高校实验室管理APP平台的分析与构建

朱小琴，吴伊萍

（1.泉州经贸职业技术学院 信息技术系，福建 泉州362000；2.泉州师范学院 数学与计算机科学学院，福建 泉州362000）

0 引言

2012年3月教育部发布的《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》指出，高等教育信息化重点推动信息技术与高等教育的深度融合，促进教学手段和方法现代化[1]。2017年1月国务院发布《国家教育事业发展“十三五”规划》，指出一部分普通本科高校向应用型转型，高职院校要加快培养社会急需的技术技能人才，强化学生实践动手能力[2]。

随着新一代信息技术（大数据、云计算、移动互联网、物联网等）和通信技术的发展，高校智慧教室、智慧实验室、虚拟仿真实验教学项目、虚拟仿真实验教学中心等信息化教学实验平台建设稳步推进。实验室作为高校科研与教学开展的重要场所，需满足高校转型发展与师生个性化服务的需求。目前，中国手机网民规模达7.88亿，网络用户通过手机接入互联网的比例高达98.3%[3]。随着师生对移动端应用需求的增加，智慧校园的建设需要引入全新的实验室管理系统，使学校对实验室的管理更加科学与规范，同时根据系统所提供的信息使实验室的安排更加高效，进而提高实验资源的使用效率与实验技术队伍的工作效率。

为解决现有高校实验室资源使用率不高的问题，便于师生申请使用实验室和仪器设备，减轻实验技术队伍工作负荷，提出基于跨平台的高校实验室管理APP（基于安卓环境）。该平台包括实验室考勤管理、仪器设备管理、实验课程管理、实验室预约管理、实验室基础管理五大模块，可实现实验室使用人员考勤管理、实验室基本信息查询、实验室状态查询、实验室使用申请、实验课程课表查询、实验课程调换通知、仪器设备状态查询和仪器设备使用与空闲登记等功能。

1 开发技术与环境

1.1 开发技术

基于安卓操作系统的APP软件前端采用XML[4]文件。XML是扩展的标记语言，不同于目前流行的HTML网页开发语言，它具有灵活性和可扩展性，最主要的特点是所有的标签需要自定义，为用户的个性化开发提供了便利。基于安卓的APP软件，其UI界面都是利用XML文件中的各种layout控件设计的。高校实验室管理APP平台的后端采用Java[5]脚本语言。

1.2 开发环境

安卓APP的开发工具是Android studio，但是因为几乎所有的安卓APP后端语言都是用Java，所以在安装开发工具之前，需要安装对应操作系统版本的JDK[6]。

2 高校实验室管理APP功能模块介绍

高校实验室管理APP平台要充分考虑实验室的实际需求，根据高校数字化校园建设的基本思路，充分考虑各方使用人员的需求因素，可以将其功能模块分为：实验室考勤管理模块、仪器与设备运营管理模块、实验课程管理模块、实验室预约服务模块和实验室基础管理模块（如图1所示）。

图1 实验室管理功能模块图

用户登录模块。该模块与学校统一身份认证平台对接，校内师生根据学号和工号直接访问。

考勤管理功能模块。用户登录后，根据二维码实时签到和签退。

仪器与设备运营管理功能模块。该模块与学校的资产管理系统对接。在此基础上，根据实验中心实际工作中仪器设备主要满足教学、非教学开放（含科研、大学生项目与竞赛等）、面向社会提供有偿服务等需求，对设备的使用状态、使用时间、维护维修等信息进行信息化管理，便于后期由系统直接生成各类别开放使用的数据。

实验室课程管理功能模块。因实验课程是由学校各二级学院按照课程需求在教务系统中排课，导致同一实验室课程冲突、软件冲突等问题时有发生，实验中心需对实验课程进行二次协调排课，并将课表同步到教务系统中，保障实验室课表与教务系统课表的课程时间和地点一致。此外，利用APP平台在网上公布实验室课表，使信息透明，便于实现空闲教室、空闲时间段的课程预约功能。

实验室预约服务功能模块。根据已经导入的课程安排表，查询实验室的空闲时间段，并提供网上预约申请，后台管理员根据申请时间的先后顺序，审核和接受申请者的网上预约，给出预约成功或者不成功的提示页面。

实验室基础管理功能模块。该模块主要包括用户（实验室工作人员、教师、学生）管理模块，课程信息，实验室所安装软件的汇总、统计，实验室卫生打扫管理（卫生安排与提醒）等。

3 高校实验室管理APP数据库设计

3.1 数据库设计

为了实现该平台5个模块的功能，针对不同的模块功能进行分析，设计了一个后台管理数据库。数据库命名为gxsysdb，并在此数据库下创建对应的表格，具体设计如表1至表4所示。

