高校實驗室信息化管理系統(tǒng)設(shè)計

引言

實驗室是高校教學(xué)科研、科研成果轉(zhuǎn)換、學(xué)科建設(shè)和復(fù)合型人才培養(yǎng)的重要場所，實驗技術(shù)建設(shè)直接影響教學(xué)效果、畢業(yè)生質(zhì)量和高校的科研水平和能力。而目前高校的實驗管理運行體制采用以人工管理為主的方法，工作效率低下，往往耗費了很多人力、物力、財力卻達(dá)不到滿意的效果，在實驗各環(huán)節(jié)的動態(tài)集中式管理上，目前基本還是一個空白。因此，利用網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、現(xiàn)代化的技術(shù)使實驗室教學(xué)、管理工作更加規(guī)范和科學(xué)，已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。

1高校的實驗室信息化管理

實驗室信息化管理系統(tǒng)(Laboratory Information Management System，LIMS)是指通過計算機網(wǎng)絡(luò)，采用科學(xué)的實驗室管理理念和數(shù)據(jù)庫技術(shù)對實驗室的各種信息進(jìn)行全面管理的計算機軟、硬件系統(tǒng)。實驗室信息化管理系統(tǒng)的建立,可以最大發(fā)揮實驗室的應(yīng)有功效，提高其整體發(fā)展水平。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以實現(xiàn)資源管理的科學(xué)化和教學(xué)過程的規(guī)范化，可進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)體系、教學(xué)模式、教學(xué)方法的改革，加速教育手段現(xiàn)代化的進(jìn)程。

2實驗室信息化管理系統(tǒng)的主要功能模塊

本文的高校實驗室信息管理系統(tǒng)開發(fā)主要基于ASP.NET框架，采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計要求具有良好的開放性和擴(kuò)展性。采用B/S模式和“用戶層-應(yīng)用層-數(shù)據(jù)層”3層架構(gòu)模式，使用方便，操作簡單，零客戶端維護(hù)。由于基于SQLServer數(shù)據(jù)庫開發(fā)，因而要求通用性強，網(wǎng)絡(luò)共享能力強且信息交流快捷。設(shè)計采用融合了計算機網(wǎng)絡(luò)、中間件和組件技術(shù)的B/S軟件架構(gòu)體系，并以WindowsServer2003為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，同時采用C#語言和ASP.NET技術(shù)來完成開發(fā)，而以MicrosoftSQLServer2005為后臺數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQLServer2005EnterpriseEdition，集成開發(fā)環(huán)境則使用DreamWeaver進(jìn)行頁面布局。圖1所示是本實驗室信息化管理系統(tǒng)的整體設(shè)計框圖。

2.1教學(xué)管理模塊

教學(xué)管理模塊是整個實驗室信息管理系統(tǒng)的核心。目的在于方便教師和學(xué)生利用實驗資源，方便教學(xué)和自主學(xué)習(xí)，同時便于教學(xué)管理人員對教學(xué)效果進(jìn)行跟蹤和測評。該模塊包括規(guī)章制度子模塊、教學(xué)大綱子模塊、實驗設(shè)備子模塊、實驗安排子模塊、預(yù)約系統(tǒng)子模塊、教學(xué)實訓(xùn)子模塊和產(chǎn)學(xué)研子模塊等7個子功能模塊。其中實驗設(shè)備子模塊（實驗設(shè)備資產(chǎn)、使用、維護(hù)、借調(diào)等）具有信息錄入、信息修改、信息查詢、信息統(tǒng)計、報表打印等功能；實驗安排子模塊可對本學(xué)期各專業(yè)學(xué)生的人數(shù)、課時和實驗課程情況進(jìn)行合理安排,并對各專業(yè)、班級的實驗教學(xué)時間、實驗室、協(xié)調(diào)軟件、硬件資源進(jìn)行協(xié)調(diào)，解決各課程之間使用軟件和硬件資源的矛盾,實現(xiàn)軟件和硬件資源的合理利用，提高實驗室設(shè)備的使用效率;教學(xué)實訓(xùn)子模塊幫助教師提前發(fā)布實驗課、發(fā)布實驗學(xué)習(xí)資源、布置實驗項目。學(xué)生提交實驗報告后，教師可靈活掌握時間對學(xué)生實驗報告進(jìn)行批閱。教學(xué)管理模塊中各子模塊的功能結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2.2教學(xué)資源模塊

