开放测量实验室信息化建设探索

许万旸，李 曼，孙悦民

（天津城建大学 地质与测绘学院，天津 300384）

开放测量实验室信息化建设探索

许万旸，李 曼，孙悦民

（天津城建大学 地质与测绘学院，天津 300384）

测量实验室是工程测量实践教学的重要场所，建设开放式的测量实验室是测量实验室信息化建设的重要体现。该文从测量实验室的仪器设备管理、学生实验教学、实验室日常运行与管理3个方面的功能分析了开放测量实验室的优势，基于数据库技术及网页编程技术，从数据库设计以及系统功能设计两方面论述了构建开放测量实验室管理系统的思路。

测量；开放实验室；信息化；系统构建

工程测量学作为天津城建大学测绘工程、土木工程等众多工科专业的一门必修课，具有理论与实践并行且操作性、直观性较强的特点［1］。因此，除了基础理论教学，实践教学也是该课程教学中的关键环节。［2］

传统的实验教学模式在现代教学中暴露出越来越多的弊端［3］，如实验室的开放情况大多是以课程的教学计划为基础，由于借还仪器、教师讲解等各种因素的影响，学生对仪器的有效操作时间被限制，达不到良好的教学效果。因此，建立开放的测量实验室势在必行。在科学管理的基础上，适当增强实验室开放，既能提高实验设备的利用率，又能更好的衔接理论与实践教学［4］，是当前各高校进行实践教学改革和创新的重点环节。

另一方面，随着计算机和网络技术的飞速发展，网络已成为信息资源存储、传输和开发利用的主要载体，基于B／S（Browser／Server，浏览器／服务器）模式的网络开发技术已在多个行业得到了广

泛应用［5－7］，这为开放测量实验室的信息化建设提供了行之有效的技术手段。构建基于B／S模式的开放测量实验室管理系统则是开放测量实验室信息化建设的重要体现。

1 信息化的开放测量实验室的优势

1.1 仪器设备管理

传统的测量仪器管理大多采用电子表格结合纸质材料记录的方式，资源的共享性和透明性程度不高。不仅加大了实验室管理人员的工作量和复杂度，如学生每一次借还仪器都要在记录板上登记，浪费时间且纸质材料不易保存［8］；而且教师和学生也无法快捷全面地了解测量实验室的详细情况，从而合理的安排教学和学习活动。开放测量实验室拟对实验设备采用图书化管理模式［9］，每一台仪器的名称、型号、资产编号、出厂编号、生产编号、存放地点、使用状态、使用记录等信息都录入到数据库［10］，本校教师及学生都可以在注册后登录系统进行查询。同时，通过数据录入，记录仪器的出库与入库情况，并由学生在相应的纸质记录簿上签名，以作备份。实验室管理人员可录入编辑仪器的各项信息，包括仪器的状态、是否在库、使用及维修记录等，在一定程度上将管理人员从繁琐的传统管理模式中解放出来，实现了仪器管理的科学性和有效性。

1.2 学生实验教学

传统的实验教学模式很难做到因材施教，学生在实验课中大都是被动的、机械地去接受知识，再加上实验课时间的限制，很难保证实验课的教学质量。为充分调动学生学习的积极性，激发学生的学习和创造热情，需要采用新的开放式教学模式来改进传统教学模式的弊端。依托于开放测量实验室系统，可实现测量仪器、实验时间和项目、实验教学内容甚至是教学观念的开放［11］。如任课教师可根据课程安排在网上预约相应的实验项目和时间，在线批改实验报告，录入成绩以及进行相关数据统计，提高了实验教学效率。学生可根据任课教师的要求在实验课之前在网上预习实验内容、浏览实验指导书，为实验课做好充足准备，在实验课结束后可在网上提交实验报告、查看实验成绩。此外，对于基础较低的学生，可根据自身的学习情况，在网上预约相关的实验项目，利用实验室配备的额外资源进行基础技能训练［12］。得益于开放实验室系统这种信息化的管理模式，不仅将教师和实验室管理人员从繁琐的传统实验教学和管理工作中解放出来，进一步提升了实验室资源的利用率，而且对学生实践和创新能力的培养起到积极的作用。

