实验室教学管理系统的设计与应用

齐心

（湖北汽车工业学院电气与信息工程学院，湖北十堰442002）

0 系统开发背景

实验教学是把科学实验引进教学领域内的一个教学过程，它能使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解，增强学生理论联系实际的能力，提高学生的科学素养和发现、观察、分析、研究、解决相关实际问题的能力。实验教学在高等教育中占有极其重要的地位，是教育教学改革的重要组成部分。

随着计算机网络技术的发展，网络已经成为人们发布、获取信息的重要方式，在人们的工作和生活中发挥着越来越重要的作用，在网络上为用户提供方便快速的服务、实现学生和教师的沟通和交流，并为用户提供方便的软件系统是一种必然趋势。

湖北汽车工业学院计算机工程与软件实验中心主要承担全校公共计算机基础课的实践教学以及计算机科学与技术专业、软件工程专业、电气自动化专业、信息管理与信息系统专业和电子信息工程专业共计28 门课程的172个实验项目的实验教学任务，并承担课程设计、毕业设计和教学科研等实验内容。目前，计算机工程与软件实验中心下设嵌入式系统实验室、微机硬件基础实验室、计算机网络实验室、软件基础实验室和软件设计实验室，如何合理规划、管理实验室教学资源和实验教学内容，对推动实验室的建设和发展具有深远的意义。因此，建立实验室教学管理系统，有利于实现教学管理的规范化、流程化和信息化，提高教学质量、管理水平和服务水平，为实验室的全面开放和资源利用提供有力保障[1-5]。

1 系统设计与分析

1.1 系统功能模块设计

实验室教学管理系统，包括前台页面信息显示和后台页面信息维护两大部分。根据系统的功能需求，对系统功能进行归类划分，设计出系统的功能模块图，如图1所示。

图1 实验室教学管理系统功能模块

1.2 系统流程

前台应用主要实现了实验室教学管理系统中各种信息的查看和搜索功能。前台用户操作流程如图2所示。

图2 前台用户操作流程图

后台应用主要实现了实验室教学管理系统中各项功能设置，包括网站系统管理、栏目内容管理、用户管理和系统安全管理四大模块。后台管理员操作流程图如图3所示。

图3 后台管理员操作流程图

1.3 数据库设计

数据库是系统运行的基础，为了便于以后系统开发、维护和扩展，在数据库的设计开发过程中严格按照数据库规范设计的要求：

1）规范数据库应用结构

将数据库和程序系统统一进行整体描述，展示数据库与应用程序模块间的关系；根据处理特点，将数据表和程序模块进行分类如下：业务数据表，记录数据发生、处理的过程和结果；基本编码表，描述业务实体的基本信息和编码；辅助编码表，描述属性的列表值；系统信息表，统计信息数据。

2）规范数据库命名

在数据库设计中，应对数据库对象的命名做到见名知意，包括表、视图、存储过程等。

1.4 系统开发平台和技术

为了提高系统程序的可重用性、可维护性、可扩展性，优化整个系统的设计模式，提高软件的运行效率，管理系统采用B/S 架构，利用PHP+MySQL+Jquery+AJAX技术整合开发，利用各种技术强大的功能性和可扩展性更好地解决了实验室管理中存在的各种问题。本系统前后台页面采用PHP 服务器端脚本语言进行开发，后台采用MySQL 数据库进行数据管理，前、后台页面中运用了Jquery+AJAX技术，增强了用户使用体验。B/S结构（Browser/Server，浏览器/服务器模式），是WEB兴起后的一种网络结构模式，WEB 浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。Jquery是一个优秀的Javascript 框架，它是轻量级的js 库可以方便地为网站提供AJAX 交互。AJAX是异步JavaScript及XML（Asynchronous JavaScript And XML），AJAX在浏览器与Web 服务器之间使用异步数据传输（HTTP 请求），使用Javascript向服务器提出请求并处理响应而不阻塞用户，它的核心对象是XMLHTTPRequest，通过AJAX技术的引入，JavaScript可在不重载页面的情况下与Web 服务器交换数据，这样就可使网页从服务器请求少量的信息，而不是整个页面，节约了服务器资源[6-12]。

2 系统功能模块实现

根据系统总体功能需求分析，将整个管理系统划分为不同的功能模块。整个页面设计采用HTML+CSS 现代网页设计和布局方式，页面脚本语言采用PHP+Jquery+AJAX技术整合开发，系统按照不同功能在MySQL 数据库中将实体划分为表进行设计，系统首页面显示效果如图4所示。由于篇幅限制，下面对系统主要功能模块的实现进行详细说明。

