基于NET平台的开放实验室管理信息系统的设计与实现

摘要：文章主要分析目前我国高校实验室管理的现况和其中存在的主要问题，并指出设计开放实验室管理信息系统以实现预约功能的必要性，基于.NET平台，以ASP.NET为技术架构，努力建立具有预约功能的开放实验室管理信息系统，通过该系统，最大限度地使实验室管理开放与科学化，同时让实验室的各类教学设备使用效能得到最大优化，进一步提升实验室管理的效率。

关键词：ASP.NET;预约功能;实验室管理信息系统

中图分类号：TP315        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）07-0040-03

1 中国高校实验室管理的现况

近年来，随着应用于教育的技术高速发展和高校改革的不断深化，在各地普遍扩招的背景下，高校的在校学生人数急剧增加，第一，现有的实验教学由于场地与安全方面的限制，远远跟不上教育的需求，目前的主流手段采取增加授课次数，从而导致实验教学次数也随着在校学生的规模增大而增加;第二，经济高速发展的要求，对于在校学生动手能力的要求也越来越高，从而使得实验教学变得压力越来越大，工作量也随之增加。由此可见，在我国高等教育技术的发展和经济高速发展两方面因素的影响下，实验教学的问题越来越凸显。

开放型实验室的建设目前已经成为实验室研究方向的热点之一，研究人员认识到实验内容方面和实验时间的使用上都亟须进一步地开放。这就要求实验室管理员对相应的挑战做好相应的工作准备。实验室内容方面，要求实验室管理员的工作具有一定的灵活性与开创性;同时实验室时间的使用上，要求实验室管理员对实验项目的把握具有前瞻性和创新性。传统的实验室管理手段上，只要求每个学期之前就安排好了实验的内容和时间，不需要做出什么改变，缺乏变化与变通，并且针对新时代的要求也缺少适应性。而开放型实验室基于实验时间和实验内容的开放性，无法适应于传统的实验室管理方式，在实践操作中，通常会出现以下两种情形：第一，在某个实验室的开放时间内，师生进行的实验内容超过了实验室本身的最大实验承载量;第二，在某个实验室的开放时间里，却没有一个师生做实验。

为了解决以上的问题，这就需要借助一定的网络技术手段，来开发出一个与目前的实践需要相适应、具有一定效率的平台管理系统，同时也利于实验室管理员方便管理。近几年，很多高校的实验室都在研究开放型实验室的管理方式，例如电话登记、到实验室管理员处现场预约等方法，然而，这些方法都存在很大的局限性，需要专人处理并且手续较为烦琐。极端情况下，如果实验室发生停电或者病毒侵入的事件，实验室管理员很难迅速地通知到每一位预约师生。

MIS系统是目前比较被广泛接受的管理平台与手段。在这里，我们可以利用该系统的理念，结合.NET相关的技术，开发基于.NET平台的开放实验室管理信息系统。希望能借助此实验室管理信息系统对当前的实验室管理方法具有一定的促进作用，并朝着良性方向发展。归根到底，提升师生自我管理水平才是最重要的，是开放型实验室真正有效利用的最根本的基础。

2 基于.NET平台的开放实验室管理信息系统介绍

基于.NET平台的开放实验室管理信息系统的主要功能：一、依据目前安排的实验室教学设备安排进度，进行实验室相应的教学设备管理;二、对实验室进行相关技术讨论和实验室简要介绍等。安排实验进度具体指由之前的传统、学期之前就安排好的固定方式转变为较为灵活的网络预约形式;实验室设备管理流程则与传统的设备使用、采购相一致，只不过使用了网络的方式。具体的系统框架图如图1所示。

3 基于.NET平台的开放实验室管理信息系统的技术基础

以ASP.NET技术为例，它是一门功能非常强大、兼容性较强的服务器端技术，它的主要功能是根据需求来创建WEB页面，并且是动态的。这种技术的最大优点，在建立网站时能够从传统的、重复的静态页面方式解放出来，在服务器层面迅速导入ASP.NET相应动态的技术，实时处理与更新可能出现的任何问题。在ASP.NET技术中，NET Framework是用來创建WEB应用程序的灵活手段，并且是ASP.NET技术的核心技术组件。相对于目前针对服务器端而开发的一些动态网页技术，ASP.NET技术主要有以下关键突破。

1） ASP.NET技术能够兼容各类多语言下的编程方式，凡是.NET能支持的程序都能用于编写基于ASP.NET技术的网页内容，在这个实验室管理信息系统中，采用了ADQ.NET进行技术开发。

