齊心

（湖北汽車工業(yè)學院電氣與信息工程學院，湖北十堰442002）

0 系統(tǒng)開發(fā)背景

實驗教學是把科學實驗引進教學領域內的一個教學過程，它能使學生更好地鞏固和加深對理論知識的理解，增強學生理論聯(lián)系實際的能力，提高學生的科學素養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)、觀察、分析、研究、解決相關實際問題的能力。實驗教學在高等教育中占有極其重要的地位，是教育教學改革的重要組成部分。

隨著計算機網絡技術的發(fā)展，網絡已經成為人們發(fā)布、獲取信息的重要方式，在人們的工作和生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，在網絡上為用戶提供方便快速的服務、實現(xiàn)學生和教師的溝通和交流，并為用戶提供方便的軟件系統(tǒng)是一種必然趨勢。

湖北汽車工業(yè)學院計算機工程與軟件實驗中心主要承擔全校公共計算機基礎課的實踐教學以及計算機科學與技術專業(yè)、軟件工程專業(yè)、電氣自動化專業(yè)、信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)和電子信息工程專業(yè)共計28 門課程的172個實驗項目的實驗教學任務，并承擔課程設計、畢業(yè)設計和教學科研等實驗內容。目前，計算機工程與軟件實驗中心下設嵌入式系統(tǒng)實驗室、微機硬件基礎實驗室、計算機網絡實驗室、軟件基礎實驗室和軟件設計實驗室，如何合理規(guī)劃、管理實驗室教學資源和實驗教學內容，對推動實驗室的建設和發(fā)展具有深遠的意義。因此，建立實驗室教學管理系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)教學管理的規(guī)范化、流程化和信息化，提高教學質量、管理水平和服務水平，為實驗室的全面開放和資源利用提供有力保障[1-5]。

1 系統(tǒng)設計與分析

1.1 系統(tǒng)功能模塊設計

實驗室教學管理系統(tǒng)，包括前臺頁面信息顯示和后臺頁面信息維護兩大部分。根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，對系統(tǒng)功能進行歸類劃分，設計出系統(tǒng)的功能模塊圖，如圖1所示。

圖1 實驗室教學管理系統(tǒng)功能模塊

1.2 系統(tǒng)流程

前臺應用主要實現(xiàn)了實驗室教學管理系統(tǒng)中各種信息的查看和搜索功能。前臺用戶操作流程如圖2所示。

圖2 前臺用戶操作流程圖

后臺應用主要實現(xiàn)了實驗室教學管理系統(tǒng)中各項功能設置，包括網站系統(tǒng)管理、欄目內容管理、用戶管理和系統(tǒng)安全管理四大模塊。后臺管理員操作流程圖如圖3所示。

圖3 后臺管理員操作流程圖

1.3 數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)運行的基礎，為了便于以后系統(tǒng)開發(fā)、維護和擴展，在數(shù)據(jù)庫的設計開發(fā)過程中嚴格按照數(shù)據(jù)庫規(guī)范設計的要求：

1）規(guī)范數(shù)據(jù)庫應用結構

將數(shù)據(jù)庫和程序系統(tǒng)統(tǒng)一進行整體描述，展示數(shù)據(jù)庫與應用程序模塊間的關系；根據(jù)處理特點，將數(shù)據(jù)表和程序模塊進行分類如下：業(yè)務數(shù)據(jù)表，記錄數(shù)據(jù)發(fā)生、處理的過程和結果；基本編碼表，描述業(yè)務實體的基本信息和編碼；輔助編碼表，描述屬性的列表值；系統(tǒng)信息表，統(tǒng)計信息數(shù)據(jù)。

