基于NET平臺的開放實驗室管理信息系統的設計與實現

摘要：文章主要分析目前我國高校實驗室管理的現況和其中存在的主要問題，并指出設計開放實驗室管理信息系統以實現預約功能的必要性，基于.NET平臺，以ASP.NET為技術架構，努力建立具有預約功能的開放實驗室管理信息系統，通過該系統，最大限度地使實驗室管理開放與科學化，同時讓實驗室的各類教學設備使用效能得到最大優化，進一步提升實驗室管理的效率。

關鍵詞：ASP.NET;預約功能;實驗室管理信息系統

中圖分類號：TP315? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）07-0040-03

1 中國高校實驗室管理的現況

近年來，隨著應用于教育的技術高速發展和高校改革的不斷深化，在各地普遍擴招的背景下，高校的在校學生人數急劇增加，第一，現有的實驗教學由于場地與安全方面的限制，遠遠跟不上教育的需求，目前的主流手段采取增加授課次數，從而導致實驗教學次數也隨著在校學生的規模增大而增加;第二，經濟高速發展的要求，對于在校學生動手能力的要求也越來越高，從而使得實驗教學變得壓力越來越大，工作量也隨之增加。由此可見，在我國高等教育技術的發展和經濟高速發展兩方面因素的影響下，實驗教學的問題越來越凸顯。

開放型實驗室的建設目前已經成為實驗室研究方向的熱點之一，研究人員認識到實驗內容方面和實驗時間的使用上都亟須進一步地開放。這就要求實驗室管理員對相應的挑戰做好相應的工作準備。實驗室內容方面，要求實驗室管理員的工作具有一定的靈活性與開創性;同時實驗室時間的使用上，要求實驗室管理員對實驗項目的把握具有前瞻性和創新性。傳統的實驗室管理手段上，只要求每個學期之前就安排好了實驗的內容和時間，不需要做出什么改變，缺乏變化與變通，并且針對新時代的要求也缺少適應性。而開放型實驗室基于實驗時間和實驗內容的開放性，無法適應于傳統的實驗室管理方式，在實踐操作中，通常會出現以下兩種情形：第一，在某個實驗室的開放時間內，師生進行的實驗內容超過了實驗室本身的最大實驗承載量;第二，在某個實驗室的開放時間里，卻沒有一個師生做實驗。

為了解決以上的問題，這就需要借助一定的網絡技術手段，來開發出一個與目前的實踐需要相適應、具有一定效率的平臺管理系統，同時也利于實驗室管理員方便管理。近幾年，很多高校的實驗室都在研究開放型實驗室的管理方式，例如電話登記、到實驗室管理員處現場預約等方法，然而，這些方法都存在很大的局限性，需要專人處理并且手續較為煩瑣。極端情況下，如果實驗室發生停電或者病毒侵入的事件，實驗室管理員很難迅速地通知到每一位預約師生。

MIS系統是目前比較被廣泛接受的管理平臺與手段。在這里，我們可以利用該系統的理念，結合.NET相關的技術，開發基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統。希望能借助此實驗室管理信息系統對當前的實驗室管理方法具有一定的促進作用，并朝著良性方向發展。歸根到底，提升師生自我管理水平才是最重要的，是開放型實驗室真正有效利用的最根本的基礎。

2 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統介紹

基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統的主要功能：一、依據目前安排的實驗室教學設備安排進度，進行實驗室相應的教學設備管理;二、對實驗室進行相關技術討論和實驗室簡要介紹等。安排實驗進度具體指由之前的傳統、學期之前就安排好的固定方式轉變為較為靈活的網絡預約形式;實驗室設備管理流程則與傳統的設備使用、采購相一致，只不過使用了網絡的方式。具體的系統框架圖如圖1所示。

3 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統的技術基礎

以ASP.NET技術為例，它是一門功能非常強大、兼容性較強的服務器端技術，它的主要功能是根據需求來創建WEB頁面，并且是動態的。這種技術的最大優點，在建立網站時能夠從傳統的、重復的靜態頁面方式解放出來，在服務器層面迅速導入ASP.NET相應動態的技術，實時處理與更新可能出現的任何問題。在ASP.NET技術中，NET Framework是用來創建WEB應用程序的靈活手段，并且是ASP.NET技術的核心技術組件。相對于目前針對服務器端而開發的一些動態網頁技術，ASP.NET技術主要有以下關鍵突破。

1） ASP.NET技術能夠兼容各類多語言下的編程方式，凡是.NET能支持的程序都能用于編寫基于ASP.NET技術的網頁內容，在這個實驗室管理信息系統中，采用了ADQ.NET進行技術開發。

