实验室安全与环保信息化系统研究与实现

2013-05-03琚生根

实验技术与管理 2013年4期

陈润，琚生根，周刚，师维

（四川大学计算机学院，四川成都 610065）

实验室是高等学校教学科研的重要基地，只有做好实验室的安全与环保工作才能保证教学和科学研究的顺利开展，保障师生员工的人身安全，保护国家财产免受损失。有调查表明：在实验室安全事故中，人为因素比例高达88%［1］。因此，“预防为主，教育先行”，实验室安全环保知识的宣传、教育和培训工作应该成为职能部门的工作重点。但是，近年来随着高校办学规模和招生数量的不断扩大，对实验室资源的开放、共享性要求更高，进入高校各类实验室的人员呈现数量多、流动性大、成分复杂、知识层次不齐的特点［2］。同时，传统的安全教育培训也存在着方式落后、教育资源单一等缺点［3－5］。因此，建立实验室安全和环保宣传、教育培训、考评信息系统对改变传统工作方式，提高工作效率，减少安全事故的发生，提升学校实验室综合实力有着极其重要的意义。

1 高校实验室安全与环保宣传、教育培训、考评现状

目前有些高校开设了实验室安全环保选修课程［6］，不是必修课程。由于各专业需求不一致，课程开设重复，广大研究生、实验管理人员、实验指导教师、科研人员和外单位人员并未纳入教育培训体系。其中，研究生作为校内科研性实验室的使用主体，一直以来都缺乏相应的安全和环保知识的教育和培训，而校内的科研实验室分布散，使用人员复杂，管理体制相对松散，具有很大的安全隐患。所以对研究生的教育培训，以及相应的准入机制的建立迫在眉睫。实验室管理人员、实验指导教师和相应的科研人员，作为实验室的管理者和指导者，他们的安全环保意识，正确规范的管理和操作技能以及应急处理能力，都将直接影响学校的安全与环保的管理水平［7－11］。

本文研究和实现了一个实验室安全和环保宣传、教育培训、考评信息化系统，将研究生和实验室管理人员包括实验指导教师和相关科研人员纳入教育培训体系。学生和其他相关人员通过该平台能自主地进行安全与环保知识的学习和测试，能方便地获得各种相关的资源，学校管理者也能通过该平台对于学生和相关人员进行考评，并以此作为准入条件。

2 系统设计

2.1 系统框架

该系统的前端应用系统和后台管理系统均采用B／S结构。与传统的C／S结构相比，B／S结构具有较高的可维护性和灵活性。在B／S结构中，用户界面完全通过WWW浏览器实现一部分逻辑在浏览器端实现，主要事务逻辑在服务器端。软件架构上采用3层结构体系：用户界面层、业务逻辑层和数据访问层。其中用户界面层负责用户界面的显示工作，完成界面与最终用户交互的功能，它通过统一的接口向业务层发送请求，在应用程序中体现为扩展名是.aspx的页面文件；中间层为业务逻辑层，负责封装业务逻辑和规则，在应用程序中被封装为.Net组件，它按自己的逻辑规则将用户界面层的请求处理之后进行数据库操作，然后将数据库返回的数据封装成类的形式返回给用户界面层；数据访问层负责对原始数据（数据库、XML文件、文本文件、二进制文件等）的操作，这种体系结构可重用性好、性能可调整、易于管理和维护，能为实验室安全和环保宣传、教育培训和考评信息化系统的实现提供良好的平台。

2.2 功能模块

系统的业务逻辑层按功能和业务流程进行了划分，形成多个子模块，这些子模块之间的交互以及与客户层和数据库之间的交互应尽量保持相对独立性。考虑到系统的安全性和适用性，模块的处理采用RBAC模型，即基于角色的访问控制机制。根据系统的功能和未来的使用的情况，将不同的用户划分为系统管理员、平台资源管理员、平台用户管理员，准入考评管理员、学生、实验室相关人员这6个角色，每个角色对应不同的权限，具有不同的功能模块。

2.2.1 系统管理模块

该模块主要完成整个平台的权限的设置和修改，以及一些系统后台的维护功能。系统管理员可以创建各种角色，设置不同角色能够访问的功能模块。可以创建用户，并为用户分配不同的角色。其功能模块图如图1所示。

2.2.2 平台资源管理模块

该模块主要完成平台共享资源包括教育培训素材、考评自测题库的建立，管理和维护以及相关信息的发布，其功能模块包括：相关信息发布、教育培训素材管理和考评自测题库管理模块。

图1 系统管理功能模块图

2.2.3 前台用户管理模块

该模块主要管理和维护平台的前台使用者的信息。可以批量地导入学生或者实验人员的信息，配置登录的账号和初始密码，分配相应的角色。

2.2.4 准入考评管理模块

该模块主要管理通过平台进行网上准入考试的相关事务。包括创建和管理试卷、组织和管理考试、管理考试成绩和确定准入资格。准入考评管理功能模块包括：试卷参数设置，试卷设置和管理、考试设置和管理、考试成绩管理和准入资格确定。

2.2.5 学生使用功能模块

该模块主要面向学生。学生通过平台可以修改密码、自主学习实验室安全与环保的相关知识、自我测试，通过平台参加准入资格的在线考试，并能即刻查询出考试的成绩。学生使用功能模块包括：修改密码、自学、自测、在线考试和成绩查询。

2.2.6 实验室相关人员使用功能模块

该功能模块和学生使用功能模块类似，这里不再赘述。

以上六大功能模块中，前4个模块属于后台管理，后2个模块属于前台应用。

2.3 题库设计

系统题库设计的合理与否关系到整个系统运行的实用性和高效性，因此应在设计之初尽量考虑周全，应从题型的考试类型、专业方向、难易程度和使用学生年级和专业、相关人员的等级和所从事的专业方向等来加以考虑。本系统考虑到所涉及的实验室安全与环保的知识点的构成情况，将题目的类型设置为单选、多选和判断3种。难易程度上分为：科普级，适用与全校所有学生；专业基础级，适用于某一专业方向的本科生；专业级，适用于某一专业高要求的本科生或某一学科方向的研究生。专业方向根据高校的实际应用情况分为防火安全、生物医学、化学危险品等11个方向［12］。

题库参数的细化使生成的试卷能满足本系统各种受众的不同要求，具有随机性、科学性和合理性，提高了系统的适应性和可扩展性。因为系统采用了随机出题的方式，所以在系统的运行之初需要先完善题库，要保证题目的数量较大，而且各个不同难易度和专业方向的题目，3个不同题型的题目所占的比例要配置合理，这样才能保证随机组卷出的试卷的质量。