2）規(guī)范數(shù)據(jù)庫命名

在數(shù)據(jù)庫設計中，應對數(shù)據(jù)庫對象的命名做到見名知意，包括表、視圖、存儲過程等。

1.4 系統(tǒng)開發(fā)平臺和技術

為了提高系統(tǒng)程序的可重用性、可維護性、可擴展性，優(yōu)化整個系統(tǒng)的設計模式，提高軟件的運行效率，管理系統(tǒng)采用B/S 架構，利用PHP+MySQL+Jquery+AJAX技術整合開發(fā)，利用各種技術強大的功能性和可擴展性更好地解決了實驗室管理中存在的各種問題。本系統(tǒng)前后臺頁面采用PHP 服務器端腳本語言進行開發(fā)，后臺采用MySQL 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理，前、后臺頁面中運用了Jquery+AJAX技術，增強了用戶使用體驗。B/S結構（Browser/Server，瀏覽器/服務器模式），是WEB興起后的一種網絡結構模式，WEB 瀏覽器是客戶端最主要的應用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用。Jquery是一個優(yōu)秀的Javascript 框架，它是輕量級的js 庫可以方便地為網站提供AJAX 交互。AJAX是異步JavaScript及XML（Asynchronous JavaScript And XML），AJAX在瀏覽器與Web 服務器之間使用異步數(shù)據(jù)傳輸（HTTP 請求），使用Javascript向服務器提出請求并處理響應而不阻塞用戶，它的核心對象是XMLHTTPRequest，通過AJAX技術的引入，JavaScript可在不重載頁面的情況下與Web 服務器交換數(shù)據(jù)，這樣就可使網頁從服務器請求少量的信息，而不是整個頁面，節(jié)約了服務器資源[6-12]。

2 系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)總體功能需求分析，將整個管理系統(tǒng)劃分為不同的功能模塊。整個頁面設計采用HTML+CSS 現(xiàn)代網頁設計和布局方式，頁面腳本語言采用PHP+Jquery+AJAX技術整合開發(fā)，系統(tǒng)按照不同功能在MySQL 數(shù)據(jù)庫中將實體劃分為表進行設計，系統(tǒng)首頁面顯示效果如圖4所示。由于篇幅限制，下面對系統(tǒng)主要功能模塊的實現(xiàn)進行詳細說明。

2.1 用戶管理模塊

該功能模塊實現(xiàn)管理系統(tǒng)用戶信息的管理。包括學生注冊用戶、教師和管理員3種角色。注冊用戶通過實名注冊后，可以在前臺頁面中進行信息的查看，同時對所關注的內容進行評論和留言；如果是以游客身份進入前臺頁面，則只能進行信息的查看，沒有評論和瀏覽的權限。教師角色由系統(tǒng)管理員進行添加，添加后可以在后臺管理頁面中進行新聞、文章、課表、實驗課程信息和實驗項目信息內容進行管理，同時在前臺頁面中對學生評論和留言進行回復。管理員角色可以進行站點信息的設置、用戶管理以及教師所擁有的所有權限。

2.2 新聞模塊和文章模塊實現(xiàn)

實驗室新聞和教學課程文章的查看和管理功能，是本系統(tǒng)核心功能之一，教師和管理員可以通過后臺管理界面按照類別添加各種信息內容，對于MySQL 數(shù)據(jù)庫中大文本數(shù)據(jù)類型(text類型)，管理系統(tǒng)提供了類似word的文本編輯器(kindeditor)，可以對文章內容進行排版編輯，同時，管理系統(tǒng)配有文件上傳組件和圖片批量上傳功能，方便圖片新聞和文章的管理，增強了用戶體驗，美化了大文本內容的顯示效果。新聞模塊主要實現(xiàn)代碼如下：

2.3 實驗課程信息模塊實現(xiàn)

實驗課程信息的查看和管理功能，也是本系統(tǒng)核心功能之一。學生和教師可以通過系統(tǒng)首頁面查看實驗室所開設的所有實驗課程基本信息，同時通過展開課程信息標題，可以查看該課程下所開設的所有實驗項目基本信息，通過點擊實驗課程和實驗項目標題則可以進入相關內容的詳細信息查看，實驗課程信息顯示如圖4所示。

