教育信息化2.0時代高校實驗室綜合管理系統研究

李珂 馬騰躍

四川郵電職業技術學院 四川 成都 610000

高校實驗室是從事教學與科研的實體，是培養人才和服務社會的陣地，是衡量教學質量、科研水平和管理能力的重要載體。實驗室管理是確保學校實驗實訓、科學研究、技術開發、資產管理正常運行的一項重要工作。在教育信息化的背景下，如何運用科學的信息化管理技術，優化管理模式、提高工作效率、提升實驗室綜合效益，成為需要研究解決的重要課題。

1 實驗室與實踐教學信息化管理需求分析

近年來高校的信息化建設得到了較大的發展，但在探索實驗室與實踐教學信息化管理的進程中，仍然面臨一些問題，主要表現在：

（1）各高校普遍使用的實驗室管理系統、教務管理系統、資產管理系統等校內平臺，由于系統開發者不同，造成軟件架構以及數據、接口標準各異，致使各個管理系統成為信息孤島，無法有效地共享信息，系統性與適應性不足，管理流程相互獨立。

（2）部分高校的學生人數逐漸增加，原有資源與增長需求之間的矛盾日漸明顯，在場地和師資的壓力下，依賴傳統人工計劃的方法完成資源調度的難度加大、效果不佳，需要輔助以智能化的管理系統，利用合理的算法和規則，高效提高資源利用率，緩解需求壓力。

（3）實驗室管理系統數據處理能力不足，相關信息的收集管理仍保留半手工操作及文檔管理的形式，數據資源未形成體系化和標準化，大量歷史數據不易長期保存，參考查詢中無效冗余數據比例偏高，數據匯總分析困難、易出錯，管理人員統計申報數據的工作量較大。

（4）實踐教學在高校教育中愈來愈突顯其重要作用，因其靈活性和多樣性，教學質量的評估監控與理論教學有較大區別；且隨著信息化教學的普及和分層教學理念的貫徹，教學組織方式和學生學習需求均在發生變化。傳統軟件功能單一不夠完善，且難以擴展，無法應對持續的變化，也無法實現更復雜的功能。

2 實驗室信息化綜合管理系統整體架構設計

2.1 總體架構

在教育教學改革的大潮中，面對實驗室的快速發展，需要解放教育思想、優化教學流程、更新教學理念、總結應用經驗，利用技術手段設計符合信息化時代要求的智能化管理系統。該系統應該具備全局化、智能化、網絡化、模塊化、人性化、自動化等特征。具體表現為：人性化的指導思想、模塊化的系統架構、自動化的管理流程、動態化的過程監控、遠程化的系統運維、智能化的數據分析、集成化的教學資源，據此設計出“一基礎 雙平臺 八模塊”的總體布局，詳見圖1所示：

圖1 系統總體架構

2.2 設計思路

首先應整合數據資源，系統各模塊基于統一底層數據，構建實踐教學體系化基礎數據池，為平臺運行提供核心支撐，使各模塊在完成獨立功能的基礎上實現信息共享和業務互相響應。

系統運行中的應用數據可實時分析匯總，能長期保存歷史使用數據，方便隨時查詢，并提供完整的統計分析、數據報表、圖表展示等功能，數據清晰，管理方便，支持校內各部門間的數據共享及數據交換，同時為實驗實訓教學資源建設和實驗室使用效能評估優化提供重要數據依據，對建立教師實踐教學質量評價體系和學生實踐效果評價體系也將起到一定幫助。

根據人才培養方案、開課計劃和課程對實驗實訓教學環境的特定需求，結合實驗室資源狀態，智能化地完成設定時段的實訓、一體化、實驗課程安排，生成全局教學進程、實驗室課表、教師課表及班級課表，相關子模塊利用系統內接口完成課表數據的查詢或調用。

基于學校實驗室管理的關鍵業務流程和主要管理事務[1]，以提高管理服務水平為宗旨[2]，以充分利用校內實驗實訓資源為導向，完成實訓/一體化智能預排，實驗教學場地使用申請及審核，對外培訓場地使用管理，實驗室開放共享等事務的全標準流程支持，多層次權限管理；實現對各類資源使用需求的統一調度和負荷均衡，更好地服務于教師和學生。

在實驗室日常運行過程中，低值易耗品的管理工作量較大且煩瑣。利用智能化管理系統，將提供耗材購置管理、耗材信息庫、供應商管理、耗材入庫/出庫統計、庫存查詢等功能，準確監控耗材使用過程，評估耗材使用計劃。

通過系統統一管理各實驗室設備儀器，涵蓋設備信息查詢、設備儀器維修管理、負責人變更與資產調撥、設備狀態監控、資產盤點等功能。不僅可以簡化、規范日常操作，降低成本，同時提高了管理的效率和質量，并對加強固定資產管理起到良好的輔助作用。

3 實驗室信息化綜合管理系統技術性方案

3.1 系統框架

系統采用分層結構的Spring框架，由7個模塊組成。核心容器則明確了新建、配置與管理bean的方式，Spring的模塊均建立在核心容器上，如圖2所示。各模塊可單獨存在，也可與其他若干模塊聯合實現。

圖2 Spring框架

任何J2EE服務器均可使用該框架的功能，在不受管理的環境中，其大部分功能同樣適用。Spring的核心是：支持不綁定到特定J2EE服務的數據訪問和可重用業務對象。

3.2 技術手段

（1）B/S模式

由Web服務器、Browser、數據庫服務器和應用服務器組成。客戶端以HTTP為傳輸協議，利用瀏覽器對服務器進行訪問，Web服務器再請求數據庫，并以HTML形式將獲取結果返回客戶端瀏覽器。

（2）AJAX

AJAX（Asynchronous JavaScript and XML）用于創建快速動態網頁。通過在后臺與服務器進行少量數據交換，完成網頁的異步更新，即在不重載頁面的情況下，對其中部分內容進行更新，使應用程序界面變得更友好。

（3）JSON

JSON(JavaScript Object Notation) 占用帶寬小，格式簡單，方便讀寫，是輕量級的數據交換格式。使用獨立于語言的文本格式，便于人進行編寫和閱讀，另一方面也易于機器的生成和解析。

4 結束語

通過信息化手段，可實現對實驗室管理的規范化、流程化和智能化，提高實驗教學的質量、管理水平和服務水平，為學校宏觀的管理與決策提供科學依據[3]。同時應明確，各個高校的實驗室實行的管理體制、所處的發展階段、具有的學科屬性均有所不同，師資、投入、信息化進程等也存在差異，不能套用單一的設計模型與開發模式，具體情況還應具體分析，以發展的眼光審視變化，用創新的思路解決問題。