鄭偉平, 薛冬濤, 楊鎮(zhèn)雄, 郭純燕

(華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 廣州 510631)

基于ITIL的開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭偉平, 薛冬濤, 楊鎮(zhèn)雄, 郭純燕

(華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 廣州 510631)

針對開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的難題，引入ITIL管理模型設(shè)計(jì)出一套標(biāo)準(zhǔn)化的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理流程，并使用輕量級JavaEE技術(shù)開發(fā)了開放型實(shí)驗(yàn)室教學(xué)輔助系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成率，同時(shí)還能降低實(shí)驗(yàn)室的開放服務(wù)成本。

開放實(shí)驗(yàn)；ITIL；流程設(shè)計(jì)；輔助系統(tǒng)

高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要場所。近年來，國內(nèi)高等學(xué)校在不斷探索、改革和實(shí)踐的過程中，逐漸認(rèn)識到建設(shè)開放型實(shí)驗(yàn)室的重要性。各高校在整合已有資源的基礎(chǔ)上，投入了大量的人力物力建設(shè)開放型實(shí)驗(yàn)室，目前已取得了一定的成效。但是，開放型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也面臨著一系列的問題。其中，開放型實(shí)驗(yàn)室對實(shí)驗(yàn)時(shí)空的突破給實(shí)驗(yàn)室管理、人員安排、教學(xué)輔導(dǎo)等帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如值班人員安排、設(shè)備儀器管理、實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)等，其中實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)問題直接影響到開放型實(shí)驗(yàn)室的開放效果。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間的開放，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中無法得到相應(yīng)專業(yè)教師的輔導(dǎo)，遇到問題或有疑問通常不能及時(shí)解決，導(dǎo)致實(shí)際實(shí)驗(yàn)效果不佳。因此，如何創(chuàng)新性地解決開放型實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理模式是當(dāng)前的研究焦點(diǎn)，具有重要的理論和實(shí)際意義。下面，筆者將ITIL管理模型應(yīng)用到開放型實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出符合ITIL規(guī)范的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔導(dǎo)流程，以此為需求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套開放型實(shí)驗(yàn)室教學(xué)輔助系統(tǒng)，旨在促進(jìn)開放型實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理的規(guī)范化。

1 系統(tǒng)核心管理流程

信息技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)庫(IT Infrastructure Library，ITIL)是英國政府中央計(jì)算機(jī)與電信管理中心(CCTA)于1980年開發(fā)的一套IT服務(wù)管理標(biāo)準(zhǔn)庫[1]。

ITIL給出了IT管理的基本框架，其核心思想是IT管理流程化、標(biāo)準(zhǔn)化和服務(wù)化。ITIL的核心模塊是服務(wù)管理，該模塊包括了10個(gè)流程和1項(xiàng)管理職能，這些流程和職能可歸結(jié)為2大流程組，即服務(wù)提供流程組和服務(wù)支持流程組[2]。其中，服務(wù)支持流程組歸納了與IT管理相關(guān)的一項(xiàng)管理職能及5個(gè)運(yùn)營級流程，即事件管理、問題管理、配置管理、變更管理和發(fā)布管理。

2 基于ITIL的開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助流程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)是開放型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的難點(diǎn)。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為中心，模式相對固定，可操作性強(qiáng)，因而將ITIL服務(wù)管理模式引入開放型實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，通過ITIL最佳實(shí)踐對教學(xué)輔導(dǎo)的流程進(jìn)行規(guī)范，改善開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)室開放服務(wù)成本。

結(jié)合目前高等學(xué)校開放實(shí)驗(yàn)室的一般人員配置情況，定義了4種流程相關(guān)角色，即服務(wù)人員、專職人員、專家及學(xué)生。服務(wù)人員指實(shí)驗(yàn)室值班人員，通常為研究生或高年級本科生。專職人員指實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，一般為實(shí)驗(yàn)室主任或責(zé)任教授，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理協(xié)調(diào)工作。專家一般為任課教師，或相關(guān)研究方向的研究生。學(xué)生指開放實(shí)驗(yàn)服務(wù)對象。結(jié)合教學(xué)輔導(dǎo)的實(shí)際需求，將IT服務(wù)支持流程應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)場景，設(shè)計(jì)了開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔導(dǎo)流程，包括服務(wù)臺、事件管理、問題管理、變更管理、配置管理以及發(fā)布管理。下面對部分核心流程進(jìn)行介紹。

