基于Access的岩石鉴定学习辅助系统设计与应用

王 欢, 赵立敏, 杨韩涛, 刘 娜, 张彦龙

(吉林大学 地球科学学院, 吉林 长春 130061)

近年来,吉林大学地学基础实验教学中心岩石学实验室的教学资源建设成果丰硕。实验室在承担计划内实验教学任务的同时,面向地学相关专业学生实行全方位开放,大力发展“开放化、信息化、共享化”的服务模式,致力于培养学生的专业技能水平和创新思维[1-3]。岩石鉴定是“岩石学”课程要求学生必须掌握的一项专业技能,往往在地质工作中起关键作用[4]。

然而,受客观条件的限制,岩石学实验室的开放时间仍然有限；实验室保存的岩石标本、岩石薄片等实物数量庞大、类型繁多、使用频率高、损耗大,实验室面临教学资源多样化、管理内容复杂化的挑战。针对以上情况,吉林大学开发了具有用户管理、系统管理、条件查询、数据浏览和数据管理功能的岩石鉴定学习辅助系统,实现了教学资源共享,为学生自主学习提供了更好的支撑条件,也为岩石学实验室的数字化管理提供了保障[5-7]。

1 系统需求分析

基于Access的岩石鉴定学习辅助系统的设计分为需求分析、系统设计、岩石综合信息数据库设计、系统实现和系统测试等[8](见图1),其中需求分析是整个系统开发的基础[9]。系统用户对象主要是实验教师、学生和实验室管理人员。为了满足学生对岩石鉴定学习需求,也为方便教师对教学资源进行管理,明确了系统必须满足以下需求:

(1) 功能性需求:岩石鉴定学习辅助系统向教师和学生用户提供岩石综合数据信息的存储、查询、浏览等服务,具有用户管理和系统管理功能；教师拥有系统数据管理权限,学生具有检索、查询权限；

(2) 非功能性需求:要求系统配置灵活、可扩充性好、用户界面友好、操作简单、查询检索快捷、响应速度合理、具有较高的安全性、能够稳定运行；

(3) 系统软件环境为Windows 7及以上操作系统,CPU 1 GHz以上,内存最少2 GB,硬盘最少100 GB；

(4) 开发环境:为满足开发需求,系统采用Access数据库管理系统、.NET Framework框架,以Microsoft Visual Studio 2013作为开发工具,C#为开发语言。

图1 岩石鉴定学习辅助系统开发流程图

2 岩石鉴定学习辅助系统设计与实现

岩石鉴定学习辅助系统采用双层结构,由系统客户端和数据库两部分构成。用户登录系统后,系统会根据用户名和密码判别用户身份并限定用户的使用权限。系统管理员可以对用户进行管理,教师可以进行数据查询和数据管理,学生可以访问数据查询界面进行检索。岩石标本、岩石薄片以及用户信息都存储在数据库中,系统的各个功能模块直接与岩石综合信息数据库进行数据交换,实现了对岩石标本和岩石薄片等资源的数据管理。系统设计流程如图2所示。

岩石鉴定学习辅助系统的设计分为用户管理、系统管理、条件查询、数据浏览和数据管理5个功能模块。图3所示为5个模块及其基本功能。

图2 岩石鉴定学习辅助系统设计流程图

图3 岩石鉴定学习辅助系统功能模块图

3 岩石综合信息数据库建立

3.1 岩石综合信息数据库结构设计

岩石鉴定学习辅助系统采用关系型数据库Access管理岩石标本和岩石薄片的数据信息。数据存储在基于Microsoft Jet引擎的Access数据库中,支持多样化的数据类型,包括文本格式、OLE对象等[10-11]。岩石综合信息数据库包含3个数据表,分别为岩石标本信息表、岩石薄片信息表和教师用户信息表。根据岩石鉴定的描述方法,对岩石标本和岩石薄片信息进行了数据库库表结构设计,其属性字段包括标本编号、薄片编号、颜色、矿物成分、矿物特征、标本图片、显微照片、岩石定名等,数据库表结构设计与说明见表1、表2。为保证数据的安全性,还设计了教师用户信息表,如表3所示。系统设定具有访问权限的教师用户才能管理数据库中存储的数据。

