高校实验室管理系统的功能分析与设计

黄孝新　蔡运记　刘念

摘要：高校实验室的管理工作是一项综合性很强的工作，涉及教学、科研、管理等各方面。因此，各高校实验室主管部门不尽相同，对实验室管理工作的侧重点也不一样。文章以北理工珠海学院的教室为背景，根据学校主管部门对实验室管理工作的关注点，通过对实验室基础信息、排选课、开放等方面功能的详细分析，设计一套以实验室排选课和开放使用为核心的实验室管理系统，解决实验室分批分组的排选课难题和完善以实验项目为单元的排课体系。同时，实验室管理系统将进一步促进实验室开放共享使用，提高实验室使用管理效率。

关键词：实验室；管理；系统；设计

中图分类号：TP311.5      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）34-0042-03

高校实验室是培养人才和产生创新科研成果的重要场所，担负着高校教学和科研双重任务[1]。随着信息技术的发展，高校信息化建设工作不断深入，传统的人工方式管理实验室效率低下，已不再适应时代发展[2]。市面上也有非常多成型的实验室管理系统，但由于各高校实验室管理体制、机制不同，成型的实验室管理系统无法满足学校个性化需求。如果在成型的实验室管理系统进行个性化定制，不仅开发成本较高，且可能引起系统架构的改变，导致使用不稳定等问题。因此，结合学校实验室实际管理情况，本文设计并实现符合实验室管理实际的实验室管理系统，侧重实验室使用层面的应用。

1 系统功能需求分析

在高校中，实验室工作主要包括实验室建设管理、使用管理、安全管理及设备管理等内容。根据学校实际情况，本系统侧重实验室使用管理方面的功能，具体包括实验室排课、选课及开放预约管理功能，其余功能分别在其他相应的系统上实现。

1.1 实验室排课功能

实验室排课功能需满足在教务系统排课后，课程能按实验项目为单元进行分批分组排课。实验室排课模式主要分为一键排课、二次排课和自主排课三大类。一键排课主要针对不分批分组的独立设课（含課程设计）实验课，通过选中教务系统已排的课程，一键排入实验室管理系统，其中可按对应的实验项目排入系统。二次排课可对课程进行分批分组排课，主要针对课内实验课程。自主排课则主要针对教学计划外课程进行排课，需要重新建立课程、教师、学生等基础信息，再进行一键排课或二次排课。

1.2 实验室选课功能

实验室选课功能需满足实验课程在实验室管理系统进行分批分组排课后，课程内学生可以在课内进行二次选课。

1.3 实验室开放预约功能

实验室开放预约功能需满足实验室管理员在系统上进行开放设置，学生通过预约开放的实验室进行实验，预约分为实验室和工位预约两种模式。实验室预约是指借用整个实验室，借用后则占用整个实验室，其他人则无法预约；实验室工位预约是指预约实验室其中一个或多个工位，支持多位师生同时预约实验室工位。

1.4 权限管理

实验室用户及权限管理，实验室用户主要包括学生、教师、实验室管理员、实验中心主任、学院负责人、职能处室、管理员等类型，各类用户可以根据业务需求进行定制数据和操作权限。

2 系统功能设计

根据实验室业务需求，实验室管理系统进行详细的功能设计，主要分为实验室基本信息管理（实验室建制）、实验室排课、实验室预约管理、数据报表、用户及权限管理等功能模块，详见系统功能框架图1。

2.1 实验室组织架构

实验室组织架构为实验室基础信息，是实验室排选课、开放预约等功能的基础。实验室组织架构主要包括学院、实验中心（室）、功能实验室等，其中学院参照学校组织架构设置，实验中心（室）则为各学院实验中心（室）设置，主要字段包括实验中心（室）编号、实验中心（室）名称、实验中心（室）负责人、所属学院等字段信息。

功能实验室是指实体实验室，主要涉及字段包括所属实验中心（室）、功能实验室编号、功能实验室名称、房间号、房间号、实验室类别、建立年份、使用面积、实验室类型、实验室性质、所属学科、预约工位数、是否可预约工位、是否可预约实验、实验室管理员等信息。

2.2 实验室排（选）课

实验室排课以实验项目为基础单元，通过该栏目可以对实验项目进行增、删、改、查等功能。实验项目涉及所属实验室、实验编号、实验学时、每组人数、实验类别、实验类型、实验者类型、实验要求、学期、所属学科、所属专业、是否开出、所属课程等信息。

实验室排课一般分为教学计划内排课和自主排课两种类型，具体实验室排（选）课流程如图2。

1） 教学计划内排课

教学计划内排课是指学校教学计划下统一安排的课程，这类课程的排课是在教务系统统一开课后进行的。因此，教务系统排课信息作为实验排（选）课的重要基础信息，通过数据交换方式定期进入到实验室管理系统，作为实验室排（选）课的基础。教学计划内课程排课可选用一键排课或二次排课进行，排课完成后由排课人员选择“调课完成”，在“调课完成”时，系统自动对排入实验室、教师、学生等进行判断是否与已排入课程冲突[3]。如实验室、教师冲突，则需重新调整排课信息；如学生冲突则可以删除冲突学生后再排入。调课完成后，排课人员可对排课信息进行再次核对，如无误则可发布成正式课表，排课至此结束。如有出入，则可进行再次修改排课信息，重新完成调课完成和发布的流程。

