基于校園網的實驗室綜合信息管理平臺的設計與研究

屈 泳

摘要:本文針對學校教育管理信息化的實驗室管理,探討了實驗室相關人員隊伍、儀器設備、實驗教學等方面的內容,提出了利用校園網和各類信息技術,設計和構造實驗室綜合信息管理平臺,實現學校教育管理信息化的過程。

關鍵詞:實驗室;管理平臺;校園網;Web服務

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

1引言

高校實驗室是教學和科研的重要組成部分,是實現素質教育的基地,是培養具有創新意識和實踐能力人才的搖籃。它在一定程度上反映了學校的教學能力、教學質量、科研水平和科研開發能力的高低,并且直接影響著高校的教學質量與辦學效益。

早期的實驗室信息管理系統基本上是以各自實驗室為管理對象的簡單的實驗室管理系統,只能滿足各自實驗室日常管理工作。而無法為實驗室主要服務對象——實驗教師和參加實驗的學生提供一個開放交互式的綜合性信息處理平臺。隨著信息技術的飛速發展,特別是校園網絡的建設和改造,數字化實驗室(E-lab)這一概念也應運而生。在這種大環境下,設計一個基于校園網的實驗室綜合信息處理平臺是實現學校數字化校園建設,提高學校實踐教學改革的重要環節。

實驗室信息管理系統(Laboratory Information Management System簡稱LIMS)是指集現代化管理思想和基于計算機的高速數據處理技術、海量數據存儲技術、寬帶網絡傳輸技術、自動化儀器分析技術為一體的,用于實驗室管理和控制,實現實驗室各種資源共享和應用的綜合管理平臺。它是計算機技術、管理科學和分析技術相結合的產物,它將實驗室的分析儀器通過計算機網絡聯系起來,采用科學的管理思想和先進的數據庫技術,實現以實驗室為核心的整體環境的全方位管理。它集實驗項目管理、實驗設備資源管理、實驗事務管理、網絡管理、實驗數據管理(采集、傳輸、處理、輸出、發布)、實驗室報表管理等諸多模塊為一體,組成一套完整的實驗室綜合管理和產品質量監控體系,既能滿足實驗室內部及外部的日常管理要求,又能保證實驗室各項數據的采集和分析統計。

2基本結構和功能

基于校園網的實驗室綜合信息管理平臺采用的是第三層體系結構B/S結構,B/S結構是一種由瀏覽器(Browse)、Web服務器(Web)、數據庫服務器(Database Server)共同構成的三層體系結構,它以Web服務器為中心,采用TCP/IP及Http等傳輸協議,使客戶端通過瀏覽器方式訪問Web服務器及與Web服務器相關聯的后臺數據庫。此類系統的體系結構圖如圖1所示:

基于校園網的實驗室綜合信息管理平臺采用B/S體系結構,可以很好地與校園網絡無縫對接,充分利用校園網建設的優越性,為此在功能模塊的設計上也遵循簡潔明了的操作風格,突出實用性和交互性。總體設計分為六個子系統組成,它們分別為系統維護和管理子系統、實驗設備管理子系統、實驗管理子系統、實驗規劃子系統、信息查詢和分析子系統和網上實驗教學共六個部分。這六個子系統基于RDBMS進行信息交換。此平臺的系統硬件包括計算機、網絡和專用設備及實驗儀器等;系統軟件則包括大型分布式數據庫(MS SQL Server)、網絡操作系統、Web Server(IIS)等軟件,如圖2所示。

(1) 系統維護與管理子系統由系統信息初始化、用戶管理、數據備份與恢復等功能模塊組成,其中系統信息初始化模塊主要用于管理實驗室的設置、實驗室信息的錄入和系統初始值設定等。用戶管理模塊主要完成用戶設定、用戶信息錄入、口令維護和用戶權限設定等功能,在這個模塊中引入了權限角色,通過對模塊的添加、瀏覽、刪除等級別的權限控制,從而達到對用戶的權限管理目的。數據備份和恢復模塊能夠協助系統管理員對實驗室的各項數據進行備份,以減少系統軟硬件故障帶來的數據損失和破壞,從而提高系統的可靠性和穩定性。

(2) 實驗設備管理子系統由設備資產管理、設備使用管理和設備維護管理等模塊構成,其中設備資產管理為實驗室資產管理人員對實驗室資產進行錄庫、登記及領用等日常管理工作。設備使用管理則是對實驗設備的使用情況進行登記和管理,并生成實驗室設備使用率。實驗設備維護管理則是統計設備維護情況,并對實驗設備完好率和維修情況進行登記,同時還對實驗室的低值消耗品進行登記、領用等管理工作。

(3) 實驗內容管理由實驗任務管理、實驗學生分組管理、實驗設備配套管理等模塊構成。其中實驗任務管理負責管理實驗室承擔的實驗教學任務,按照實驗教學任務生成實驗課表和安排?？梢宰層脩舾鶕髯缘臋嘞迣嶒灲虒W任務進行增加、修改和瀏覽查詢,特別是對實驗教師用戶可以提供實驗項目和實驗大綱的增加和修改等功能。實驗學生分組管理主要為實驗室工作人員對開出的實驗項目進行學生分組管理,并生成學生分組信息表供實驗學生查詢。

(4) 實驗規劃管理子系統由實驗室開放管理、實驗項目管理和實驗計劃管理等模塊構成。實驗室開放管理模塊負責實驗室正常開放的時間,并提供課外開放的有效時間。實驗項目管理主要是負責實驗教師的各項實驗項目的提交和實驗大綱的編寫工作。

(5) 綜合查詢及分析子系統由實驗設備查詢、實驗課表查詢、實驗室工作量管理等模塊構成。實驗設備查詢提供設備清單查詢、設備利用率統計查詢、設備完好情況等查詢功能。實驗課表查詢主要面向實驗學生和實驗教師提供實驗課表安排查詢。實驗室工作量統計則負責實驗室工作人員工作量統計和分配工作。

(6) 網上實驗則由學生端的實驗報告提交和教師端的實驗報告批改兩模塊組成,通過校園網絡實現教師和學生的交流和互動。

3網絡架構

由于整個信息管理平臺的設計是基于校園網和B/S體系結構設計的。在整個網絡架構上采用B/S體系模式,將整個系統接入校園網絡,同時為了保證系統的數據安全,在網絡安全上采用了防火墻體系,通過對有效訪問地址的認證來實現安全保障。整個實驗室綜合信息管理平臺充分利用校園網作為網絡傳輸平臺,實驗學生和實驗教師可以在辦公室和學生宿舍等校園網覆蓋區域訪問信息管理平臺,同時也可以采用VPN認證方式在校外訪問信息管理平臺。極大的提高了實驗教學的效率和增加了實驗教學的手段。如圖3所示。

4結束語

基于校園網的實驗室綜合信息管理平臺為實驗教學和管理提供了一個信息處理和交流的平臺,為實驗室管理和教學實驗數字化和自動化提供了一個良好有效的解決方法和手段,是高校實驗教學改革的重要環節。

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