杭 莉

南京金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 211156

1 開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的開發(fā)背景

1.1 系統(tǒng)的開發(fā)背景

我們的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室在每次開課之前都要讓教務(wù)處提前安排好課程，這樣麻煩而又容易出錯(cuò)。高校除了正常使用教室授課以外，還存在部分實(shí)驗(yàn)室閑置，甚至儀器設(shè)備因長(zhǎng)期沒(méi)有人使用而報(bào)廢的現(xiàn)象，這勢(shì)必造成大量的資源浪費(fèi)。如何充分合理利用這些資源，讓更多的老師學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)室，這些都是高校實(shí)驗(yàn)室管理者所要考慮的一個(gè)難題?，F(xiàn)代開放實(shí)驗(yàn)室不僅僅是指實(shí)驗(yàn)室時(shí)間、地點(diǎn)的開放，而且也是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容形式的開放，因此在這種情況下開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。開放性實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)就是為了讓南京金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室資源得到充分合理的利用（金肯職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)景如圖1所示）。

圖1 金肯職業(yè)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)景

1.2 開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室使用效率低下，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的使用不靈活，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)承擔(dān)不了現(xiàn)代化的教學(xué)任務(wù)。取而代之的開放實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該具有以下特有的幾項(xiàng)系統(tǒng)功能：

（1） 靈活多變的時(shí)間設(shè)置。實(shí)驗(yàn)室管理員可以根據(jù)學(xué)生和老師的空余時(shí)間去安排實(shí)驗(yàn)課程、時(shí)間、實(shí)驗(yàn)老師以及實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)。學(xué)生可以在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)去修滿實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也可以多樣，包含學(xué)生必修課、選修課甚至興趣課程，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇，既方便又靈活。

（2）實(shí)驗(yàn)室的選課預(yù)約。開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約選課系統(tǒng)是預(yù)約系統(tǒng)中較為關(guān)鍵的一項(xiàng)，在之前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室如果學(xué)生想要提前使用實(shí)驗(yàn)室，需要好多天甚至一個(gè)星期之前就要去聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室老師，然后老師再向?qū)嶒?yàn)室管理員申請(qǐng)并寫上紙質(zhì)的申請(qǐng)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)室管理人員又要繼續(xù)向?qū)W院領(lǐng)導(dǎo)反映情況，并征詢其意見(jiàn)，這樣一級(jí)一級(jí)地申請(qǐng)勢(shì)必造成時(shí)間的浪費(fèi)。而現(xiàn)在的預(yù)約系統(tǒng)，學(xué)生或者老師只要輸入學(xué)號(hào)以及密碼登陸實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站界面就可以選擇自己選修的實(shí)驗(yàn)課程、時(shí)間以及地點(diǎn)，若想要預(yù)約實(shí)驗(yàn)室只需要提前5d預(yù)約就可以。

（3）開放實(shí)驗(yàn)室的虛擬教學(xué)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，目前許多高校實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)具備了虛擬教學(xué)的能力。虛擬教學(xué)主要是應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中沒(méi)有必要或者對(duì)硬件無(wú)法開設(shè)的，能夠在短時(shí)間提高初學(xué)者能力的一種認(rèn)知方法，不受實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的影響，能夠完成一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，具有直觀性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。目前實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)的軟件很多，比較常見(jiàn)的軟件有EDA，MATLAB等（軟件如圖2所示）。

（4） 實(shí)驗(yàn)成績(jī)查詢及答疑。在開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)里，學(xué)生期末如果想知道實(shí)驗(yàn)課程的成績(jī)，無(wú)需等待漫長(zhǎng)的時(shí)間，更不需要去辦公室詢問(wèn)老師成績(jī)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束以后，實(shí)驗(yàn)室老師統(tǒng)計(jì)好實(shí)驗(yàn)成績(jī)以后會(huì)錄入到學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)中，在實(shí)驗(yàn)室管理員審核確定以后學(xué)生就可以登陸查詢了，既簡(jiǎn)單又方便。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中存在的一些問(wèn)題，學(xué)生可以在網(wǎng)上通過(guò)電子郵件的形式向?qū)嶒?yàn)室老師進(jìn)行請(qǐng)教，老師在空閑時(shí)可以幫助同學(xué)解決疑惑，避免了學(xué)生有問(wèn)題而得不到解決的尷尬。

