基于Ｗｅｂ的實驗室開放管理系統的設計與實現

【摘要】針對目前高校實驗室開放管理信息化程度不高的缺點，設計并實現了一個基于Web的實驗室開放管理系統。該系統采用MySQL+PHP進行開發，實現了實驗課排課、實驗室設備使用狀態查詢和預約等功能，并通過對被排課或預約的時段等信息的靈活處理和直觀顯示為用戶操作提供便利。該系統已在中南民族大學部分學院推廣使用，取得了較好的效果。

【關鍵詞】Web；實驗室開放；排課；預約

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097 (2008) 10—0101—04

一 引言

高校實驗室是將理論知識和實踐相結合的教學平臺，同時也是培養學生創新能力的重要基地。為了進一步提高學生創新能力，迫切需要將實驗室設備資源面向學生開放，為學生提供更多的實驗條件。然而，如果采用傳統人工方式，實驗室開放管理工作會面臨諸多問題。例如，學生如何預知實驗室的空閑時段和空閑設備，管理員如何預知學生預約使用實驗室的具體人數、時段和所需設備。一個可行的解決思路就是依托校園網，構建基于Web的實驗室開放管理系統。

與高校常規教學管理軟件相比，本文所介紹的信息系統更注重信息處理的靈活性。一方面，對于實驗室排課之后的空閑時段，學生可以根據需求按“起止時刻”方式進行預約。另一方面，管理員也可以根據實際情況對實驗室可供預約的時段進行調整。此外，實驗室的安排情況（包括可預約時段、預約已被批準人數等）都將實時更新顯示，為學生預約及管理員批準預約提供參考。

二 系統的開發環境

本系統基于Dell公司的PowerEdge 2900系統（兩顆四核Intel Xeon E5410 2.33GHz處理器配置）及Red Had Enterprise Linux Advanced Server 4.5操作系統環境，能夠提供較大規模、高速可靠的數據服務能力。采用瀏覽器/服務器（B/S）模式的體系結構[1]，分別以Apache作為Web服務器及MySQL作為數據庫服務器。服務器端Web應用程序基于跨平臺腳本編程語言PHP進行開發，從而使系統具有良好的通用性。

三系統的設計與實現

系統的功能結構主要包括５個部分：

（1） 老師登錄后，可以進行實驗課排課。

（2） 實驗室管理員登錄后，可以設置實驗室開放時段和設備資源。

（3） 學生登錄后，可以查看每個實驗室的安排情況，并可對實驗室可預約時段和設備進行預約，也可取消預約。

（4） 管理員登錄后，可以對學生的預約請求進行回復（包括批準或拒絕）。

（5） 學生登錄后，可以查看管理員的回復。

上述功能的實現分別需要訪問數據庫中不同的數據表（參見表1），主要包括排課信息表、開放時間信息表、預約信息表等。同時也通過相應數據表實現各種操作之間的協調與制約，主要體現在以下4個方面：

（1） 實驗室已經排課的時段，將不能被學生預約，也不能再安排課程。

（2） 學生只能在管理員設置的開放時段內進行預約。

（3） 每個學生可以同時預約多個實驗室設備或多個時段，但預約時段不能重疊（不同學生的預約時段可以重疊）。

（4） 已經被回復的預約，將不能被學生取消。

此外，系統還提供其他一些應用模塊，例如身份驗證、個人信息修改、通知信息管理等，本文不詳細討論這些應用模塊。

1 老師排課

老師排課主要完成以下2個操作：

（1） 對上課的學生進行分組（本文不詳細討論）。

（2） 對每一組次安排相應的實驗室、上課日期、上課時段、上課老師（生成排課信息表中記錄）。為了滿足常規教務管理要求以及老師的排課習慣，上課日期按照“周次”和“星期”的方式設置和保存。同時，為了兼顧學生對實驗室排課之余空閑時段預約（詳見后文）的靈活性，上課時段按照“起止時刻”的方式設置和保存。此外，如果同一組次每天上課的時段相同，可通過同時選擇多個“周次”或“星期”進行批量排課。

2 管理員設置開放時段

除了已安排實驗課，其他的時段并非都能夠對學生開放，實驗室管理員可以根據實際情況對開放時段進行相應的設置。這種設置主要體現在2個方面：

（1） 固定開放時段設置。針對一個星期的每一天，管理員可以設置固定的開放時段（生成開放時間信息表中記錄）。例如，規定周一至周五開放08:00到12:00、14:00到17:30和18:30到21:30，周六開放09:00到12:00和14:00到17:30，周日不開放等。

（2） 臨時安排設置。在上述固定開放時間內，實驗室還可能面臨一些臨時的安排（如實驗設備檢修）。針對這種情況，系統采用與前文所述排課功能類似的方式，向排課信息表中添加“臨時安排”記錄。