3.2 APP平台数据库实现的步骤和关键性代码

为了在后台统一管理实验室APP平台的所有数据，需要利用SQLite[7]数据库技术。SQLite是一种轻量级数据库，它没有服务器进程，通过文件保存数据，该文件是跨平台的。

（1）创建数据库和对应的表格。在Androidstudio平台下，创建SQLite数据库需要用到SQLiteOpenHelper的子类（因为SQLiteOpenHelper是一个抽象类，不可以直接使用）。

//创建了一个构造方法MyHelperSYS（），并在其中传入4个参数，引入数据库名称和上下文对象等，从而实现对数据库的初始化。

表2 yqinfo（仪器与设备状态表）

表3 kcinfo（课程信息表）

表4 sysinfo（实验室信息表）

（2）关键性的Java代码。根据功能模块分析，数据库和表格创建之后，需要在前端进行UI设计，并通过UI界面的各个控件，进行页面的交互式操作，所有的操作过程都通过数据库的数据反馈出来。实验室管理APP平台中对于不同模块的操作是通过对应的数据库表格的各项编辑操作（增加记录、修改记录、查看记录、删除记录）来完成的，每一个模块下都有子菜单，在对应的子页面，通过控件的交互式操作（编写后端交互式Java源代码）来完成各个模块的具体功能。数据库的增加、删除、修改和查询的通用代码如下（对应具体的功能，可以应用到对应的表格操作中）：

4 高校实验室管理APP各个模块工作流程

4.1 实验室考勤管理模块

作为一个在线开放平台，进入平台的用户需要进行注册和登录操作。该平台与学校统一身份认证平台对接，学生输入学号和密码登录，教师输入工号和密码登录。

学生登录平台后，可以选择对应的授课教师及上课时间段，平台为其开放签到和签退功能。在签到环节，提供实时动态的二维码[8]签到，以防学生出现代签等现象，保证数据的真实性。教师登录平台后，可以查看学生的签到情况和签退情况，也可选择授课班级，添加或删除学生信息，并统计学生的考勤情况。实验员登录平台后，可以标注自己的工作时间和签到、签退情况。

4.2 仪器与设备运营管理

当用户以实验室工作人员或者教师身份登录进入到实验室仪器、设备管理子功能界面后，可以在线查看当前实验室所有仪器设备的情况。通过从数据库的表中获取对应设备、仪器的信息，查询所需的设备仪器是否需要维修，是否正在被使用等情况，并对所有有问题的仪器、设备进行统计汇总，把汇总的信息录入数据库，报给上级主管部门。

4.3 实验室课程管理

根据教务处安排好的实验课表，并通过平台查询实验室各个机房的软件安装情况，从而优化机房的分配，同时在平台上公布安排好的实验室课表。实验室课程管理是一个复杂的高并发任务，在学校实验设备有限的情况下，既要满足实验课程对实验室软硬件的要求，同时兼顾班级、教师的上课时间。

4.4 实验室预约管理

不同的用户在平台登录后，可以查看每一间实验室的当前使用情况、课表安排情况、软件安装情况、实验室当前状态等，并可以查询不同实验室的空闲时段，通过个人APP客户端发出预约申请，在平台管理员审核之后，用户会收到预约成功或不成功的通知。如图2所示，用户登录平台经过身份认证后，学生或普通教师发出预约实验室的申请，管理员审核预约，并将审核结果发送至预约人。对于驳回申请的，管理员给出原因。用户可根据原因重新修改预约，再次提交申请。

平台的预约功能在正常上班时间段开放，未通过预约申请的，无法获得对实验室的使用权限。为了排查预约冲突，平台管理员按照预约申请的先后顺序审核相对应的预约请求。

4.5 实验室基础管理

实验室的基础管理包括用户信息的维护、课程信息管理、实验室卫生管理等。教师登录平台后，可以维护授课班级信息、学生信息以及课程信息，也可以对实验室的卫生状况进行登记，并反馈给实验室管理人员。实验室管理人员在平台登录后，可以查看各个实验室的卫生情况表，并统计出需要打扫的实验室名称，提醒保洁人员在非上课时间段进行清洁、打扫。

图2 预约申请流程图

5 结论

在数字校园建设背景下，本课题组分析了当前实验室管理系统存在的问题，并对移动端的高校实验室管理APP平台做了详细的需求分析，从而为构建移动端的高校实验室管理平台提供了具体的功能模块介绍和数据库设计，为后续的高校实验室管理APP平台的开发与实现提供了参考，加快了校园的数字化建设步伐，提高了高校实验室管理的效率和实时性。