2） 在ASP.NET技術中，引入了面向服務器端對象的技術，并且發展了相應的服務器端控件，這使得ASP.NET技術開發使用人員能夠通過一定的服務器端程序代碼對動態網頁呈現的HTML進行實時靈活的控制。

3） ASP.NET技術針對服務器端的狀態能夠進行自我調整，ASP.NET技術開發使用人員無須投入太多精力在維護網頁設計的細節上。

ADQ.NET技術是ASP.NET技術的一種延伸，它能夠處理各類應用程序的數據問題，并為數據庫提供相應的建構程序接口，具有處理數據庫的操作運算功能。ADQ.NET技術也包括一個連接對象，用于數據庫連接的建立。

4 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統的整體設計

根據實驗室預約的實際需求，同時結合實驗室管理員的實際情況，可設置成自動生成實驗室預約清單，其中包括能分配給每個用戶的實驗室使用時間以及實驗內容。同時，預約用戶能夠通過網絡隨時隨地掌握實驗室最新狀況，同時根據自身情況與需要進行二次預約。該實驗室管理信息系統還能支持預約用戶的使用反饋，以及發布信息等傳統網站的基本性能。結合高校實驗室日常管理的實際情況，系統在管理數據方面使用了基于二維表的Access關系數據庫，主要的表和表項見下：

1） 預約用戶的個人信息總表。其中包括師生姓名，學號或工號，性別，使用密碼，所在城市，住址，出生年月日，聯系電話，是否系統管理員， 是否具有群組權限。

2） 需要預約的實驗室信息總表。其中包括實驗室的具體位置，預約的實驗編號，所做的實驗名稱，預約的實驗時間，實驗指導老師，已經預約實驗室的人數，實驗室可容納的最大人數，當前的實驗狀態，實驗室管理員的聯系方式。

3） 實驗室群組信息總表。其中包括該群組的具體描述，群組的編號。

4） 預約的實驗信息總表。其中包括所做實驗的名稱，預約實驗的編號，預約的人數，預約的實驗日期，實驗指導老師，實驗室可容納的最大人數，當前的實驗狀態，實驗室管理員的聯系方式。

5） 預約留言的信息總表。其中包括留言標題，留言具體編號，預約留言師生姓名，留言的內容，留言的時間，是否是回復性留言，留言的點擊數，回復性留言數量。

預約信息發布總表。其中包括信息發布的標題，信息發布的編號，信息發布的日期，信息發布的內容，信息發布的創作者。

5 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統的開發模塊

根據高校實驗室的用戶實際需求，可以將開放實驗室管理信息系統分成五類模塊，每個模塊之間形成有機緊密的聯系。其中，系統安全管理模塊管理權限最高，位于其他所有四類模塊之上，并且它能夠限制不同的用戶權限。同時，實驗室管理員具有系統的一切權限，而其他用戶只能使用系統的部分權限?；?NET平臺的開放實驗室管理信息系統使用模塊化的功能設計，有利于進一步完善模塊的各部分功能，同時能夠對整個系統的功能進行擴充，為新的模塊預留可能的空間，增強機動性和靈活性。五類模塊見下：

1） 系統安全管理模塊

為了保證實驗室管理信息系統的安全使用，系統安全管理模塊使用了雙重限制功能。首先，在動態網頁上對普通用戶的權限進行限制;其次，在每個具有管理權限的網頁上對普通用戶的權限進行設置限制。在進行雙重限制的同時，也設置了數據庫的更新與備份功能，從而對整個系統進行徹底的保護。

在進行具體的設計時，在安全管理模塊中區分開不同的板塊，針對不同的用戶使用不同的群組進行區分，整個系統通過一系列群組對不同的動態頁面進行區分。安全管理模塊頁面利用DREAMWEAVER自定義的標簽DATASET和數據庫進行鏈接，同時保存不同用戶和群組的信息

2） 系統用戶模塊

系統用戶模塊包含實驗室管理員信息模塊和一般用戶信息模塊。實驗室管理員信息模塊包含了所有用戶的信息資料，具有管理所有用戶的權限以及黑名單的設置功能，黑名單中的用戶將被禁用一切功能;一般用戶信息模塊包含了個人的一切資料信息，如圖2所示。

3） 實驗管理模塊

這個模塊是開放實驗室管理信息系統的核心，其中包含實驗室信息總表、預約信息總表和實驗信息總表，實驗室管理員具有修改、添加和刪除這三個總表的權限。一般用戶只能修改、添加和刪除預約信息總表，或者具有查詢其他兩個總表的權限。

