大学物理实验预约系统的设计与实现

梅孝安 苏卡林 周菊林 李 蓓 周华林 曾业战

（湖南理工学院物理与电子学院，湖南 岳阳 414000）

大学物理实验预约系统的设计与实现

梅孝安 苏卡林 周菊林 李 蓓 周华林 曾业战

（湖南理工学院物理与电子学院，湖南 岳阳 414000）

文章介绍了湖南理工学院大学物理实验室大学物理实验网上预约系统的实现基础、数据库设计、安全性设计、界面设计等，实现了大学物理实验课程教学的网络化和智能化，取得了较好的效果。

物理实验；信息平台；ASP.NET；SQL2005

湖南理工学院每年的大学物理实验课程教学工作量都非常大，2011年此门课程的教学工作量就超过了10万人时数。传统的教学组织方式是实验室老师手工排课，由于涉及的实验指导老师多，学生人数多，专业多，所以实验课表的安排非常复杂与困难，且容易出错。传统的手工安排课表方式不能让学生根据自己的兴趣特长来选择实验项目，从而限制了学生个性的发展。为此，实施了网络预约开放式实验教学这一新的教学模式，能吸引学生主动参与实践活动，培养学生对提出问题、研究问题、解决问题的兴趣，培养学生的思索能力、辨析能力和探索求知精神，发展学生的个性和潜质，激发学生的创造力，达到提高学生实践能力和创新素质的目的。为此设计与开发了一套大学物理实验预约选课系统，针对原有手工管理效率低下，缺乏安全性、可控性等缺点，以校园网为依托，采用科学、高效的教学管理方式，使大学物理实验教学比原来更加方便快捷，并取得了较好的效果。

（一）系统实现基础

系统工作在B/S模式下，实际上是一种3层模型，包括前台用户窗口、后台数据库和中间应用程序。用户窗口围绕网站主页展开，主页设计采取自顶向下的规则，逐级分解各功能链接点的子功能。系统开发平台为 Microsoft Windows 2003 server + SP3 + IIS 6.0 + IE 8.0； Microsoft SQL Server 2005 Enterprise Edition ；Microsoft .NET Framework SDK4.0+ MDAC 2.7。系统开发工具为 Macromedia Dreamweaver MX；Microsoft SQL Server 2005 Enterprise Edition；Microsoft Visual Studio.NET Enterprise Architect 2008。服务器端要求运行于安装了IIS服务器组件的Windows 2000 Server及以上版本的Windows平台。为了提供对.NET应用和ASP.NET数据库通信的支持，系统还必须下载安装Microsoft .NET Framework（.NET框架）和Microsoft Data Access Components (MDAC)2.7。同时还应当安装7.0版本以上的Microsoft SQL Server数据库系统提供后台的数据库服务。系统对客户机基本没有要求，凡是安装有 Web浏览器并能对校园网进行访问的计算机都可以作为客户端使用。系统体系结构图如图1所示。

图1 系统结构图

（二）数据库设计

数据库是管理信息系统的核心，一个良好的数据库结构既具有数据冗余少、操作处理过程简单等特点，同时也应具有信息查找比较容易、系统开销低等特点。系统选择了 SQL Server 2005作为系统的后台数据库。系统将大量数据库操作都要用到的数据库连接字写入ASP.NET提供的web.config配置文件中进行统一的调用管理。当数据库的路径名称等发生改变时，无需进入每个页面进行相应字段的代码更改，只需对web.config中的连接字进行修改，即可完成全部页面相应数据的修改，从而减少了系统变更的代码编写量。本系统数据库的名称为HNIST_CPLAB_PECDB，根据系统的各个功能模块的需要，在数据库中建立了若干张表，下面列出一些主要表的相关信息：实验基本信息表 [ExperInfo],记录实验的基本信息（实验号、实验项目、实验组号、实验房间号、已预约人数、最大预约数）；学生预约信息表 [SbookingInfo]，记录学生的实验预约信息（实验组号、实验时间、已预约人数、最大预约数等）； 学生登录信息表 [SregInfo],记录学生的相关信息（学号、姓名、登录密码）。