2） 自主排课

自主排课主要针对教务计划外课程，即教务系统不存在的课程。自主排课需要排课人员先建立课程，具体包括课程编号、课程名称、课程所在教学单位等内容；再建课程组，具体包括选课组编号、任课教师、学生名单等内容。建立课程及课程组后，即可通过二次排课功能进行排选课。后面排课流程与教学计划内排课流程一致。

实验室排课方式主要有一键排课和二次排课两种方式。

一键排课功能主要针对独立设课的实验课程，目的是将教务系统按课程排入实验室的课程改为按实验项目排入，同时可以按不同实验项目更改不同实验室。通过“一键排课”功能，系统自动带入排课时间节点、实验项目内容、场地、学生等信息，在操作界面时可以更改时间、地点、任课教师、实验项目等信息。

二次排课功能主要针对课内实验的实验课程，通过“二次排课”功能，可以将实验课程按课内实验时间节点、地点、任课教师、实验项目采用分批分组或不分批分组进行排课。

分批分组是指将一个班分成若干批次若干组按不同时间排入，分批分组的学生名单可以采用自动分配、教师分配、学生选课等三种模式进行导入，但无论哪种方式，学生名单须为原教学班名单。

自动分配是指由排课人员根据批次和组次排课时，系统自动将学生名单分拆成若干批次和组次的学生名单，其中组次学生名单是一致的。

教师分配是指由排课人员进行手动导入学生名单，各批次和组次名单可以不同，但须为课程内学生名单。

学生选课是指由排课人员先按时间、地点、任课教师、实验项目排好课程，由课程内学生根据自己时间安排和实际情况进行自由选课，每一批次仅能选择一个组次，且加入组次后不能再变更。

不分批分组是指将整个教学班按不同时间、地点、任课教师、实验项目进行排课，系统自动带入排课时间节点、实验项目内容、场地、学生等信息。

2.3 实验室开放预约功能

实验室开放分为实验室和实验室工位开放两种类型，在功能实验室栏目可以设置实验室是否对师生进行开放。实验室的开放是在满足实验教學的基础上进行的，所以，在实验室开放预约功能的设计上，应满足开放时间与实验教学安排时间进行冲突判断，如实验室某时段已安排实验课程，师生则无法在某时段进行预约此实验室。实验室开放预约功能流程如图3。

实验室预约是按实验室面向师生开放，师生可通过系统按周次、星期、节次等时间节点查询空闲实验室，选择空闲实验室后填写预约理由和师生名单，并提交申请。经实验室负责人审批通过后则可以使用实验室。

实验室工位开放是按实验室工位数面向全校师生开放，师生可通过系统按周次、星期、节次等时间节点查询实验室空闲及工位剩余数量，填写预约理由和师生名单后提交申请[4]。经实验室负责人审批通过后则可使用实验室工位及相关功能。在工位数富余的情况下，师生同一时间段可重复预约。

2.4 用户及权限管理

高校实验室管理系统主要涉及师生用户，但因学校各单位实验室管理方式不同，用户类型较多，权限也不一样。因此，实验室管理系统涉及数据权限和操作权限两种类型。

数据权限是指用户能操作的数据范围，此数据范围主要以实验中心（室）为单位，可进行灵活赋予，一般默认是本实验中心（室）的老师仅具有本中心数据的权限。但因管理需要，也可以赋予学院其他中心甚至是其他学院的数据权限。

操作权限是指对系统功能的操作，包括具备哪些功能模块的操作权限及具体功能模块的增、删、改等功能。系统用户角色一般分为学生、普通教师、实验员、实验教务、实验中心主任、学院领导、职能部门、学校领导等多种角色，系统可按用户角色进行统一赋予相关权限，也可以单独按用户赋予权限[5]。

3 小结

从功能分析和设计来看，实验室管理系统主要针对实验室排选课、开放等使用情况的管理，没有涉及实验室设备及安全管理等功能，从严格意义上讲不是一个完整的实验室管理系统。但高校实验室业务涉及较为广泛，与高校多项业务有交叉，部分业务已有相关系统，如设备管理方面一般建有固定资产系统，实验人员管理方面一般建有人事系统等；部分业务则可通过功能点的方式定制研发辅助系统，如安全检查、危险源管理等。结合学校已有系统和部分定制研发的功能辅助系统，通过系统集成和数据对接的方式构建较为完善的实验室管理系统，也是学校后期重点研究的大实验平台建设。

参考文献：

[1] 安钢力.高校实验室管理的探索与实践[J].中国现代教育装备，2018（17）：12-14.

[2] 张宝安.基于信息化的计算机实验室管理系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护，2022（7）：83-85，137.

[3] 吴德方，刘冉冉，郑恩兴.基于B/S结构实验室教学管理系统的开发[J].电脑知识与技术，2008，4（S2）：176，179.

[4] 常青.综合实验室管理系统应用与探索[J].卫生职业教育，2020，38（21）：39-41.

[5] 李茜，苏寒松.高校实验室教学管理系统设计与实现[J].实验室科学，2021，24（1）：49-51，56.

【通联编辑：谢媛媛】