（5）公告和學(xué)院介紹。實(shí)驗(yàn)室有重要的通知都可以以公告的形式張貼在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)首頁(yè)上，實(shí)驗(yàn)室管理員可以在權(quán)限內(nèi)對(duì)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)公告進(jìn)行更改，師生就可以清楚地看到實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的各個(gè)通知。作為實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)管理員可以在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的官網(wǎng)上面列出各個(gè)學(xué)院的開放實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介，也可以在權(quán)限內(nèi)增加或者刪除某個(gè)學(xué)院的開放實(shí)驗(yàn)室。

2 開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的

結(jié)合金肯學(xué)院自身的特點(diǎn)，本次開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為4個(gè)部分，包括實(shí)驗(yàn)室的主體學(xué)生和老師作為普通用戶，實(shí)驗(yàn)室的管理者、院屬單位負(fù)責(zé)人以及學(xué)校部門的負(fù)責(zé)人。每個(gè)部分都有屬于自己的操作界面和功能模塊，系統(tǒng)的管理員可以根據(jù)用戶的不同給予各自不同的權(quán)限。例如，學(xué)生可以進(jìn)入登陸界面進(jìn)行選課，實(shí)驗(yàn)室管理員有選擇同意或者分配實(shí)驗(yàn)室的權(quán)利，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)有根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各個(gè)部分開設(shè)及限制權(quán)限等。

因此，網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)驗(yàn)室不僅僅是一種新型的實(shí)驗(yàn)室，它把學(xué)生、老師、實(shí)驗(yàn)室、管理員等有效地結(jié)合在一起。在這樣的開放實(shí)驗(yàn)室里，不僅方便了學(xué)生選課、查詢以及預(yù)約，老師也方便了教學(xué)，提高了上課的效率，對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō)，更是極大地提高了資源利用率。

2.2 功能設(shè)計(jì)

為了保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相對(duì)簡(jiǎn)單，按照系統(tǒng)功能一般分為實(shí)驗(yàn)室管理員以及用戶兩個(gè)主要部分。實(shí)驗(yàn)室管理員在整個(gè)系統(tǒng)中仍然處于舉足輕重的地位，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的正常進(jìn)行。后臺(tái)管理員有相對(duì)較多的模塊，例如，班級(jí)管理模塊、學(xué)期管理模塊、用戶管理以及各個(gè)部門管理等。相對(duì)于管理員的模塊，學(xué)生普通模塊相對(duì)簡(jiǎn)單，學(xué)生們只要打開網(wǎng)頁(yè)輸入自己的學(xué)號(hào)和密碼登入界面，選擇自己想要上的課程，在規(guī)定處進(jìn)行合理的選擇。如果學(xué)生或者老師希望在課程之外使用實(shí)驗(yàn)室，可以在系統(tǒng)查詢實(shí)驗(yàn)室空閑狀態(tài)并且提前2d左右進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約，一旦申請(qǐng)預(yù)約成功，學(xué)生們只需要耐心等待實(shí)驗(yàn)室管理員的確認(rèn)。至于校方，只需要負(fù)責(zé)審核老師、學(xué)生們預(yù)約使用情況，實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)正常情況等。

開放實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約系統(tǒng)主要由預(yù)約初始化、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、預(yù)約查詢以及預(yù)約統(tǒng)計(jì)這四個(gè)部分組成。實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖

預(yù)約初始化是整個(gè)系統(tǒng)最基礎(chǔ)也是最重要的一部分，包含學(xué)期和班級(jí)初始化的設(shè)置，以及作為普通個(gè)人預(yù)約初始化。

實(shí)驗(yàn)預(yù)約主要分為個(gè)人或者集體的預(yù)約，不同的預(yù)約項(xiàng)目就有不同的申請(qǐng)方式，除此以外，實(shí)驗(yàn)預(yù)約還包含預(yù)約取消服務(wù)，允許用戶在失誤操作下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)約取消。

開放實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約查詢包含實(shí)驗(yàn)室空閑狀態(tài)的查詢，學(xué)生或者老師可以足不出戶，在網(wǎng)上就可以查詢到是否有空閑的實(shí)驗(yàn)室開放。審批查詢以及預(yù)約結(jié)果查詢可以讓用戶知道自己的預(yù)約是否成功。