1.3 实验室日常运行及管理

在每学期的实验教学安排中，实验课表的制定都是任课老师将本学期的实验课安排发给实验室管理人员，后者再根据实验室资源制定本学期实验课表。此外，学生的实验课分组名单一般是在第一次实验课中由学生手工填好上交到给实验室管理人员存档，费时费力。而开放测量实验室系统则允许任课教师直接将实验课安排上传至系统，最后由实验室管理人员统一制定课表，教师也可同时将学生的分组情况提交至系统，既提高了效率又实现了资源共享。每学期结束后，实验室管理人员要对本学期的实验室运行情况进行总结，将众多资料进行归档保存，包括实验课分组名单、实习借领仪器清单、课程统计表、教学任务表、仪器更新统计表等，传统的方法为采用人工方式分别进行统计，而开放测量实验室系统则可将这些功能内置到相关模块中，实验室管理人员可直接在系统中进行操作，大幅提高了工作效率。

2 开放测量实验室系统的构建

开放测量实验室系统的构建流程如图1所示。该系统的构建主要包括数据库设计以及系统模块的设计和开发。拟采用Visual Studio2010集成开发环境，利用ASP.NET技术和ADO.NET技术，搭建具有B／S三层体系架构的开放实验室管理系统框架，完成系统功能模块的详细设计与开发，之后进行系统的测试与完善。

图1 系统构建流程

2.1 开放测量实验室系统数据库设计

数据库是整个系统数据的存储和访问核心。数据库设计的优劣直接影响到整个系统的结构和性能。数据库设计需对系统进行详细分析研究后描述出详细的系统分层数据流程图，进而对系统数据库进行清晰的逻辑设计及规范的物理设计。

2.1.1 数据流程图（DFD）分析

数据流程图是数据库技术广泛使用的一种分析工具，它以图形的方式直观描述了数据在系统中的流向和处理过程，表明系统的输入与输出以及数据的源点与终点。在对系统进行详细分析、深入调查、研究之后，对系统分层数据流程图进行分析，为数据库结构设计奠定基础。

2.1.2 数据字典设计

数据字典中能够反映数据元素、数据结构、数据流、数据存储、处理过程、外部实体的定义。对DFD分析中的各个数据流和资料存储中出现的每一个成分都进行详细的定义，完成系统数据库数据字典设计，如对学生成绩的数据字典定义为“学生成绩＝课程号＋学号＋操作成绩＋实验报告成绩＋最终成绩。”

2.1.3 数据库模型设计

数据库模型设计包括逻辑模型设计和物理结构设计。

逻辑模型设计，即E－R图的设计。在对系统需求信息和系统实体数据项分析的基础上建立实验地点、管理员、指导教师、学生、实验项目等各实体的E－R图，进而分析建立各实体间的系统E－R图。

物理结构的设计，即表／字段的设计。设计与信息管理、实验教学管理、实验设备管理、人员管理等相关的数据表结构，包括字段名称、字段类型、字段说明、是否为主键等。

2.2 基于B／S的开放测量实验室管理系统开发实现

2.2.1 基于B／S的开放测量实验室管理系统需求分析

参照“地质与测绘学院实验中心实验室开放管理办法”，结合测量实验室实际情况，在增强实验室的开放性、提高学生实践学习主动性，简化实验室管理人员工作的前提下，针对学生、教师、系统管理员的需求进行分析，包括系统功能模块分析及所需数据、数据结构的分析。

