高校公共基础实验室管理系统的设计与实现
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0073-03
The Design and Implementation of University Public Basic Laboratory Management System
LIU Song， YAN Qiong
（Experimental Teaching Center， Zhongkai University of Agriculture and Engineering ，Guangzhou 510225， China）
Abstract： According to the foundation of the laboratory teaching perform and the optimization of the laboratory information management system ， combined with the need of information management system， we designed a set of management system of public basic laboratory， using B/S structure， and using MySQL as the backend database support. The paper introduces the design and implementation of each function module of the system in detail.
Key words： JAVA WEB； B/S； Laboratory management system
1 基础实验室管理现状
高校公共基础实验室是基础实验教学的重要基地，其管理水平的高低直接关系到整个学校基础课程教学和实验建设水平的高低。近年来，随着社会对高素质应用型人才的需求日益增大，高校在学生的实验技能、综合能力培养上加大力度的同时也对基础实验室加大改革的力度，将以往小而分散的基础实验室，组合到一起，建成统一的公共基础实验平台。统一平台的建立，改变了实验室管理模式和实验教学体系，实验教学资源得到了有效的利用，提升了教学效果。但此时，实验室的管理水平没有得到同步的提升。
目前信息技术的应用深入到各行各业，传统的人工实验室管理方式已与信息化、智能化发展的趋势不相适应。基础实验室管理模式的改变，使得不同学科的基础实验室集中到一起，统一管理，致使规模大、结构综合、系统复杂的基础实验室日常管理不断产生大量的数据，由此带来的实验室管理工作也日趋复杂。
大量信息数据的处理、教学科研任务的合理安排和实验资源的有效利用成为了实验室管理工作面临的难题。网络技术和信息化的发展为难题的解决提供了很好的途径。通过软件和硬件的结合，开发一套公共基础实验室管理系统，可以使得实验室管理工作更加规范合理，促进实验资源的共享，提高实验设备的利用率，减少实验人员的管理工作量，提高工作效率。
2 公共基础实验室管理系统的特点
仲恺农业工程学院于2014年初，对实验室资源进行整合，成立了公共基础实验中心。将原属于信息科学与技术学院的计算机基础实验室，属于自动化学院的基础物理电子电工实验室，属于化学化工学院的应用化学基础实验室合并在一起隶属于公共基础实验中心。打破原有的功能单一、各自为政的管理模式，实现统一标准，统一管理的新模式，从管理体制上对实验室的管理进行了改革。因此公共基础实验室管理系统具有如下特点：
1）实验室管理标准统一，避免管理软件重复开发。公共基础实验管理系统，改变了原来基础实验室各自为政的管理方式，强调了统一标准，统一管理。将原有的只面向单个实验室的管理软件综合起来，一次开发，节约资金。
2）基础管理完善灵活。提供了实时准确的实验室资源使用情况，从而全面提高管理质量和管理效率，降低了管理成本。
3）功能齐全，实用性强。除了实验室的基础管理功能外，对日常产生的数据进行保存，并进一步的分析，为学校信息化管理和决策提供了及时、准确的数据信息。
4）模块化开发，扩展性强。采用模块化、组件化的编程思想，可灵活地进行各功能模块的加（卸）载，使系统具有一定程度的伸缩性。
3 公共基础实验管理系统介绍
公共基础实验管理系统是将计算机技术、网路技术以及数据库技术等有机地结合，实现实验室、实验仪器设备与实验耗材管理的规范化、信息化的信息管理系统。该系统能有效提高实验教学、实验室开放共享的管理水平与服务水平，还可以通过计算机技术的应用，对海量的数据进行统计和分析，为领导和决策者提供评估、实验室建设和实验教学的数据信息。其主要功能模块包括用户管理、实验室管理、实验开放管理、设备资产管理、实验耗材管理、数据与报表、信息发布等主要功能模块。从功能上，它既能够保证自身实验室数据的标准化和一致性，又能够满实验人员的日常管理需求。