3 學生預約

學生主要通過選擇實驗室、實驗設備、日期（采用“年月日”方式）、時段（采用“起止時刻”方式）等信息進行預約操作。為方便管理，系統約定學生只能預約24小時以后、7天以內的空閑時段，圖1顯示了學生預約的業務流程圖。預約成功后將生成預約信息表中的記錄（預約狀態置為“待批”）。

在預約過程中，排課時段、實驗室開放時段、臨時安排時段等信息既為學生操作提供參考，又對其進行約束，以方便管理。例如，如果學生提交的預約時段與相應實驗室排課時段有重疊，預約將不成功。同時，為了兼顧管理的靈活性，預約時段內實驗室是否已人滿、預約設備是否可用等信息僅僅作為參考，不作為約束條件（但如果預約成功，還有待管理員批準）。圖2顯示了學生預約的操作界面。

4 管理員回復預約

如前文所述，學生的預約時段都被約束在系統規定的范圍內，管理員只需根據預約時段內實驗室是否已人滿、預約設備是否可用等參考信息進行回復。

系統約定管理員應該在24小時內對學生的預約請求進行回復。為此，在預約信息表中增設預約提交時刻、回復時刻、回復管理員編號等字段（參見表1），學生可以通過查看這些字段相應信息對管理員的工作進行監督。

四關鍵技術問題的討論

1 排課信息整合

實驗室的課程安排情況是學生預約的重要參考。然而，由于排課信息量往往很大，課程安排時段如果采用常規表格的方式顯示給學生，將顯得冗長且不直觀。為此，系統對數據庫中排課信息重新整合，將實驗室一天（24小時）的時段安排情況轉換為表格的一行，每一行中所有空閑時段和排課時段對應的單元格按照長短比例、先后順序排列（如圖3所示）。其中排課時段采用不同的底色，以增強直觀效果。

值得一提的是，顯示實驗室安排情況的Web頁面訪問頻率較高，且數據處理量較大，如果數據處理都在服務器端完成，將嚴重增大服務器負荷。為此，系統將從數據庫獲取的原始數據從服務器傳送到客戶端，數據信息重新整合功能全部由客戶端應用程序（JavaScript函數）完成。

2 界面控制

系統所涉及的排課記錄和預約記錄不僅數量較大，而且字段種類較多（參見表1）。因此，在對信息進行整合的基礎上，還有必要對其界面顯示加以控制，以進一步提高顯示的直觀效果和系統實用性。界面控制主要通過以下2種方式：

（1） 利用CSS（Cascading Style Sheets，層疊樣式表）實現信息的浮動顯示[2]。如果單元格中需要顯示的文本內容過長，可僅顯示部分文本（參見圖2）或替代文本（參見圖3），完整文本內容則在鼠標移動到顯示文本上方的時候顯示。

（2） 改變文本或背景顏色。例如，在預約記錄列表中，將處于不同回復狀態（待批、批準、拒絕等）以及不同開放時段的記錄標記為不同的顏色，能夠為管理員回復提供很大便利。

3 預約時段人數統計

預約時段內實驗室是否已人滿，是學生預約的另一個重要參考。由于不同學生預約時段相對不固定（可按照“起止時刻”方式任意設置）且可以重疊，從而對預約時段內已批準的預約學生的人數統計帶來了一定困難。預約時段人數統計需注意以下3個方面：

（1） “已批準”時段與預約時段存在重疊，則必須被統計。

（2） 如果在預約時段內，多個“已批準”時段之間有重疊，則只需統計重疊時段的人數。

（3） 如果在預約時段內，多個“已批準”時段之間沒有重疊，則需要統計這些“已批準”時段人數的最大值。

為此，系統約定所有時段（包括排課時段和預約時段等）起止時刻中的“分鐘”設置只能為10的整數倍（包括00、10、20、30、40和50，參見圖2和圖3）。因而，可以將預約時段劃分成多個10分鐘長短的片段，統計出每個片段與“已批準”時段重疊的次數，次數的最大值即為所求。為減少服務器負荷，人數統計只針對待批的預約記錄進行（參見圖2）。

五 結束語

本文所介紹的信息系統目前已經在中南民族大學部分學院開放實驗室的管理工作中進行了實際應用（參見網址：http://dxxy.scuec.edu.cn/labsystem/index.htm），收到了較好的效果。與此同時，該系統還將有一個不斷補充、修正和完善的過程。鑒于高校實驗教學改革和發展的現狀，采用基于Web的信息管理系統能夠使實驗室開放管理工作更加科學化、高效化和規范化，進而對學生專業知識技能以及綜合素質的提高起到很好的促進作用。

參考文獻

[1] 許龍飛，李國和，馬玉書.Web數據庫技術與應用[M].北京: 科學出版社， 2005: 7-8.

[2] 溫謙.CSS設計徹底研究[M].北京:人民郵電出版社， 2008:172-174.