表1 岩石标本信息表结构设计与说明

表2 岩石薄片信息表结构设计与说明

表3 教师用户信息表结构设计与说明

3.2 岩石综合信息数据采集与入库

以吉林大学岩石学实验室现有72种岩石标本、80种岩石薄片为基础,依据建库所需的岩石/薄片种类、范围及数量数据进行整理、编号,并逐一描述岩石鉴定的信息,按数据库结构将岩石鉴定信息批量导入Access数据库库表中。编号为1131B的火成岩标本鉴定示例[12-13]如表4所示。

表4 岩石标本鉴定信息

4 岩石鉴定学习辅助系统实现与应用

岩石鉴定学习辅助系统以.NET Framework框架为基础,利用C#作为程序设计语言,以Microsoft Visual Studio 2013(简称VS 2013)为开发平台,具有平台开发技术的先进性[14]。利用开发工具中的窗体应用程序(Winform)设计了岩石鉴定学习辅助系统的5个主要界面,包括用户登录、用户管理、岩石综合信息查询、岩石标本与岩石薄片信息详情、数据管理界面。该系统通过OLEDB接口与数据库引擎建立连接,利用SQL语句搜索数据库。OLEDB为基于COM的数据存储对象,对所有类型的数据都可执行操作,离线状态亦可存取数据[15]。

用户身份分为教师、学生和管理员。管理员可进入用户管理界面,可对教师用户登录信息进行添加、修改、删除操作；教师可进入岩石综合信息查询界面及数据管理界面；学生可以直接进入岩石综合信息查询界面。

在岩石综合信息查询界面,用户可以选择岩石标本或岩石薄片数据库,输入检索条件进行查询,查询结果显示在信息查询界面中。

部分源代码如下:

//根据选择数据库、岩石大类、编号和成分进行查询的代码

string RockClassification = this.comboBox1.Text;

string Number = this.textBox1.Text.Trim();

string MineralComposition = this.textBox2.Text.Trim();

this.dgvList.Rows.Clear();

try

{

string sql1 = string.Format(″select * from ″ + Common.choiceDatabaseLabel + ″ where ″ + Common.choiceDatabaseLabel + ″.Classification LIKE '%{0}%' and ″ + Common.choiceDatabaseLabel + ″.Number LIKE '%{1}%' and ″ + Common.choiceDatabaseLabel + ″.MineralComposition LIKE '%{2}%'″, RockClassification, Number, MineralComposition);

DataSet ds = AccessDBUtil.ExecuteQuery(sql1);

DataView temp1 = ds.Tables[0].DefaultView;

//query

//MessageBox.Show(″找到″ + temp1.Count.ToString() + ″条数据″);

if(Common.choiceDatabaseLabel == ″Specimen″)

{

for(int i = 0; i < temp1.Count; i++)

}

else

{

for(int i = 0; i < temp1.Count; i++)

}

Common.dataID = dgvList.Rows[0].Cells[0].Value.ToString();

}

catch(Exception)

{

MessageBox.Show(″标本查询失败！″);

}

用户可以在岩石综合信息查询界面选择“查询结果”中的数据,系统会弹出“岩石标本信息详情”界面或“岩石薄片信息详情”界面(见图4)。为更好地观察岩石标本和岩石薄片的矿物成分及结构现象,可以通过点击详情界面的图片放大按钮浏览标本或薄片的放大图片。

图4 岩石薄片信息详情界面

教师进入系统数据管理界面后,可以通过“新建岩石薄片信息”界面、“岩石薄片信息修改”界面和“删除”按钮实现岩石标本和岩石薄片信息的可视化管理。

目前,岩石鉴定学习辅助系统已投入教学使用,并且表现出操作简单、内容实用的特点。为进一步实现科学的数据资源共享,推动数字化实验室建设,实验室以岩石鉴定学习辅助系统为基础,开展了基于B/S架构的岩石标本信息查询系统的建设工作。这将使已有的岩石综合信息数据库建设成为能够在Web上有效访问的资源库,并为此提供查询、检索、指向、存储、管理及交换等服务[16]。

5 结语

基于Access开发的岩石鉴定学习辅助系统所包含的岩石标本、岩石薄片数字化信息,在一定程度上可以替代实物教学资源,优化岩石学实验室的管理模式,促进教学资源的保存、利用与共享。该系统为学生提供了一种新形式的教学资源,在帮助学生预习、复习所学岩石鉴定内容的同时,也有效调动了学生自主学习的积极性,提高了岩石学实验教学的质量。