圖4 實驗課程信息顯示模塊

在該模塊中利用了Jquery技術實現(xiàn)了實驗課程信息和實驗項目信息的級聯(lián)顯示效果，同時利用AJAX技術實現(xiàn)了課程信息內容分頁顯示效果，按照用戶需求顯示信息內容。首頁面中課程信息模塊默認顯示10條課程信息記錄，當課程信息較多時，可以分頁進行顯示，按照以往頁面訪問方式，當用戶請求指定頁數(shù)的課程信息內容時，勢必要向服務器發(fā)送一次請求，服務器返回包含指定頁數(shù)課程信息的整個首頁面，然后客戶端更新整個首頁面，用戶必須在此次請求中處于等待狀態(tài)，如果網速較快可能感覺不出等待延時，而當網速較慢時，用戶則需花費幾秒的等待時間，使用戶感覺到厭煩。而采用了AJAX技術后，用戶發(fā)送一次請求，服務器只需返回指定頁數(shù)的課程信息內容，然后客戶端只用更新課程信息模塊中的部分信息內容，而首頁面整體無需更新，用戶在等待過程中還可以瀏覽首頁面其他信息內容，增強了用戶體驗。

圖5 后臺實驗課程信息顯示模塊

在后臺實驗課程信息管理模塊中，同樣采用Jquery+AJAX技術實現(xiàn)實驗課程信息和實驗項目信息的維護，實驗項目管理采用級聯(lián)結構可以方便管理實驗課程和實驗項目之間的隸屬關系。實驗課程大綱和實驗項目內容的維護，系統(tǒng)同樣提供了類似word的文本編輯器，可以對大文本內容進行排版編輯，同時提供實驗大綱和實驗指導書的上傳管理功能。該模塊頁面后臺顯示效果如圖5所示。

2.4 安全管理模塊

數(shù)據(jù)庫管理員通過后臺頁面登錄管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)庫的管理操作，管理員密碼通過2次加密以密文的方式保存在數(shù)據(jù)庫中，即使密碼泄露，其他人看到的也是加密后的數(shù)據(jù)庫，無法直接破譯密碼，確保數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的后臺安全性。

數(shù)據(jù)庫管理模塊是系統(tǒng)的安全中心，數(shù)據(jù)庫在使用過程中難免會出現(xiàn)各種各樣的問題導致數(shù)據(jù)的丟失，這對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來說是致命的。如何有效的保護數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所面臨的關鍵問題。本系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫的備份和還原操作，能夠將數(shù)據(jù)庫結構和數(shù)據(jù)備份至本地硬盤，在數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時，能夠恢復到最近備份的時間點，確保數(shù)據(jù)的正確性。同時，系統(tǒng)還提供了數(shù)據(jù)庫操作的一些實用工具，能夠查看在后臺頁面中查看數(shù)據(jù)庫中表的結構、修復和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫表結構、執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作的SQL 語句等，大大增強了管理系統(tǒng)的實用性和高效性。

文件和圖片上傳是本系統(tǒng)經常用到的功能之一，在系統(tǒng)長期使用過程中，難免會出現(xiàn)上傳文件和圖片資源已經失效，無需再保留的情況。如果通過純手工刪除無效的資源，勢必會增加管理員的工作量，而且極易出現(xiàn)資源刪除錯誤的情況。針對這個問題，系統(tǒng)開發(fā)了上傳文件管理功能，提供了清理未使用文件的功能，所有上傳文件和圖片都會在數(shù)據(jù)庫中記錄，當某個資源不再使用時，可以通過該功能刪除無效的資源，確保系統(tǒng)中上傳數(shù)據(jù)的正確性。

3 結語

基于B/S模式的實驗教學管理系統(tǒng)，采用PHP+MySQL+JQuery+AJAX技術相結合的模塊化設計方法，有效實現(xiàn)了實踐教學資源的實時性和開放性，該系統(tǒng)已投入正常教學管理中使用，推動了實驗室管理的可持續(xù)性發(fā)展，極大提高了工作效率和管理水平，促進了實踐教學的規(guī)范化和網絡化建設。

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