算机技术对目前实验教学方式进行改革，实现实验过程网上预约，实验内容网上查阅，实验报告网上批阅，并具有实验设备的登记、借用、归还等资产管理功能。该系统能提高工作效率，实现资源共享，具有推广使用价值。

关键词：实验教学;网上预约;网上批阅;资产管理

中图分类号：G717 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0143-03

随着互联网技术的普及，网络化、信息化等观念已经深入人心，国家也在大力提倡、资助各行业的信息化进程。目前国内大部分实验室都配备了局域网，各种实验设备的配置也很高，但是实验设备的使用率低和开放性差，实验教学缺乏灵活性，已经不适应素质教育的要求。研究实验室网络管理系统，实现实验室资源的开放和共享，是高校实验教学创新改革的主要方向，国内高等院校都在这方面积极进行探索和尝试。[1]

一、研究实验室网络管理系统意义

建立基于学校局域网的实验室网络管理系统，共享实验资源，实现实验教学手段和方式的改革创新，满足广大师生的迫切需求，其意义归结为以下几点：

（1）实现实验过程的无纸化操作，从实验任务→实验预约→预约审批→实验报告批改→实验结果查询等，全过程实现网络化操作，提高工作效率。

（2）实验室设备简介、开设实验、实验内容等信息都可以从网上查询，为实验室开放奠定了基础，通过完善实验资源库，学生在任何时间、任何地点都可以登录实验室网络管理系统进行学习。

（3）能跟踪和记录设备资产的使用情况，对固定资产的管理带来极大的便利。

二、实验室网络管理系统发展概述

1.实验室网络管理系统发展历史

20世纪60年代末，美国一些高等院校、研究所以及化学公司开始研究和使用大型计算机和局域网络系统分析化学数据，这是实验室信息管理系统（LIMS）的雏形。[2]到20世纪80年代，出现了商品化的LIMS产品，这标志着LIMS研究走出了理论和小范围应用的狭窄区域，有了更广泛的空间和商业价值，并出现了Client/Server架构和Brower/Server架构的开发方式，技术日益成熟，功能更加完备。

国内对于LIMS的研究相对于发达国家是滞后的，直到20世纪90年代中后期，国内才出现了LIMS产品，并成功地应用于石化等多个领域。目前国内的LIMS研究已经从最初学习和借鉴阶段，发展到了结合实验室的实际情况和具体需求进行自主开发的阶段，内容涉及标准规范、质量控制、开发技术和商业价值等多个方面。

2.实验室网络管理系统现状

综合应用数据库技术、网络技术、计算机技术开发实验室网络管理系统，基本上能实现实验室自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对实验室提高工作效率、降低运行成本具有重要意义。大多数实验室网络管理系统还是停留在数据存储、工作任务安排的水平上，少数能为实验室的管理者提供管理決策服务。

实验室网络管理软件在国内市场上非常得多，但每一种都依赖于特定的数据库结构，由于每个实验室的情况和需求各不相同，市场上的软件一般不能满足自身的需要，必须单独定制和开发，软件的通用性较差。实验室管理平台软件一般具备以下功能：实验室管理、教师队伍、实验室建设、实验教学、日常办公、低值易耗品、仪器设备、实验室评估、系统维护等。

我校实验室尚未建立实验室网络管理系统，目前实验室运作方式陈旧，设备利用率不高，实验计划、实验预约、报告批改等环节浪费了大量的人力、物力和财力，实验内容得不到网络公开，实验资源得不到网络共享，资产设备登记、借还、使用记录不详细，管理不完善，与国外院校和国内重点院校相比，处于落后状态。

3.实验室网络管理系统发展趋势

未来的实验室应当是高度数字化、专业化、智能化、系统化、自动化的。数字化的实验室除了自身专业技术的数字化，实验室的管理、运行都将是数字化的。目前，比较热门的GIS（地理信息系统）、电子商务、仪器远程控制、虚拟实验仪器等技术都将会在未来实验室得到应用。

三、实验室网络管理系统技术

1.ADO.NET技术

系统所采用的数据库SQL Server 2008，是一个关系型数据库系统，采用ADO.NET技术实现对数据库的连接和访问，具有可信任、高效、智能的特点。可信任体现在数据加密、外键管理和增强审查等面;高效体现在降低了开发和管理数据的时间和成本;而智能体现在其提供了一个全面的平台，可以在用户需要的时候发送观察信息。通过ADO.NET技术访问SQL Server数据库，主要包括连接、访问、关闭等操作。

（1）数据库连接。应用程序连接数据库时，通过调用sqlConnection方法，传递连接字符串，实现对数据库的远程访问，如sqlConnection conn = new sqlConnection（连接字符串）。连接字符串必须包括4项基本参数：服务器IP地址、数据库名称、数据库登录名、数据库登录密码。连接之后调用sqlConnection的Open（）方法打开数据库。

