实验室信息管理系统自主开发探究

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【摘要】为实现学院实验室信息管理的数字化、科学化、规范化和精细化，开发了一个基于互联网的实验室信息管理系统。系统建立了涵盖实验室规模、实验模块、基础设施、研究项目、教学安排以及实验室人员等信息的实验室电子档案，以及一个带有导航功能的实验室信息查询系统，并可以实现对实验室的在线预定审批。实验室信息的状态随时更新、随时可查，提高了实验室管理的时效性，有利于实验室资源的充分利用。

【关键词】实验室管理；互联网+；模糊查询；线上业务

受世界范围内“互联网+”教育模式的影响，我国出现了以慕课、微课、在线辅导、在线解题等为代表的“互联网+”教育资源[1]，以及众多基于互联网的课堂管理工具，传统教育正在向互联网与教育的深度融合发展[2]。其中实验室建设是实践教学环节的重要支撑[3-4]，然而，国内高校的实验室系统与互联网的融合不足。即使有部分高校通过独立设计开发或购买现有产品的方式实现了实验室信息化管理[5-12]，但是受限于自主研发能力和实验室建设经费，仍然存在大量高校实验室系统其运行过程管理基于传统手工，信息化程度不高。对此，面向学院内部分散的、基于传统媒介的实验室信息管理，开发了一个低成本、易复现、功能精简、经济实用的基于互联网的实验室信息管理系统。

1开发环境

实验室信息管理系统基于Linux操作系统，运行于tomcat服务器。采用eclipse作为开发工具，用Java、JavaScript、sql作为网页的开发语言，采用MySQL数据库，并且用JDBC（JavaDataBaseConnectivity）api，即Java数据库连接程序接口来操作数据库。JDBC原理图如图1所示。

2功能模块

实验室信息管理系统包括实验室信息查询和实验室在线预定审批两个主要功能模块，以及登陆、下载等辅助功能模块，如图2所示。系统采用权限管理模式，设访客、管理员两种角色。访客仅具备查询基础信息、实验室预定和文件下载权限。管理员除具备访客权限外，还具备查询管理信息、实验室开放、实验室预定申请审批、公告和更新数据库内容（信息录入）的权限。

2.1信息查询

如图2所示，实验室信息查询功能模块包括信息录入、公告、基础信息查询和管理信息查询四个模块。一方面建立了面向学院实验室的电子档案；另一方面提供了实验室电子信息的查询途径。

2.1.1信息录入管理员具备建立、更新和维护系统数据库的权限。信息录入的方式有两种：一是通过网页对话框逐条逐项录入；二是通过Excel模板批量导入。管理员需要维护的数据主要分为管理信息和基础信息。管理信息主要指传统基于纸质媒介的实验室过程记录信息，包括日志、上课记录、开放记录、安全记录等。基础信息涵盖实验室规模、实验模块、基础设施、研究项目、教学安排以及实验室人员等信息。

2.1.2公告公告是一种特殊的实验室基础信息，由管理员，所有用户登录系统首页可见。

2.1.3基础信息查询基础信息查询具备简单导航功能，检索对话框提供关键字检索字段选择，可选字段包括学科、实验室名称、实验室代码、实验模块等，且可扩充。默认为不选，则可检索所有字段，从而根据关键字匹配显示相关实验室基础信息。检索结果页面默认逐条排序分页显示以下项目：实验室名称、实验模块、容纳人数、地点和联系电话，并提供教学安排、管理信息的链接。显示项目可通过后台增加或减少，亦可开放权限由用户自选。

2.1.4管理信息查询通过基础信息查询检索结果页面提供的管理信息链接可跳转至对应实验室的管理信息记录页阅读、填写或修改记录。该链接对访客不可用。可根据管理需求，扩展统计报表功能，提供日志完成率、上课记录完成率、开放记录完成率、安全记录完成率、月统计、年统计等。

2.2预订审批

管理员可根据网页导航开放某个实验室的某个时段，所有用户可对该时段该实验室提出预订申请。开放时段可以是数天、某天数节课，或者数天某节课。通过基础信息查询检索结果页面提供的教学安排链接可跳转至对应实验室的课表页，亦可通过首页实验室预订导航直接选择实验室进入。页面显示某实验室的基本信息和课表信息，点击某时段的预订链接则可跳转至实验室预订申请界面。页面中有课程信息的时段表示已经被预订，空白时段表示暂未开放，均不可预订。由管理员审批用户提交的预订申请，用户通过首页我的预订导航可以看到申请是否成功。