4 系统的技术基础
系统采用B/S （Browser/Server）模式和JAVA WEB技术。B/S模式下，用户客户端只需要浏览器就能打开工作界面，客户端不需要做额的外软件开发，程序员只需专注于Web服务器端的应用程序开发即可，可有效减轻维护工作量，降低成本。Java Web是用Java技术来解决相关Web互联网领域的技术总和，在整个Web开发应用领域占据重要位置。当前大部分的网站设计将Java Web开发作为首选。 Java技术具有跨平台、成熟、健壮、易扩充的优势，并且在Java Web的应用上有较为成熟的框架如Struts、Spring、Hibernate等，这些框架的应用能使软件开发更加简单快捷，提高开发效率。本系统是基于MVC的Web应用程序的开发，采用了SSH（Struts+Spring+Hibernate）的集成框架，从职责上分为四层：表示层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层。采用SSH框架能使开发人员在较短的时间内搭建出结构清晰、重用性好、维护方便的 Web 应用程序。在SSH的集成框架中Struts主要负责流程控制，也就是页面转向，同时对数据进行处理操作。Hibernate主要负责数据的持久化操作，包括数据的增删查改。它直接对数据库进行操作。Spring主要有IoC控制反转、AOP面向切面编程等构成，它让程序员针对接口编程，这样在修改功能模块实现代码的时候比较方便。SSH的架构如图2所示。
5 系统总体设计
本实验室管理系统是高校公共基础实验教学平台构建与实践的一部分，是实验室管理的优化与创新。它结合我校实验室管理的实际情况和实验室开放共享的基本原则，采用计算机JAVA WEB技术来实现的一套软件管理系统。该系统下设用户管理、实验室管理、实验开放管理、设备资产管理、实验耗材管理、数据与报表、信息发布等主要功能模块。该实验管理系统的应用能有效提升实验室的管理水平，为实验教学和科学研究提供了有力保障。同时信息化的运作，减少实验室管理员的工作量，避免一些人为的失误，提高了管理的工作效率。
实验室管理主要包括了两大部分，即实验的教学管理和实验室的工作管理。这两大部分是根据多年公共基础实验室的管理工作经验总结出来的，它们相辅相成，但又互相约束。同样，通过对公共基础实验室的管理业务进行详细分析，可以将实验室的管理系统的用户分为两大类，即教师和学生。其中教师用户还可以细分为几种不同的权限，如：系统管理员、实验室管理人员、实验课教师等等。因此，根据高校公共基础实验室的管理工作模式，将本论文所实现的系统按照用户角色划分如下：
1）系统管理员：它是系统管理的最高权限拥有者，具有所有操作的权限。主要负责系统的：数据初始化、安全性的设置、其他角色权限的分配、基本功能维护、数据库的维护以及运行过程中的实时监测等等。
2）实验室管理人员：它是系统管理的次高级权限拥有者。主要可以通过本系统进行以下操作：实验项目的开设、实验课程安排和调整、实验工作量化统计以及实验室的监管、实验设备和耗材的使用计划、采购、领用等，查询实验室、教学人员、学生和设备的信息以及实时状况，还可以根据查询结果自动生成相应报表。
3）实验课教师：它是系统管理的真正使用者。主要可以通过本系统进行以下操作：仪器设备使用预定、申请实验环境准备、维修登记、耗材领用、报损等等，还可以完成课表查询、网上实验安排、日志填写、开放实验项目设置、信息交流等。
4）学生：它也是系统管理的广大使用者。主要可以通过本系统进行以下操作：实验设计、实验报告提交、网上实验项目预约、实验课表查看、实验课程预定、在线交流、信息浏览等。
数据库是管理信息系统的基础，是信息系统开发的重要组成部分。本系统后台数据库采用了源代码开放且免费的MySQL作为数据库管理系统。数据库直接关系到系统的可维护性、安全性、操作的方便性以及故障的恢复等，因此必须对数据库的结构进行合理的设计。根据实验管理的实际情况，本系统设计的数据库中主要数据表如下：实验室信息表（LabInfo）、实验人员信息表（Teacher）、实验室课程表（LabCourse）、用户信息表（UserInfo）、实验项目表（LabProject）、仪器设备表（Equipment）、低值易耗品表（Receive）、信息发布表（Information）、留言信息（Message）表等。
6 系统的七大功能模块
本论文中的公共基础实验室管理系统主要由用户管理模块、实验室管理模块、设备资产管理模块、实验开放管理模块、实验耗材管理模块、数据与报表模块、信息发布模块等七大功能模块组成。每个模块针对不同等级的用户设置不同的权限，不具有该权限的用户将不能使用部分功能选项。该系统针对设计的四种等级的用户，根据该角色权限的不同设置，将会呈现不一样的操作界面。