（2）数据库访问。执行数据库查询时，使用select语句访问数据库的表、视图、存储过程，得到数据集DataSet。执行数据库添加、修改、删除时，使用ExecuteNonQuery（）方法，分别传递insert、update、delete命令字符串，即可实现数据库操作。如下所示：

public int MyExecuteSQL（string 命令字符串）

{   cmdCommand = new SqlCommand（命令字符串，连接字符串）;

cmdCommand.ExecuteNonQuery（）;

}

（3）数据库关闭。数据库关闭时，只需调用数据库连接对象sqlConnection的Close（）方法即可。数据库的连接和关闭必须遵循“尽晚创建，尽早释放”的原则，这样能缩短应用程序占用系统资源的时间。

2.网络拓扑结构

图1所示是系统的网络拓扑结构图。系统包括数据服务器、实验室计算机、教师和学生使用的计算机，各终端通过学校的局域网络访问数据服务器。也可以采用环形冗余网络。

四、实验室网络管理系统开发

采用SQL Server 2008设计数据库，使用Visual Studio 2010进行管理软件开发，并通过配置数据服务器，借助学校网络，采用客户端/服务器（Client/Server）开发模式，搭建信息化、制度化、数字化的实验室网络管理系统。[3]

1.系统权限设计

系统权限分为管理员、实验教师、任课教师、学生4种，根据用户登录权限不同，进入不同的访问界面。

（1）管理员可管理所有数据，包括数据的添加、删除、修改、查询。

（2）实验教师可管理实验相关数据的添加、删除、修改，如实验室简介、实验审批、实验报告批改等，还包括所有数据的查询。

（3）任课教师可管理教学相关数据的添加、删除、修改，如实验预约、专业、班级、人数、资产借用等，还包括所有数据的查询。

（4）学生只能查看实验简介、实验内容及成绩，上传实验报告，预约开放的实验室等。

2.系统菜单设计

如图2所示，实验室网络管理系统菜单包括用户管理、实验室信息、实验教学、设备资产、门禁监控、帮助六大部分。

（1）用户管理包括教工管理、学生管理、用户退出，其中教工管理和学生管理分别具有添加、修改、删除、查询等功能。

（2）实验室信息包括实验室管理、实验室查询，实验室管理和实验室查询内容涉及实验室名称、实验室职责、基本设备、开设实验等。

（3）实验教学包括实验计划、实验预约、预约审批、报告批改、实验查询，实验预约信息包括专业、班级、人数、指导老师、预约时间等，实验查询信息包括实验内容、实验记录、实验成绩。

（4）设备资产包括资产分类、资产管理、资产查询，资产管理和资产查询内容涉及简介、登记、借用、归还等。

（5）门禁监控主要用于有刷卡或指纹考勤功能的实验室，加强对学生的管理功能。

（6）帮助包括使用说明、版权信息。

3.系统流程分析

通过对系统功能需求的分析，设计系统流程如图3所示。用户通过注册账号或分配账号登陆实验室网络管理系统，可进行实验预约，学生通过系统提交实验报告后，教师网上批阅学生提交的报告。此外，系统管理软件还可以管理设备资产信息，记录设备的使用过程。[4]

4.实验教学效果

（1）对学生来讲，软件学习的方式激发学生的学习兴趣。学生在课外通过自主学习，提前熟悉实验过程和实验内容，加快实验过程，提升了学生动手操作能力和掌握知识的程度。软件提交实验报告的方式，改变了以往提交纸质实验报告的做法，方便了学生，减少了纸张的浪费。

（2）对教师来讲，软件预约实验的方式。使其在软件上审批学生预约的实验，系统会自动显示是否为空闲时间，克服了依靠教师记忆安排实验的不足，降低了教师的劳动强度，更好的提高实验教学质量网上批改实验报告的方式，避免了整理堆积如山的实验报告。

（3）对实验室来讲，实验过程网上预约。实验内容网上查阅，实验报告网上批阅等方式，极大提高了实验室的开放程度和利用率，保障了实验室资源的共享。

五、结论

高校实验室网络管理系统具有安全性高、容错性强、操作简单、界面友好、使用方便等优点。通过实验室网络管理系统，学生具备了自主学习和主动实验的条件，提高了学生的能力和素质。网上实验预约、实验批阅、资产管理等功能，方便了广大师生，提高了学习和工作效率，实现了实验室资源共享。实验室网络管理系统利用校园网实现信息传播和沟通，不需要铺设专用通信网络，成本低，易于推广。实验室网络改革能提高和改进学校本科实验教学质量，是特色名校建设的重要组成部分之一。

参考文献：

[1]王萱.电子实验室网絡平台建设和教学改革的实践与设想[J].电子制作，2014，（4）：108.

[2]裴珊珊.高校实验室管理研究现状及存在问题分析[J].高校科技，2012，（16）：97-100.

[3]徐思东.实验室网络信息管理平台的构建与应用[D].江西：南昌大学，2007.

[4]刘文吉，洪英，范连生.网络平台在高等学校基础实验室建设中的应用[J].实验室科学，2012，15（3）：146-149.

（责任编辑：刘翠枝）