由于實驗通常在對應的實驗室里進行，因此通常的流程如下：由實驗室管理員首先將實驗室的具體信息（例如實驗室可容納最大人數和其他信息）添加進實驗室信息總表，其次將所做的實驗具體信息添加進實驗信息總表，一般用戶最后對實驗室進行預約。需要注意的是，實驗室管理員具有對所預約的實驗室和實驗進行修改和刪除的權限。在進行這兩項操作的同時，相關的數據會更新或者被刪除。

實驗室預約界面能夠顯示實驗室可容納的最大人數和已經預約的人數，如表1所示。

提前預約的時間限制為最少2天，最多6天。一般用戶在進行預約的操作時，實驗室管理信息系統會產生四類限制，這四類限制依次如下：

①實驗可使用的時間限制。通常，一個預約用戶在同一時間段只能使用一個特定的實驗室。

②實驗室使用人數的限制。如果預約人數超過了某個實驗室可容納的最大人數，則系統提示該實驗室無法預約。

③可預約的實驗數量限制。一個預約用戶在同一個星期內最多只能預約4個實驗。

④預約失信黑名單。當一個預約用戶在預約時間內未到某個實驗室超過3次，將被系統列入黑名單，并且在14天之后才能自動從黑名單解除。普通用戶在預約實驗室成功之后，才能查詢預約的信息和對預約信息進行修改或刪除的操作。實驗室管理員具有查看一切預約信息的權限，并且能夠根據實際需要對預約信息進行修改或者刪除。

以上的每一個操作步驟都對應著數據庫后臺相應的操作步驟。同時這些步驟又是透明化的，因此，極大地降低了系統用戶操作的困難程度，使得系統的使用效率大大提高。

4） 發布信息模塊

實時發布系統的消息，可以讓普通用戶了解到實驗室的最新狀況和預約的最近消息。只有實驗室管理員具有發布信息的權限，同時有對所發布的消息進行修改或刪除等操作權限。普通用戶只能訂閱消息。

5） 信息留言模塊

信息留言模塊為普通用戶提供了一個交流平臺，用戶可以在此進行技術方面的交流和系統使用的反饋意見。同時用戶可以在信息留言板下面留言，或者對其他用戶的留言發表回復。

6 基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統的特點

目前，相對于傳統的實驗室預約辦法，網上預約系統是一種全新的實驗室預約安排，它很好地解放了實驗室管理員的負擔，同時預約的主動權交還給了師生，減輕了實驗室管理員的排課任務，增強了師生的自主能動性，與傳統的實驗室預約辦法比較，基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統具有以下特點：

1） 引進了比較新的通信技術，使得實驗室的管理與新時代同步。舉個例子，系統具有群發消息的功能，出現緊急情況時，系統會迅速啟動緊急響應機制，群發消息給普通用戶，使普通用戶能夠在第一時間掌握實驗室的實時情況。

2） 引進了MIS現代化的管理觀念，將使得實驗室管理的效率得到進一步的提高，同時充分利用實驗室的潛能。

3） 使用仿真與虛擬的技術，能夠有效地降低對實驗室貴重設備可能的損壞，以及潛在的事故發生率。針對實驗室的貴重設備，系統添加了考試的功能，凡是預約實驗室貴重設備的師生，必須事先在系統上進行相關的考核，通過之后才能有使用實驗室貴重設備的資格并且預約該設備。同時，實驗室管理員可以通過調節考核難度的系數，來控制實驗室貴重設備的損耗率，同時提升實驗室貴重設備的安全運行系數。

4） 使用相關的數據庫技術添加了普通用戶互動的平臺。包括在系統上設置留言區域和技術討論區。提高教師的教學水平和學生的學習興趣。

5） 進一步完善實驗室預約平臺的誠信機制，提升普通用戶的誠信管理意識。在傳統的實驗室預約辦法中，多數辦法基本上只能通過師生是否過來實驗室做實驗室來進行判斷，且事后沒有約束力。而開放實驗室管理信息系統能夠對諸如早退、遲到、實驗中有名無實（例如玩游戲）等進行分門別類的處理，同時充分考慮實際因素，使得誠信機制的建立更加科學。

7 結論

基于.NET平臺的開放實驗室管理信息系統的建立，能夠極大地減輕了實驗室管理員的工作量，有效地降低了實驗室的管理難度，同時能夠使得廣大師生參與到實驗室的管理進程中來，靈活地解決了高校實驗室的場地、設備乃至師資不足的問題，為學生的創新能力提供了空間;有助于提升師生的誠信意識和學生的實驗技能水平，同時在實驗室管理的規范化具有較強的促進作用。

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【通聯編輯：王力】

收稿日期：2021-05-12

基金項目：廣東省高等教育學會實驗室管理專業委員會基金項目（編號：GDJ2016060）

作者簡介：董航，男，廣東廣州人，實驗師，主要研究方向為高教研究。