（三）安全性设计

系统是一个基于 Web网络的开放式系统，可以被校园网中甚至因特网中的任何一台计算机访问，同时又包含了一些比较敏感的数据，不允许随意地被更改或删除，因此维护站点的安全性就显得尤为重要。ASP.NET提供了多种强大的身份验证机制，考虑到系统运行的实际情况，系统采用了基于表单的身份验证方式，建立在cookie的基础上，当用户登录到ASP.NET应用程序上时，ASP.NET会发出一个用于身份验证的cookie，在以后的Web请求中，该cookie会在服务器和客户机之间来回传送，用于验证用户请求的合法性。系统根目录中放置一个名为web.config的XML文件，就可以实现对文件夹中的所有页面的保护。该文件中的相关内容如下：

＜authentication mode="Forms"＞

＜forms name=".booking" loginUrl="login.aspx"

protection="All" timeout="60" /＞

＜deny users="?" /＞

＜/authorization＞

当客户端请求该文件夹中的页面时，web.config文件会对收到的请求进行验证，如果请求中包含所需的cookie文件，则可顺利提供响应；如果请求中不含有所需的验证信息，则ASP.NET会强行将页面定位到login.aspx文件要求用户进行验证，通过后在客户端系统的临时文件夹中生成登录的cookie供以后的请求使用。当客户端退出系统或关闭对应的浏览器窗口时，该cookie将从客户机系统中自动删除，以保护系统的安全。另外，用户不能直接访问数据层，必须通过应用层才能得到所需的数据，确保了数据库的安全。

（四）系统功能及界面设计

系统主要由三部分组成：学生系统模块、教师系统模块、系统管理员模块。系统的功能结构图如图2所示。

图2 系统功能图

学生登录系统后，可以实现预约选课、修改个人信息、上传实验报告、查询实验成绩、教学评估和师生交流等功能；教师登录系统后，可以实验课表查询、批阅实验报告和师生交流等功能；管理员登录后，可以实现学期信息配置、实验课表设置、教学评估、成绩管理和实验课程资源管理等功能。一个优秀的系统必然是一个构思巧妙的系统，它应当能够在后台为用户处理大量的事务并提供简单、明晰的操作界面。系统的开发力求做到使用户承担最少的工作量，从而使对系统的操作成为一件轻松简单的事情。系统在操作界面上大量采用下拉式菜单，不管是学生、教师，还是管理员，登录系统后，所有的操作基本上只需采用鼠标点击即可，所有的操作都是一种所见即所得的方式，大大提高了用户的操作性和效率。

系统的设计、开发与实施依托于湖南理工学院大学物理实验室的建设，受到了湖南省高等学校示范实验室建设项目和湖南省教育厅教学改革项目的资助（项目编号2009257）。本系统从 2007年开始筹划，经过一年多的设计与开发，在2008年正式实施，3年来运行情况非常好，极大优化了学校大学物理实验教学。系统能实现实验预约选课、网上批阅实验报告、实验教学评估、实验教学资源管理和师生在线答疑等功能，满足了学生进行实验预约、老师进行管理等各个方面的需求，具有网络化、智能化、高性能、低维护、界面友好、操作简单、功能强大、管理方便、平台优秀等一系列的优点，能够完全按照开发设计的初衷，稳定、安全、快速地运行于校园网之上，后来扩充到了 Internet，实现了 Internet网上的任意计算机都能进行大学物理实验信息的查询、打印，进行实验预约操作，访问相关信息。

[1] 贾德良,刘捷,张安定,等.基于校园网实验室在线预约系统的设计与实现[J].现代计算机,2009(6).

[2] 李娟,胡再国,刘石丹,等.物理实验预约系统[J].实验科学与技术,2009(1).

TP393

A

1008-1151(2011)06-0154-01

2011-04-13

湖南省教育厅教改项目（2009257）

梅孝安（1973- ），男，湖南理工学院物理与电子学院副教授，从事功能材料及物理实验教学管理研究。