教學(xué)資源模塊主要有課程資源和學(xué)習(xí)支持服務(wù)兩大功能,包括實驗指導(dǎo)書、多媒體課件、實驗教學(xué)錄像、網(wǎng)絡(luò)課程、課程案例、試題庫和項目案例庫等。目的是利用現(xiàn)有的資源和已開發(fā)的數(shù)字化課程資源（如虛擬實驗室、網(wǎng)絡(luò)課程案例、網(wǎng)絡(luò)課件、網(wǎng)絡(luò)課程和專業(yè)資源庫等）來共享平臺發(fā)布。教學(xué)資源模塊框圖如圖3所示。

圖3  教學(xué)資源管理模塊框圖

2.3經(jīng)驗交流模塊

經(jīng)驗交流模塊包括教師和學(xué)生的優(yōu)秀教學(xué)成果、科研成果和產(chǎn)學(xué)研成果（或作品）等，目的是有效引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為師生之間構(gòu)建一個良好的學(xué)術(shù)交流平臺。

2.4開放實驗管理模塊

開放實驗管理模塊用于管理實驗室開課信息表、實驗申請表、實驗審批表和開放實驗人時數(shù)統(tǒng)計表。合理安排實驗教學(xué)任務(wù)和開放時間，為學(xué)生走進(jìn)實驗室創(chuàng)造更多機會，使實驗室資源能夠充分合理的利用。

2.5系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊包括管理員口令管理、管理員權(quán)限管理、修改實驗信息、系統(tǒng)維護(hù)、文件服務(wù)器、郵件服務(wù)器等。它可完成對重要歷史數(shù)據(jù)備份和還原功能，主要用于設(shè)置系統(tǒng)自動備份，防止數(shù)據(jù)丟失。

3實驗室信息管理系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題

3.1合用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計

合用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計是實驗室信息管理系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。主要包括DBMS運行的操作系統(tǒng)平臺；其次是并發(fā)控制能力，并發(fā)控制的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從保證檢索結(jié)果一致性的方法、數(shù)據(jù)鎖的粒度（數(shù)據(jù)鎖的控制范圍、表、頁、元組等）、數(shù)據(jù)鎖的升級管理功能、死鎖的檢測和解決方法等幾方面加以考慮；另外，還包括構(gòu)造數(shù)據(jù)庫的難易程度、數(shù)據(jù)完整性約束、容錯能力、支持漢字處理能力等。

3.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的連接問題

數(shù)據(jù)庫連接問題主要是考慮系統(tǒng)的安全性、系統(tǒng)速度、進(jìn)程同步、網(wǎng)絡(luò)延遲等因素。通常包括保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，合理冗余數(shù)數(shù)據(jù)，合理選擇數(shù)據(jù)的類型，數(shù)據(jù)規(guī)范化，進(jìn)程同步,保證數(shù)據(jù)能夠被正確使用等。

3.3公共類設(shè)計和處理層設(shè)計

實驗室信息管理系統(tǒng)設(shè)計的其余關(guān)鍵點還包括公共類設(shè)計和用戶交互處理層的設(shè)計。其中公共類設(shè)計有Web.Config文件配置和數(shù)據(jù)庫操作類的編寫；用戶交互處理層的設(shè)計與實現(xiàn)則包括用戶交互處理層的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)管理后臺和前臺的實現(xiàn)等。

4結(jié)語

通過高校實驗室信息管理系統(tǒng)，可以更加完善實驗教學(xué)的諸環(huán)節(jié)，達(dá)到檢驗數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化共享和無紙化辦公的目的,提高工作效率，降低運行成本，提供實時的動態(tài)信息，為教與學(xué)提供良好的發(fā)展平臺。高校實驗室信息化建設(shè)是校園數(shù)字化建設(shè)的重要組成部分，也是提高實驗、實訓(xùn)的教學(xué)質(zhì)量,優(yōu)化資源配置和提升管理水平的有效途徑和手段。綜合利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建集網(wǎng)絡(luò)平臺、硬件平臺和軟件平臺于一體的高度自動化、立體化、開放化的教學(xué)和管理體系，能夠更好地服務(wù)于高校的教學(xué)與管理。

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