基于Spring Boot实验室管理系统设计与实现

胡惠娟，马 菂

（九江职业大学，江西 九江 332000）

随着互联网的飞速发展，信息技术已经是高职院校教学、科研和管理中不可缺少的。教育部等六部门关于印发 《现代职业教育体系建设规划（2014-2020年）》的通知中明确指出“将工学结合贯穿职业教育教学全过程，学生从入学开始就接受相应的动手和实践课程”和“加强实验、实训、实习和研究性学习环节”[1]。由此可见实验实训教学环节是高职教育中重要的组成部分，实验室是人才培养的重要载体和基地。传统的实验室管理采用手工纸质管理模式，在实验室的申请和使用管理、耗材的申请和管理、器材的借出归还管理等方面已经不能适应现在的需要，降低了实验室管理效率，制约了实验室管理。

本文提出了一个采用Spring Boot框架的基于B/S（浏览器/服务器模式）架构的实验室管理系统。下面从系统开发技术、系统分析、总体设计、功能结构设计四方面进行项目说明。

1 系统开发技术

Spring Boot框架是由Pivotal团队提供，是为了能够帮助使用Spring框架的开发者快速高效地构建一个基于Spring框架以及Spring生态体系的应用解决方案[2]，采用“约定大于配置”的思想[3]，采用免XML文件配置模式，简单性使得Java开发人员能够快速、易用和使用的基础性的框架。

本系统是基于Spring Boot框架，采用简洁、层次感的RESTful设计风格实现的前后端分离的管理系统，在开发过程中开发人员无需关注底层逻辑的实现，只需处理业务应用层实现。

在Web应用开发中，选用轻量级web框架——Spring MVC，它使用IoC将控制逻辑和业务对象实现了完全的分开[4]，是一个教科书式的典型MVC构架；使用Spring Security支持大量地依赖于Servlet过滤器为应用系统提供安全访问控制解决方案。在持久层方面，采用Spring Data Jpa技术简化应用程序的数据访问层的开发。视图层采用Thymeleaf页面模板引擎，浏览器直接渲染、前端和后端并行开发方式，它是一个种非常便捷地创建和维护模版的方式，适合用于渲染MVC模式中的视图层界面[5]。

2 系统分析

系统主要涉及到教师、实验室人员、实验室主管、系统管理员四种用户。下面对教师、实验室人员、实验室主管三个关键用户业务分析进行详细说明。

(1)教师主要是需要该系统满足在实验室教学过程中常用的查询和申请功能。教师在系统中查看个人的课表信息，并且根据在特殊情况下提出申请实验实训室使用申请；在实验实训室完成使用后，需要在平台上提交实验室使用情况登记，有助于实验室教学管理；教师在教学过程中如需使用实验室相关其他器材，需要先在系统平台提交申请，通过审批后，在相关实验室人员中借/还相关的器材；在实验中需要使用实验消耗品（下面简称耗材），需要先在平台提出申请，通过审核后，在相关的实验室人员中领取耗材。教师用例图如图1所示。

图1 教师用例图

(2)该系统为实验室人员对实验室相关器材和耗材管理进行查询、申请和确认业务。实验室人员在系统中可以查看所管辖的实验室使用情况，监督和督促教师在上课期间对实验实训室的安全、卫生等多方面的管理；实验室人员对新购买的器材和耗材进行入库操作，并且可以查看现有库存器材和耗材情况；当教师借用器材的申请通过审核后，相关实验室人员确认器材的借出和归还信息；当教师申请领取相关耗材审核通过后，相关实验室人员对耗材的领取信息进行确认；当实验室人员对实验室器材进行检查和核实后，对需要报废和报修的器材进行申请，待主管确认后进行相关业务。实验室人员用例图如图2所示。

(3)该系统为实验室主管对实验室相关申请进行确认、系统基本信息维护业务。主管在系统中查询实验室使用登记情况，并且审核教师提出的教室使用申请；主管在系统中审核教师提出的器材借出和还入、耗材领用申请；主管在系统中审核实验室人员提出的器材报修、报废申请；主管在系统中查看器材、耗材库存情况；主管可以对系统中班级信息、课程信息和实验室信息进行维护的业务。实验室主管用例图如图3所示。

图2 实验室人员用例图

图3 实验室主管用例图

3 系统总体设计

3.1 系统业务流程

通过咨询、项目调查、分析等方法获取实验室管理系统的用户需求，为了详细的说明系统需求，对实验室管理相关业务流程进行分析。实验室器材和耗材模块是实验室管理系统业务中处理业务数据量大、操作人员较多、管理内容较复杂的业务之一，器材借/还详细业务流程图如图4所示。

3.2 数据库设计

根据项目需求分析，实验室管理系统主要有教师、耗材、器材、教室、学期等多个实体。系统涉及的主要表有教师表（teacher_info）、课程表（timetable_info）、实验室情况登记表（lab_registration）、耗材表（consumable_info）、耗材入库表（consumable_storage）、器材表 （equipment_info）、器材库存表（equipment_repertory）等多张表，主要的关系图如图5所示。

图4 器材借/还业务流程图

图5 数据库主要关系图

4 功能结构设计

实验室管理系统采用Spring Boot框架技术实现B/S模式（浏览器/服务器模式），根据前期的系统功能分析和数据库分析，实验室管理系统整体分为：基础信息模块、实验室模块、耗材模块、器材模块和系统管理模块，系统主要任务是实现实验室信息、器材和耗材出/入库、数据库基本信息的维护和操作。系统操作人员为：教师、实验室人员、实验室主管和系统管理员。详细的功能结构如图6所示。

图6 实验室管理系统结构图

3 结束语

本文针对目前高职院校实验室管理的实际情况，设计并实现的基于主流框架 （Spring boot）的B/S高职院校实验室管理系统，该系统充分考虑教师、实验室人员、主管之间的信息交流，做好业务需求分析和设计，使得各成员间通过网络实现实验室共同使用、共同管理工作，提高实验室使用中申请、登记和反馈的效率，方便相关人员进行统筹管理。