1)事件管理 事件管理流程如下：①實(shí)驗(yàn)中學(xué)生遇到問題無法完成實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果與期望有偏差，可通過服務(wù)臺或直接與服務(wù)人員聯(lián)系；②服務(wù)人員視情況決定是否將該情況記錄為事件，并檢索該系統(tǒng)的知識庫、問題庫，幫助學(xué)生解決問題。如果事件得到解決，則流程結(jié)束；否則，進(jìn)入事件管理流程；③服務(wù)人員對事件具體信息進(jìn)行記錄，并提交給相應(yīng)的專家解決；④專家收到事件處理任務(wù)后，對事件進(jìn)行分析和診斷，結(jié)合自身專業(yè)知識給出解決該事件的應(yīng)急措施，并在該系統(tǒng)中記錄并提交。如果事件解決方案需要引發(fā)教學(xué)信息或設(shè)備信息的變更，專家便需要發(fā)起變更并進(jìn)入變更流程；⑤專家提交應(yīng)急措施后，服務(wù)臺負(fù)責(zé)檢查并通知相關(guān)的學(xué)生，并跟蹤了解事件是否已得到解決。如果事件得不到解決，需將事件重新分配處理。筆者將影響實(shí)驗(yàn)正常開展的各種情況定義為事件。在實(shí)際使用中，事件的記錄工作量大，較繁瑣，需要相關(guān)服務(wù)人員、學(xué)生和教師的積極配合，結(jié)合實(shí)際情況有時(shí)可采用事后補(bǔ)充登記的辦法。

2)問題管理 問題管理流程如下：①專職人員(或?qū)＜?對系統(tǒng)中記錄的大量事件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致和引發(fā)事件的深層根源，將其提取并抽象為問題，記錄后交由相應(yīng)的專家尋求解決方案。②專家收到處理任務(wù)后，進(jìn)行分析、調(diào)查和診斷，得到問題的解決方案并在系統(tǒng)中添加提交該方案。③專職人員負(fù)責(zé)檢驗(yàn)問題解決方案的有效性，如果有效，專職人員組織人員實(shí)施解決方案；否則，將問題重新分配處理；同時(shí)，結(jié)合問題的代表性和解決方案的價(jià)值，必要時(shí)提取和錄入相關(guān)知識點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、研究拓展等信息到知識庫中。實(shí)施時(shí)如果需要引發(fā)教學(xué)信息或設(shè)備信息的變更，則進(jìn)入變更管理流程。

3)變更管理 變更管理流程如下：①專家(或?qū)Ｂ毴藛T)可從事件或問題發(fā)起變更請求，對變更信息進(jìn)行有效的記錄。②按照變更的標(biāo)準(zhǔn)流程對變更進(jìn)行構(gòu)建和測試。③在變更測試通過之后，對變更進(jìn)行發(fā)布，進(jìn)入發(fā)布管理流程。在發(fā)布成功并終止后，系統(tǒng)自動(dòng)終止變更，變更終止后系統(tǒng)自動(dòng)終止引發(fā)變更的問題或事件。④根據(jù)變更對實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息和實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息的影響，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息和實(shí)驗(yàn)設(shè)備添加新的配置信息版本。

4)發(fā)布管理 發(fā)布管理流程如下：①專家(或?qū)Ｂ毴藛T)根據(jù)變更構(gòu)建發(fā)布，并對發(fā)布信息進(jìn)行有效記錄。②專家(或?qū)Ｂ毴藛T)組織人員對變更進(jìn)行發(fā)布。③專家(或?qū)Ｂ毴藛T)進(jìn)行發(fā)布驗(yàn)收。④在發(fā)布驗(yàn)收成功后，終止發(fā)布，系統(tǒng)將自動(dòng)終止變更。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1)系統(tǒng)框架與功能設(shè)計(jì) 通過對系統(tǒng)需求和相關(guān)技術(shù)的分析，采用JavaEE體系架構(gòu)[3]來構(gòu)建該開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Struts2+Spring+Hibernate + Compass + Lucene 的框架體系，使系統(tǒng)的耦合性盡可能降到最低。系統(tǒng)采用MVC設(shè)計(jì)模式，將系統(tǒng)分為視圖層、控制層(包括過濾層和控制層)和模型層(包括業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層和資源層)。其中Struts2用于控制層的請求轉(zhuǎn)發(fā)和視圖控制,Spring主要用于實(shí)現(xiàn)依賴注入和事務(wù)控制,而Hibernate、Compass和Lucene用于數(shù)據(jù)訪問層，其中Hibernate用于與數(shù)據(jù)庫的交互，Compass和Lucene[4]用于索引庫的構(gòu)建和訪問。系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