2.3辅助功能

除了信息查询和预订审批两大核心功能外，系统还支持用户注册/登录、密码修改和文件下载功能。用户可以在下载界面获取实验室相关资料，如实验室操作视频、实验报告模板等。

3数据库设计

设计结构相同的多个表来管理用户在不同的操作模式下对同一种类型数据的操作，用户每一次对数据库的查询或者修改操作不止单一对一个表进行操作，通过后台程序设计，将一个操作变成对数据库的多个操作，可以不用改动数据库而将功能多元化，方便后期持续开发和管理。系统涉及的主要数据表分述如下。

3.1信息检索表

将所有的实验室基本信息、已经预定或者上一时段的实验室预定集信息集合于一个表上，通过条件查询或者模糊查询的方式反馈到网页上，不同的身份查询到的结果不同。

3.2实验室基本信息表

实验室基本信息表的个数和学校实验室个数相同，存储着实验室的基本信息，例如实验室代码、实验室管理员、联系电话、地点等。

3.3其他表的设计

实验室管理信息表用于存储实验室的过程管理记录，不同权限的用户查询到的表的内容不同。用户信息表用于储存用户身份信息，用户账号密码信息等。临时表temp用于存储临时信息。

4算法设计

实验室信息管理系统的主要算法分述如下。

4.1登录流程

进入登录页面后，用户填写的登录信息传至后台。后台首先判断用户名密码是否正确：如正确，则继续判断身份是否与用户名账号匹配；如匹配，则登录成功。

4.2实验室信息查询流程

进入信息查询页面后，输入信息直接查询或选择条件查询，系统后台判断是否为条件查询：若有条件查询则检索总表中对应列的信息，进行信息比对，并根据信息匹配结果返回数据；若无条件查询，则检索数据库总表所有信息，进行信息比对，并根据信息匹配结果返回数据。若返回数据为空，则检索结果页面显示为空；若不为空，则处理返回数据并显示于检索结果页面。若信息查询对话框内容为空，点击查询，则返回总表所有信息。

4.3实验室预定申请流程

进入预定页面后，用户选择实验室查询该实验室对应的课表信息。查询请求传至后台，后台在数据库中进行查询：若查询结果为空，则返回空；若查询到数据，则返回该数据，经前台处理后显示课程信息。课程信息分为有课和无课两种状态———若有课，则显示具体课程信息；若无课，则生成预定申请界面的链接，用户点击链接即进入预定申请界面。用户在实验室预定申请界面填写信息并提交，经后台处理后提交到数据库temp表，等待审核。

4.4实验室预定审批流程

实验室预定审批流程首先检查Temp表是否存在信息：若无信息，则返回为空；若存在信息，则返回信息并显示。若某条信息的审核状态一栏为“不通过”，则将该条信息放到审核不通过页面；若该栏为空，则显示于待审核页面。管理员审核某条信息后交由后台处理，审核通过则放到对应的实验室表和总表；不通过则继续放到Temp表，此时该条信息的审核状态一栏变更为“不通过”，流程转至实验室预定申请提交人处理。

5结语

基于互联网的实验室信息管理系统搭建于学校的服务器上，用户和管理员可接入学校的局域网或者通过vpn的方式访问，访问安全性可以得到保障。系统设计上将前端和后端分离，后台程序只用于数据处理，前台程序用于数据展示，可以保证更好的人机交互体验。系统主要基于Linux系统，可以大幅节约软硬件成本。系统对硬件要求不高，普通服务器即可满足需求。相较于其他开发语言，JAVA更适合有大规模并发的情况，且JAVA开发的网页更易于维护。系统的搭建为实现学院实验室信息管理的数字化、科学化、规范化和精细化提供了基础保障，加深了学院实验室系统与互联网的融合，提高了实验室管理的时效性，有利于实验室资源的充分利用，为全院师生带来了极大的便利。

作者：李媛 郑开元 石琴 罗金武 单位：成都工业学院智能制造学院