开放实验室预约管理系统的设计与实践

杭 莉

南京金肯职业技术学院，江苏南京 211156

1 开放实验室预约系统的开发背景

1.1 系统的开发背景

我们的传统实验室在每次开课之前都要让教务处提前安排好课程，这样麻烦而又容易出错。高校除了正常使用教室授课以外，还存在部分实验室闲置，甚至仪器设备因长期没有人使用而报废的现象，这势必造成大量的资源浪费。如何充分合理利用这些资源，让更多的老师学生使用实验室，这些都是高校实验室管理者所要考虑的一个难题。现代开放实验室不仅仅是指实验室时间、地点的开放，而且也是实验室内容形式的开放，因此在这种情况下开放实验室预约系统就应运而生。开放性实验室预约系统就是为了让南京金肯职业技术学院实验室资源得到充分合理的利用（金肯职业学院实验室内景如图1所示）。

图1 金肯职业学院实验室内景

1.2 开放实验室预约系统的简介

由于传统的实验室使用效率低下，对实验室的使用不灵活，传统实验室已经承担不了现代化的教学任务。取而代之的开放实验室应该具有以下特有的几项系统功能：

（1） 灵活多变的时间设置。实验室管理员可以根据学生和老师的空余时间去安排实验课程、时间、实验老师以及实验地点。学生可以在规定的时间段内去修满实验课程。实验项目也可以多样，包含学生必修课、选修课甚至兴趣课程，学生可以根据自己的实际情况进行合理的选择，既方便又灵活。

（2）实验室的选课预约。开放实验室预约选课系统是预约系统中较为关键的一项，在之前传统的实验室如果学生想要提前使用实验室，需要好多天甚至一个星期之前就要去联系实验室老师，然后老师再向实验室管理员申请并写上纸质的申请报告；实验室管理人员又要继续向学院领导反映情况，并征询其意见，这样一级一级地申请势必造成时间的浪费。而现在的预约系统，学生或者老师只要输入学号以及密码登陆实验室网站界面就可以选择自己选修的实验课程、时间以及地点，若想要预约实验室只需要提前5d预约就可以。

（3）开放实验室的虚拟教学。随着现代科学技术的快速发展，虚拟现实技术应用的范围越来越广，目前许多高校实验室已经具备了虚拟教学的能力。虚拟教学主要是应用于实验室教学中没有必要或者对硬件无法开设的，能够在短时间提高初学者能力的一种认知方法，不受实验条件及实验仪器设备的影响，能够完成一些复杂的实验任务，具有直观性强、成本低等特点。目前实现虚拟仿真教学的软件很多，比较常见的软件有EDA，MATLAB等（软件如图2所示）。

（4） 实验成绩查询及答疑。在开放实验室预约系统里，学生期末如果想知道实验课程的成绩，无需等待漫长的时间，更不需要去办公室询问老师成绩。当实验课程结束以后，实验室老师统计好实验成绩以后会录入到学生成绩管理系统中，在实验室管理员审核确定以后学生就可以登陆查询了，既简单又方便。对于实验中存在的一些问题，学生可以在网上通过电子邮件的形式向实验室老师进行请教，老师在空闲时可以帮助同学解决疑惑，避免了学生有问题而得不到解决的尴尬。

（5）公告和学院介绍。实验室有重要的通知都可以以公告的形式张贴在实验室系统首页上，实验室管理员可以在权限内对实验室系统公告进行更改，师生就可以清楚地看到实验室发布的各个通知。作为实验室的超级管理员可以在实验室系统的官网上面列出各个学院的开放实验室简介，也可以在权限内增加或者删除某个学院的开放实验室。

2 开放实验室预约系统的设计

2.1 系统设计目的

结合金肯学院自身的特点，本次开放实验室预约系统设计主要分为4个部分，包括实验室的主体学生和老师作为普通用户，实验室的管理者、院属单位负责人以及学校部门的负责人。每个部分都有属于自己的操作界面和功能模块，系统的管理员可以根据用户的不同给予各自不同的权限。例如，学生可以进入登陆界面进行选课，实验室管理员有选择同意或者分配实验室的权利，学院领导有根据实际情况对各个部分开设及限制权限等。

因此，网络上的实验室不仅仅是一种新型的实验室，它把学生、老师、实验室、管理员等有效地结合在一起。在这样的开放实验室里，不仅方便了学生选课、查询以及预约，老师也方便了教学，提高了上课的效率，对于学校来说，更是极大地提高了资源利用率。

2.2 功能设计

为了保证系统设计的相对简单，按照系统功能一般分为实验室管理员以及用户两个主要部分。实验室管理员在整个系统中仍然处于举足轻重的地位，负责实验室预约系统的正常进行。后台管理员有相对较多的模块，例如，班级管理模块、学期管理模块、用户管理以及各个部门管理等。相对于管理员的模块，学生普通模块相对简单，学生们只要打开网页输入自己的学号和密码登入界面，选择自己想要上的课程，在规定处进行合理的选择。如果学生或者老师希望在课程之外使用实验室，可以在系统查询实验室空闲状态并且提前2d左右进行网上预约，一旦申请预约成功，学生们只需要耐心等待实验室管理员的确认。至于校方，只需要负责审核老师、学生们预约使用情况，实验室预约系统正常情况等。