6.1 用户管理模块
该功能模块的主要功能是对用户信息的管理。用户信息根据用户角色的不同信息也不同，教师一般包括工号、姓名、用户名、用户密码、职务、电话、邮箱等；学生一般包括学号、姓名、用户名、用户密码、班级、电话、邮箱等。用户管理模块用来建立用户，并赋予其相应的角色，以及用户信息的增、删、改、查操作。系统将用户分为系统管理员、实验室管理员、实验教师、学生这四种主要的不同角色，他们各有各的权限，登录进入系统后的操作界面也各不相同。系统的管理员的权限最高，具有所有的操作权限，学生的权限最低，只有预约、查看和浏览的权限。
6.2 实验室管理模块
该功能模块的主要功能有：实验室工作人员的管理、实验室信息的管理、实验室使用的管理、实验室日志的管理等，让复杂繁琐、并发又不可冲突的实验室管理工作变得并发中有序，有条不紊。
实验室人员的管理包括实验室人员的一些基本信息，如实验室管理人员是否是专兼职、个人基本信息、具体负责事宜等。
实验室信息的管理包括实验室的基本信息、实验室房间数、房间面积等信息，可以通过查看实验室的信息，也可以统计所有实验室的部分信息，同时也可以逐级打开查看个别实验室的详细信息。
实验室使用的管理包括实验室的使用状态信息，提供学生预约开放实验室，设置实验室的开放时间与房间号等。
实验室日志的管理包括实验室的使用情况，设备维护记录以及统计信息等。 6.3 设备资产管理模块
该功能模块的主要功能是建立实验室仪器设备账目，对使用过程进行管理，达到优化数据的真实、有效性，降低仪器设备管理难度的目的。其中又包括了以下三个子模块：
仪器管理模块：包括实验室仪器设备的一些基本信息，例如设备编号、名称、型号、规格、生产厂家、出厂日期、存放地点、价格、现有状态、所属管理人等信息。
仪器变动管理模块：包括仪器设备变更的申请、审批和管理功能，以及仪器的批量验收、变更、报修、维修、报失及报废等信息的管理。
数据信息服务模块：包括仪器设备相关信息的多种查询方式，仪器设备数据的统计，数据报表的自动生成及其打印服务。
6.4 实验开放管理模块
该模块可以分为两种形式的开放，一是实验项目的开放，二是实验室的开放。
1）实验项目的开放
实验项目开放是指为高校专业教师上实验课提供功能完备的实验项目开放管理功能和提供预约实验项目的功能。
开放实验项目申请管理可以从开放的实验项目中进行选择和修改操作。选择设置中，可对实验项目的开放时间、实验地点、实验人数进行设置；修改则是对原有项目进行修改然后再进行开放。
实验项目预约管理是系统提供给实验老师开放实验预约申请和学生登录系统后预约自己的实验项目两种方式，实验项目可以规定实验的时间、地点、人数等。
2）实验室开放
实验室在满足正常的实验教学后，可将实验室设置在某一时间段内进行开放，学生可以进行上网申请，也可以根据学生自己的学习进展以及个人爱好自主选择相关的实验申请，让实验室在条件允许的范围内使实验资源得到充分的利用。其中在实验室的预约操作中，实验教师和学生都可进行预约和取消预约操作，从而选择实验项目或自定义项目预约开放实验室。
6.5 实验耗材管理模块
该功能模块的主要功能是实现对耗材申请预算、接收、验货、存储、领用、统计等业务流程及实验室耗材采购登记与报账管理，对库存及经费进行统计查询，还可以实现账目查询与打印功能。
6.6 数据与报表模块
数据是信息系统运行的基础，是系统操作的对象，它包括学校信息数据、各院系信息数据、各专业信息数据、各个课程信息数据、全体教师、班级和学生等的信息数据等。该功能模块的主要功能是提供以上所有数据的批量导入以及增删、修改和查询功能，并且与教务系统获取的数据保持同步。系统对运行数据可进行统计与分析，生成各种统计报表，如实验室情况统计表、实验管理人员结构分析表、实验室资产统计表、实验耗材使用情况统计表等，相关统计报表可作为学校和部门科学决策的依据。
6.7 信息发布模块
该功能模块的主要功能是实验室管理部门用来管理实验室等的日常工作，如全校实验新闻、实验动态、公告以及实验室使用状况等。
7 结束语
在高校对基础实验室进行改革，建立起公共基础实验教学平台的情况下，开发出公共基础实验室管理系统，利用现有实验教学资源，为提高基础实验教学质量和管理水平，使教学资源的利用达到最大化。同时营造出一个开放共享、服务优良、高效便捷的实验教学环境，促进高校实验室的信息化、规范化管理，使整个实验室所涉及的信息，从管理上实现规范化和一致性。管理系统的应用提高了实验室管理工作效率，对高校实验室网络化管理有着促进意义，一定程度上降低了管理成本，也为学校信息化管理和决策提供了及时、准确的信息。本系统作为“仲恺农业工程学院教学质量工程”建设项目的一个重要部分，已获广东省高等教育教学改革项目立项，项目编号为：GDJG20141159。