2.1 用户管理模块

该功能模块实现管理系统用户信息的管理。包括学生注册用户、教师和管理员3种角色。注册用户通过实名注册后，可以在前台页面中进行信息的查看，同时对所关注的内容进行评论和留言；如果是以游客身份进入前台页面，则只能进行信息的查看，没有评论和浏览的权限。教师角色由系统管理员进行添加，添加后可以在后台管理页面中进行新闻、文章、课表、实验课程信息和实验项目信息内容进行管理，同时在前台页面中对学生评论和留言进行回复。管理员角色可以进行站点信息的设置、用户管理以及教师所拥有的所有权限。

2.2 新闻模块和文章模块实现

实验室新闻和教学课程文章的查看和管理功能，是本系统核心功能之一，教师和管理员可以通过后台管理界面按照类别添加各种信息内容，对于MySQL 数据库中大文本数据类型(text类型)，管理系统提供了类似word的文本编辑器(kindeditor)，可以对文章内容进行排版编辑，同时，管理系统配有文件上传组件和图片批量上传功能，方便图片新闻和文章的管理，增强了用户体验，美化了大文本内容的显示效果。新闻模块主要实现代码如下：

2.3 实验课程信息模块实现

实验课程信息的查看和管理功能，也是本系统核心功能之一。学生和教师可以通过系统首页面查看实验室所开设的所有实验课程基本信息，同时通过展开课程信息标题，可以查看该课程下所开设的所有实验项目基本信息，通过点击实验课程和实验项目标题则可以进入相关内容的详细信息查看，实验课程信息显示如图4所示。

图4 实验课程信息显示模块

在该模块中利用了Jquery技术实现了实验课程信息和实验项目信息的级联显示效果，同时利用AJAX技术实现了课程信息内容分页显示效果，按照用户需求显示信息内容。首页面中课程信息模块默认显示10条课程信息记录，当课程信息较多时，可以分页进行显示，按照以往页面访问方式，当用户请求指定页数的课程信息内容时，势必要向服务器发送一次请求，服务器返回包含指定页数课程信息的整个首页面，然后客户端更新整个首页面，用户必须在此次请求中处于等待状态，如果网速较快可能感觉不出等待延时，而当网速较慢时，用户则需花费几秒的等待时间，使用户感觉到厌烦。而采用了AJAX技术后，用户发送一次请求，服务器只需返回指定页数的课程信息内容，然后客户端只用更新课程信息模块中的部分信息内容，而首页面整体无需更新，用户在等待过程中还可以浏览首页面其他信息内容，增强了用户体验。

图5 后台实验课程信息显示模块

在后台实验课程信息管理模块中，同样采用Jquery+AJAX技术实现实验课程信息和实验项目信息的维护，实验项目管理采用级联结构可以方便管理实验课程和实验项目之间的隶属关系。实验课程大纲和实验项目内容的维护，系统同样提供了类似word的文本编辑器，可以对大文本内容进行排版编辑，同时提供实验大纲和实验指导书的上传管理功能。该模块页面后台显示效果如图5所示。

2.4 安全管理模块

数据库管理员通过后台页面登录管理系统进行数据库的管理操作，管理员密码通过2次加密以密文的方式保存在数据库中，即使密码泄露，其他人看到的也是加密后的数据库，无法直接破译密码，确保数据库管理系统的后台安全性。

数据库管理模块是系统的安全中心，数据库在使用过程中难免会出现各种各样的问题导致数据的丢失，这对数据库管理系统来说是致命的。如何有效的保护数据库中的数据是数据库管理系统所面临的关键问题。本系统提供了数据库的备份和还原操作，能够将数据库结构和数据备份至本地硬盘，在数据库出现问题时，能够恢复到最近备份的时间点，确保数据的正确性。同时，系统还提供了数据库操作的一些实用工具，能够查看在后台页面中查看数据库中表的结构、修复和优化数据库表结构、执行数据库操作的SQL 语句等，大大增强了管理系统的实用性和高效性。

文件和图片上传是本系统经常用到的功能之一，在系统长期使用过程中，难免会出现上传文件和图片资源已经失效，无需再保留的情况。如果通过纯手工删除无效的资源，势必会增加管理员的工作量，而且极易出现资源删除错误的情况。针对这个问题，系统开发了上传文件管理功能，提供了清理未使用文件的功能，所有上传文件和图片都会在数据库中记录，当某个资源不再使用时，可以通过该功能删除无效的资源，确保系统中上传数据的正确性。

3 结语

基于B/S模式的实验教学管理系统，采用PHP+MySQL+JQuery+AJAX技术相结合的模块化设计方法，有效实现了实践教学资源的实时性和开放性，该系统已投入正常教学管理中使用，推动了实验室管理的可持续性发展，极大提高了工作效率和管理水平，促进了实践教学的规范化和网络化建设。

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