2） 在ASP.NET技术中，引入了面向服务器端对象的技术，并且发展了相应的服务器端控件，这使得ASP.NET技术开发使用人员能够通过一定的服务器端程序代码对动态网页呈现的HTML进行实时灵活的控制。

3） ASP.NET技术针对服务器端的状态能够进行自我调整，ASP.NET技术开发使用人员无须投入太多精力在维护网页设计的细节上。

ADQ.NET技术是ASP.NET技术的一种延伸，它能够处理各类应用程序的数据问题，并为数据库提供相应的建构程序接口，具有处理数据库的操作运算功能。ADQ.NET技术也包括一个连接对象，用于数据库连接的建立。

4 基于.NET平台的开放实验室管理信息系统的整体设计

根据实验室预约的实际需求，同时结合实验室管理员的实际情况，可设置成自动生成实验室预约清单，其中包括能分配给每个用户的实验室使用时间以及实验内容。同时，预约用户能够通过网络随时随地掌握实验室最新状况，同时根据自身情况与需要进行二次预约。该实验室管理信息系统还能支持预约用户的使用反馈，以及发布信息等传统网站的基本性能。结合高校实验室日常管理的实际情况，系统在管理数据方面使用了基于二维表的Access关系数据库，主要的表和表项见下：

1） 预约用户的个人信息总表。其中包括师生姓名，学号或工号，性别，使用密码，所在城市，住址，出生年月日，联系电话，是否系统管理员， 是否具有群组权限。

2） 需要预约的实验室信息总表。其中包括实验室的具体位置，预约的实验编号，所做的实验名称，预约的实验时间，实验指导老师，已經预约实验室的人数，实验室可容纳的最大人数，当前的实验状态，实验室管理员的联系方式。

3） 实验室群组信息总表。其中包括该群组的具体描述，群组的编号。

4） 预约的实验信息总表。其中包括所做实验的名称，预约实验的编号，预约的人数，预约的实验日期，实验指导老师，实验室可容纳的最大人数，当前的实验状态，实验室管理员的联系方式。

5） 预约留言的信息总表。其中包括留言标题，留言具体编号，预约留言师生姓名，留言的内容，留言的时间，是否是回复性留言，留言的点击数，回复性留言数量。

预约信息发布总表。其中包括信息发布的标题，信息发布的编号，信息发布的日期，信息发布的内容，信息发布的创作者。

5 基于.NET平台的开放实验室管理信息系统的开发模块

根据高校实验室的用户实际需求，可以将开放实验室管理信息系统分成五类模块，每个模块之间形成有机紧密的联系。其中，系统安全管理模块管理权限最高，位于其他所有四类模块之上，并且它能够限制不同的用户权限。同时，实验室管理员具有系统的一切权限，而其他用户只能使用系统的部分权限。基于.NET平台的开放实验室管理信息系统使用模块化的功能设计，有利于进一步完善模块的各部分功能，同时能够对整个系统的功能进行扩充，为新的模块预留可能的空间，增强机动性和灵活性。五类模块见下：

1） 系统安全管理模块

为了保证实验室管理信息系统的安全使用，系统安全管理模块使用了双重限制功能。首先，在动态网页上对普通用户的权限进行限制;其次，在每个具有管理权限的网页上对普通用户的权限进行设置限制。在进行双重限制的同时，也设置了数据库的更新与备份功能，从而对整个系统进行彻底的保护。

在进行具体的设计时，在安全管理模块中区分开不同的板块，针对不同的用户使用不同的群组进行区分，整个系统通过一系列群组对不同的动态页面进行区分。安全管理模块页面利用DREAMWEAVER自定义的标签DATASET和数据库进行链接，同时保存不同用户和群组的信息

2） 系统用户模块

系统用户模块包含实验室管理员信息模块和一般用户信息模块。实验室管理员信息模块包含了所有用户的信息资料，具有管理所有用户的权限以及黑名单的设置功能，黑名单中的用户将被禁用一切功能;一般用户信息模块包含了个人的一切资料信息，如图2所示。

3） 实验管理模块

这个模块是开放实验室管理信息系统的核心，其中包含实验室信息总表、预约信息总表和实验信息总表，实验室管理员具有修改、添加和删除这三个总表的权限。一般用户只能修改、添加和删除预约信息总表，或者具有查询其他两个总表的权限。