2.2.2 基于B／S的开放式实验室管理系统设计

1）系统总体设计

基于面向服务体系架构思想进行开放测量实验室管理系统的设计，总体设计遵循“统一规划，分步实施”的思想，并具有开放性、界面友好、易于扩充和维护等特点，同时满足多用户同时访问及信息同步、共享的要求。系统选用B／S架构进行开发，整个系统按照用户层、功能逻辑层和数据层3个层次执行。用户层是用户获取和输出信息的接口；功能逻辑层由执行实验室管理功能的模块构成，并与数据层进行通信；数据层主要是数据库，包括表、视图、存储过程、触发器等数据库对象。

2）系统功能模块设计

系统各功能主要包括用户管理、实验教学管理、仪器设备管理、基础资料管理、统计报表管理等，针对学生用户能够实现网上查询、预习、预约实验，提交实验报告、浏览下载实验指导书等功能；针对教师用户能够实现实验室设备使用状况查询，学生实验预习系统更新维护，学生预约实验查看、管理，实验报告在线查看、批改等功能；针对系统管理员能够实现实验室信息发布，权限管理，人员、学生成绩、实验项目、仪器设备的管理维护等功能。

3 结束语

传统的测量实验室管理和运行模式存在工作量大、资源利用率低等弊端，以现代计算机和网络技术为依托，通过开发开放测量实验室系统以实现测量实验室的开放，不仅使实验室的日常运行管理更加科学、学生的实践教学活动质量更高，同时也顺应了高校各系统的信息化建设潮流，对推动学生的创新性教育改革具有重要意义。

［1］刘国庆，杨自明.工程测量实验室开放运行的探索［J］.民营科技，2014（8）：139－211.

［2］吴杰，赵吉先，潘庆林.论《工程测量学》课程的实践教学改革［J］.测绘科学，2013，38（6）：204－206.

［3］林培效.关于测量实验室教学及管理模式的探讨［J］.科技风，2015（9）：219－219.

［4］黄长军，周新地，龚新苗，等.浅析测量实验室开放式的建设与管理［J］.考试周刊，2013（58）：171－172.

［5］陈其安.B／S结构模式在校园网构建中的应用［J］.电脑与信息技术，2000（6）：9－12.

［6］王红林，何都良，郑有飞，等.基于B／S结构的实验室管理信息系统设计与实现［J］.实验技术与管理，2007，24（8）：61－64.

［7］王斌.基于B／S模式的企业财务管理平台的设计与研究［J］.计算机光盘软件与应用，2013（9）：90－92.

［8］朱劲松.论高职院校测量实验室测量仪器的日常管理与维护［J］.现代商贸工业，2009，21（16）：308－309.

［9］魏海霞，高照忠.测量实验室开放管理模式设计［J］.地矿测绘，2009，25（2）：47－48.

［10］勾朝君.测量实验室仪器管理系统设计与实现［J］.计算机光盘软件与应用，2014（24），274－276.

［11］郭志和，梁正伟.测量实验室开放建设管理［J］.现代商贸工业，2009（11）：286－287.

［12］丁莉东，许水林.高职院校开放式测量实验室建设的研究与探索［J］.实验室研究与探索，2008，27（3）：161－163.

Exploration of Informationized Construction of Open Surveying Laboratory

XU Wanyang，LI Man，SUN Yuemin
（School of Geology and Geomatics，Tianjin Chengjian University，Tianjin 300384，China）

Surveying laboratory is an important place for the practice teaching of engineering surveying.Construction of open suvveying laboratory is an important embodiment of information construction.Advantages of open surveying laboratory have been summarized from three functions of surveying laboratory including apparatus management of surveying laboratory，experimental teaching for students and daily running and management of laboratory.Based on database technology and webpage program technology，process of building opening surveying laboratory management system has been discussed.

Surveying；open laboratory；Informationization；construction of system

G482

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.065

2015－05－13；修改日期：2016－11－21

天津城建大学教改项目（JG－1410）。

许万旸（1988－），男，硕士，助理实验师，主要从事工程测量的实验教学与研究。