开放实验室的预约系统主要由预约初始化、实验预约、预约查询以及预约统计这四个部分组成。实验室系统功能结构框图如图3所示。

图3 实验室系统功能结构框图

预约初始化是整个系统最基础也是最重要的一部分，包含学期和班级初始化的设置，以及作为普通个人预约初始化。

实验预约主要分为个人或者集体的预约，不同的预约项目就有不同的申请方式，除此以外，实验预约还包含预约取消服务，允许用户在失误操作下进行实验预约取消。

开放实验室的预约查询包含实验室空闲状态的查询，学生或者老师可以足不出户，在网上就可以查询到是否有空闲的实验室开放。审批查询以及预约结果查询可以让用户知道自己的预约是否成功。

预约统计分为三个部分，实验室统计、校属单位的统计以及学校统计。其中，实验室统计为实验室管理人员进行操作，其余均为学校层面上的，这是预约系统中的核心和关键。各个部分职能和权利各不相同，但是相互协作，确保实验教学安全有序进行。

2.3 开放性实验预约系统的实现

由于本次开放性实验室预约系统的最直接目的是为了方便学生老师进行网上预约选课，而且使用预约系统的几乎都是金肯学院的老师和同学，因此，此次预约系统可以采用对硬件要求没有太高的Brower/Server架构。之所以采用这种技术是因为在B/S架构的客户机只需要在一个在支持HTTP协议的网络浏览器即可，像IE浏览器或者FireFox。为了可以更好地降低客户机上面软硬件的配置要求，可以让系统在Web服务器端和数据服务器上进行数据和逻辑的处理，可以大大地降低系统的运行和维护成本。

2.4 开放性预约系统的优点

开放性实验室最大的优点莫过于信息的开放，学生或者老师无论在哪里都可以在网上查询实验室的空缺使用情况、所有实验课程名称、实验地点以及实验老师等。众所周知，信息化是社会发展的一种趋势，政府部门、企业还是高校无一例外。实验室高度信息化可以减轻学校和老师的负担，减少了许多不必要的中间环节，提高了老师的教学效率。另外，每学期都有好多学生要进行实验课程，传统的实验室在上课时间、地点上都容易出现失误，造成严重的教学失误。如今，有了实验室预约系统就避免了出现这些情况，有效地管理实验秩序，实现了开放性实验室个性化管理。

2.5 系统的工作原理及开发平台

考虑到开放实验室预约系统应该具有一定的可扩展性，B/S开放实验室设计可以采用Java语言，基于J2EE工作平台。同时，为了使系统更具有复用性，可以采用三层式J2EE架构设计。通常为逻辑层、表现层以及持久层。表示层一般采用JSP和Servle技术，是用来展示数据的。应用层采用Bean/EJB技术，一般情况用If来判断，主要功能是用来处理业务逻辑的、循环等。采用JDBC，用来处理数据接口的数据层，主要作用是保存和访问数据。而在Java的三层结构里面，持久层既是数据的持久化操作。开放实验室整个预约系统工作过程如图4所示。

图4 实验室预约系统的工作过程

2.6 预约系统的权限结构

实验室虽然是开放性性质的，不过这只是针对金肯学院的老师同学们的实验课程、实验内容、实验预约等方面的开放。对于实验室预约系统的一些数据，成绩修改等权限是保密的，是不可以随便让别人知道的。整个实验室管理权限结构分为老师、学生、实验室管理员、超级管理员以及学校管理员，每个管理员的权限是不一样的（系统权限结构如图5所示）。

图5 实验室预约系统权限结构

3 开放实验室预约系统的维护与管理

在经过多人的共同努力，实验室预约系统的设计方案已经初步完成，其他的小细节也在有条不紊地进行当中。一个系统从初步设计到成功应用都需要有专门的人进行系统的管理，否则就会出现各种问题。传统的实验室管理是实验室老师或者实验室管理人员通过打电话或者去找领导进行实验室预约、实验室申请等。实验室管理人员通常都是人工记录实验室教室或者设备的使用情况，这样工作量大，操作比较繁琐，更容易出现失误。

开放实验室预约系统的管理与之前传统实验室的管理大不相同，传统实验室的管理只需要一个固定的实验室管理员即可，负责实验室课程等、地点和时间网上录入，实验室预约的网上登记，实验仪器设备使用情况的网上记录等。除此之外，在非工作日或者没有课程教学的时候，定期对实验室预约系统进行系统维护，经常更新一些实时重要的消息，删除一些过时的公告或者其它信息，这样学生进入系统的时候就可以一目了然。同时，实验室管理人员要有一定的系统安全意识，对实验室预约系统做好安全隔离，防止有不明病毒潜入或者黑客的攻击而影响正常的实验教学秩序。该系统提高开放实验室的教学水平。

最后，实验室管理人员作为整个系统中最关键的部分，一定要有责任心，公正无私，以提高学校教学质量和一切为学生服务为原则出发，确保学校实验教学健康有序的进行。

4 结语

本论文基于Web技术设计的开放实验室预约系统，结合学校的实际情况可以发现，设计开放性实验室预约系统可以很好的协调学生老师上课，预约一系列关系，极大地提高了工作效率。开放实验室预约系统的设计，改变了传统实验室管理师资力量不足、管理难度大、物理设备跟不上的局面，在一定程度上提高了开放实验室管理水平及实验室的利用效率。

在预约系统开放的条件下，学生们足不出户就可以在网上进行实验室查询、预约、成绩查询以及和老师在线答疑，这些无疑给学生们带来了极大的方便，有利于促进学生学习能力的培养和知识的创新。最后，随着现代计算机技术的迅速发展，信息高度化和无纸化教程发展是一种趋势，我校实验室应该积极迈入前列。

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