該系統(tǒng)包括12個(gè)功能模塊，如事件管理、問題管理、變更管理、配置管理等，具體介紹如下：

①用戶管理功能。該模塊提供用戶注冊、修改密碼、啟用/禁用等功能。該系統(tǒng)將用戶共分為5類，即系統(tǒng)管理員、專職人員、專家、服務(wù)人員以及學(xué)生。

②角色管理功能。該模塊為專職人員、專家、服務(wù)人員及學(xué)生4類用戶提供了4種默認(rèn)角色，同時(shí)也可以自定義角色。

③權(quán)限管理功能。該模塊實(shí)現(xiàn)了基于角色的權(quán)限管理功能，可為用戶分配角色權(quán)限。

④服務(wù)臺功能。服務(wù)臺是實(shí)驗(yàn)室管理人員的工作桌面，也是學(xué)生的幫助臺。該模塊提供任務(wù)列表、事件提醒、常用知識、服務(wù)跟蹤及統(tǒng)計(jì)分析等功能。

⑤事件管理功能。該模塊提供實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場信息、失敗/異常/疑問等實(shí)驗(yàn)相關(guān)情況、處理解決方案等的記錄、修改、瀏覽等維護(hù)功能。此外，還提供事件分配、事件審核、事件升級、事件關(guān)閉、發(fā)起變更等功能。

圖1 系統(tǒng)體系構(gòu)架圖

⑥問題管理功能。該模塊提供問題記錄、修改、刪除、查詢、瀏覽、提取知識，以及問題分派、問題驗(yàn)收、問題分析、解決方案維護(hù)、發(fā)起變更等功能。

⑦變更管理功能。該模塊提供變更的新增、修改、刪除、查詢等功能；以及變更構(gòu)建、測試、發(fā)布、終止等功能。

⑧發(fā)布管理功能。該模塊提供發(fā)布的新增、修改、刪除、查詢等功能；以及發(fā)布執(zhí)行、發(fā)布驗(yàn)收和發(fā)布終止等生命周期相關(guān)功能。同時(shí)還提供發(fā)布計(jì)劃、發(fā)布公告等平臺管理功能。

⑨配置管理功能。該系統(tǒng)配置信息包括傳統(tǒng)的IT設(shè)備配置信息和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目配置信息。該模塊提供配置添加、修改、刪除、查找以及版本維護(hù)等功能。

⑩知識管理功能。該模塊提供知識的新增、修改、刪除、查找、歸類、評價(jià)等功能。

圖2 事件與實(shí)體之間的關(guān)系

2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 事件是該系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)，與之密切關(guān)聯(lián)的實(shí)體有配置項(xiàng)、關(guān)鍵字、應(yīng)急措施、回退原因、問題、附件等。事件與上述實(shí)體之間的關(guān)系如圖2所示。

3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ①表現(xiàn)層實(shí)現(xiàn)。結(jié)合JavaBean技術(shù)對顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，使用Struts2標(biāo)簽等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的獲取與展示。系統(tǒng)通過Frameset、SiteMesh、CSS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)前端頁面展示：頁面構(gòu)架采用Frameset技術(shù)，由多個(gè)獨(dú)立的頁面組成；應(yīng)用SiteMesh組件實(shí)現(xiàn)頁面動(dòng)態(tài)內(nèi)容與靜態(tài)裝飾外觀的分離，展示特定業(yè)務(wù)內(nèi)容；采用CSS+Div技術(shù)實(shí)現(xiàn)頁面排版，可達(dá)到美觀、清晰的效果；使用subModal組件實(shí)現(xiàn)窗口彈出功能，使用簡便且美觀統(tǒng)一；使用Prototype(JavaScript包)實(shí)現(xiàn)表單數(shù)據(jù)校驗(yàn)，規(guī)范客戶端的數(shù)據(jù)輸入。