由于实验通常在对应的实验室里进行，因此通常的流程如下：由实验室管理员首先将实验室的具体信息（例如实验室可容纳最大人数和其他信息）添加进实验室信息总表，其次将所做的实验具体信息添加进实验信息总表，一般用户最后对实验室进行预约。需要注意的是，实验室管理员具有对所预约的实验室和实验进行修改和删除的权限。在进行这两项操作的同时，相关的数据会更新或者被删除。

实验室预约界面能够显示实验室可容纳的最大人数和已经预约的人数，如表1所示。

提前预约的时间限制为最少2天，最多6天。一般用户在进行预约的操作时，实验室管理信息系统会产生四类限制，这四类限制依次如下：

①实验可使用的时间限制。通常，一个预约用户在同一时间段只能使用一个特定的实验室。

②实验室使用人数的限制。如果预约人数超过了某个实验室可容纳的最大人数，则系统提示该实验室无法预约。

③可预约的实验数量限制。一个预约用户在同一个星期内最多只能预约4个实验。

④预约失信黑名单。当一个预约用户在预约时间内未到某个实验室超过3次，将被系统列入黑名单，并且在14天之后才能自动从黑名单解除。普通用户在预约实验室成功之后，才能查询预约的信息和对预约信息进行修改或删除的操作。实验室管理员具有查看一切预约信息的权限，并且能够根据实际需要对预约信息进行修改或者删除。

以上的每一个操作步骤都对应着数据库后台相应的操作步骤。同时这些步骤又是透明化的，因此，极大地降低了系统用户操作的困难程度，使得系统的使用效率大大提高。

4） 发布信息模块

实时发布系统的消息，可以让普通用户了解到实验室的最新状况和预约的最近消息。只有实验室管理员具有发布信息的权限，同时有对所发布的消息进行修改或删除等操作权限。普通用户只能订阅消息。

5） 信息留言模块

信息留言模块为普通用户提供了一个交流平台，用户可以在此进行技术方面的交流和系统使用的反馈意见。同时用户可以在信息留言板下面留言，或者对其他用户的留言发表回复。

6 基于.NET平台的开放实验室管理信息系统的特点

目前，相对于传统的实验室预约办法，网上预约系统是一种全新的实验室预约安排，它很好地解放了实验室管理员的负担，同时预约的主动权交还给了师生，减轻了实验室管理员的排课任务，增强了师生的自主能动性，与传统的实验室预约办法比较，基于.NET平台的开放实验室管理信息系统具有以下特点：

1） 引进了比较新的通信技术，使得实验室的管理与新时代同步。举个例子，系统具有群发消息的功能，出现紧急情况时，系统会迅速启动紧急响应机制，群发消息给普通用户，使普通用户能够在第一时间掌握实验室的实时情况。

2） 引进了MIS现代化的管理观念，将使得实验室管理的效率得到进一步的提高，同时充分利用实验室的潜能。

3） 使用仿真與虚拟的技术，能够有效地降低对实验室贵重设备可能的损坏，以及潜在的事故发生率。针对实验室的贵重设备，系统添加了考试的功能，凡是预约实验室贵重设备的师生，必须事先在系统上进行相关的考核，通过之后才能有使用实验室贵重设备的资格并且预约该设备。同时，实验室管理员可以通过调节考核难度的系数，来控制实验室贵重设备的损耗率，同时提升实验室贵重设备的安全运行系数。

4） 使用相关的数据库技术添加了普通用户互动的平台。包括在系统上设置留言区域和技术讨论区。提高教师的教学水平和学生的学习兴趣。

5） 进一步完善实验室预约平台的诚信机制，提升普通用户的诚信管理意识。在传统的实验室预约办法中，多数办法基本上只能通过师生是否过来实验室做实验室来进行判断，且事后没有约束力。而开放实验室管理信息系统能够对诸如早退、迟到、实验中有名无实（例如玩游戏）等进行分门别类的处理，同时充分考虑实际因素，使得诚信机制的建立更加科学。

7 结论

基于.NET平台的开放实验室管理信息系统的建立，能够极大地减轻了实验室管理员的工作量，有效地降低了实验室的管理难度，同时能够使得广大师生参与到实验室的管理进程中来，灵活地解决了高校实验室的场地、设备乃至师资不足的问题，为学生的创新能力提供了空间;有助于提升师生的诚信意识和学生的实验技能水平，同时在实验室管理的规范化具有较强的促进作用。

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【通联编辑：王力】

收稿日期：2021-05-12

基金项目：广东省高等教育学会实验室管理专业委员会基金项目（编号：GDJ2016060）

作者简介：董航，男，广东广州人，实验师，主要研究方向为高教研究。