②控制層實(shí)現(xiàn)。采用MVC框架，在控制層以Struts2的控制器為核心，結(jié)合Servlet 2.3的Filter技術(shù)和SiteMesh框架，對用戶請求進(jìn)行過濾→轉(zhuǎn)發(fā)→裝飾。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了緩存控制、字符編碼、用戶登錄、權(quán)限控制以及SiteMesh等過濾器：緩存控制過濾器控制發(fā)送給客戶端的頁面是否要在客戶端的瀏覽器進(jìn)行緩存；字符編碼過濾器將請求中的字符編碼統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為UTF-8編碼；用戶登錄過濾器檢查用戶是否已登錄，如果沒有登錄，則將用戶導(dǎo)向登錄頁面；權(quán)限控制過濾器根據(jù)用戶類別及其角色權(quán)限，判別其是否有權(quán)訪問所請求的資源；SiteMesh過濾器通過配置文件定義裝飾器頁面和需要被裝飾和不需要裝飾的頁面。

③業(yè)務(wù)層實(shí)現(xiàn)。以事件管理為例，系統(tǒng)中AccidentAction類用于處理事件管理中客戶請求、視圖資源的轉(zhuǎn)發(fā)。系統(tǒng)使用Annotation來標(biāo)注AccidentAction類，將其交由Spring框架進(jìn)行管理，同時(shí)為AccidentAction類中所需要的業(yè)務(wù)邏輯接口配置依賴，讓Spring自動(dòng)為某個(gè)屬性注入Bean實(shí)例。部分關(guān)鍵代碼如下：

@Component(“accidentAction”)

@Scope(“prototype”)

public class AccidentAction extends BasicAction {

//業(yè)務(wù)模型

private Accident accident;

//業(yè)務(wù)邏輯處理接口

private AccidentService accidentService;

//配置依賴

@Resource

public void setAccidentService(AccidentService accidentService) {

this.accidentService = accidentService;

}

……

}

④數(shù)據(jù)訪問層實(shí)現(xiàn)。以事件管理為例，在數(shù)據(jù)訪問層中，通過AccidentDao接口向業(yè)務(wù)邏輯層提供相關(guān)數(shù)據(jù)訪問方法。該層 AccidentDaoImpl類實(shí)現(xiàn)了AccidentDao接口，并提供數(shù)據(jù)訪問操作的具體實(shí)現(xiàn)。AccidentDaoImpl類繼承自BasicDaoSupport類，該類繼承自HibernateDaoSupport類[5]并對一些數(shù)據(jù)訪問操作進(jìn)行封裝，提供了更為方便的數(shù)據(jù)訪問操作。

4 結(jié) 語

針對開放型實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)管理問題，將ITIL服務(wù)支持流程應(yīng)用到開放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，將教學(xué)輔導(dǎo)流程規(guī)范化，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)在筆者所在單位試運(yùn)行半年多，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)工程、網(wǎng)絡(luò)安全等課程實(shí)驗(yàn)提供支持服務(wù)，目前積累事件超過300個(gè)。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)有效提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的完成率，可幫助任課教師改善教學(xué)質(zhì)量；系統(tǒng)的事件實(shí)例、問題庫和知識庫也為服務(wù)人員提供了豐富的培訓(xùn)資料。

[1]皮之軍，李建海，于敏，等.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2010,27(5): 27-29.

[2]Janvan B. Foundations of IT Service Management: based on ITIL[M]. Holland: Van Haren Publishing, 2005.

[3]朱亞曉. 基于ITIL的高校Eservice研究[D]. 上海：復(fù)旦大學(xué), 2006.

[4]李剛. 輕量級JavaEE企業(yè)應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社, 2011.

[5]羅剛. 解密搜索引擎技術(shù)實(shí)戰(zhàn)：Lucene & Java [M].北京：電子工業(yè)出版社, 2011.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.040

TP391

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16731409(2012)11N12304