預(yù)約統(tǒng)計(jì)分為三個(gè)部分，實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)、校屬單位的統(tǒng)計(jì)以及學(xué)校統(tǒng)計(jì)。其中，實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)為實(shí)驗(yàn)室管理人員進(jìn)行操作，其余均為學(xué)校層面上的，這是預(yù)約系統(tǒng)中的核心和關(guān)鍵。各個(gè)部分職能和權(quán)利各不相同，但是相互協(xié)作，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全有序進(jìn)行。

2.3 開放性實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

由于本次開放性實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的最直接目的是為了方便學(xué)生老師進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約選課，而且使用預(yù)約系統(tǒng)的幾乎都是金肯學(xué)院的老師和同學(xué)，因此，此次預(yù)約系統(tǒng)可以采用對(duì)硬件要求沒(méi)有太高的Brower/Server架構(gòu)。之所以采用這種技術(shù)是因?yàn)樵贐/S架構(gòu)的客戶機(jī)只需要在一個(gè)在支持HTTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可，像IE瀏覽器或者FireFox。為了可以更好地降低客戶機(jī)上面軟硬件的配置要求，可以讓系統(tǒng)在Web服務(wù)器端和數(shù)據(jù)服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)和邏輯的處理，可以大大地降低系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本。

2.4 開放性預(yù)約系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

開放性實(shí)驗(yàn)室最大的優(yōu)點(diǎn)莫過(guò)于信息的開放，學(xué)生或者老師無(wú)論在哪里都可以在網(wǎng)上查詢實(shí)驗(yàn)室的空缺使用情況、所有實(shí)驗(yàn)課程名稱、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)以及實(shí)驗(yàn)老師等。眾所周知，信息化是社會(huì)發(fā)展的一種趨勢(shì)，政府部門、企業(yè)還是高校無(wú)一例外。實(shí)驗(yàn)室高度信息化可以減輕學(xué)校和老師的負(fù)擔(dān)，減少了許多不必要的中間環(huán)節(jié)，提高了老師的教學(xué)效率。另外，每學(xué)期都有好多學(xué)生要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室在上課時(shí)間、地點(diǎn)上都容易出現(xiàn)失誤，造成嚴(yán)重的教學(xué)失誤。如今，有了實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)就避免了出現(xiàn)這些情況，有效地管理實(shí)驗(yàn)秩序，實(shí)現(xiàn)了開放性實(shí)驗(yàn)室個(gè)性化管理。

2.5 系統(tǒng)的工作原理及開發(fā)平臺(tái)

考慮到開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)應(yīng)該具有一定的可擴(kuò)展性，B/S開放實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)可以采用Java語(yǔ)言，基于J2EE工作平臺(tái)。同時(shí)，為了使系統(tǒng)更具有復(fù)用性，可以采用三層式J2EE架構(gòu)設(shè)計(jì)。通常為邏輯層、表現(xiàn)層以及持久層。表示層一般采用JSP和Servle技術(shù)，是用來(lái)展示數(shù)據(jù)的。應(yīng)用層采用Bean/EJB技術(shù)，一般情況用If來(lái)判斷，主要功能是用來(lái)處理業(yè)務(wù)邏輯的、循環(huán)等。采用JDBC，用來(lái)處理數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)層，主要作用是保存和訪問(wèn)數(shù)據(jù)。而在Java的三層結(jié)構(gòu)里面，持久層既是數(shù)據(jù)的持久化操作。開放實(shí)驗(yàn)室整個(gè)預(yù)約系統(tǒng)工作過(guò)程如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的工作過(guò)程

2.6 預(yù)約系統(tǒng)的權(quán)限結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室雖然是開放性性質(zhì)的，不過(guò)這只是針對(duì)金肯學(xué)院的老師同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)預(yù)約等方面的開放。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)，成績(jī)修改等權(quán)限是保密的，是不可以隨便讓別人知道的。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室管理權(quán)限結(jié)構(gòu)分為老師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室管理員、超級(jí)管理員以及學(xué)校管理員，每個(gè)管理員的權(quán)限是不一樣的（系統(tǒng)權(quán)限結(jié)構(gòu)如圖5所示）。

圖5 實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)權(quán)限結(jié)構(gòu)

3 開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的維護(hù)與管理

在經(jīng)過(guò)多人的共同努力，實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)初步完成，其他的小細(xì)節(jié)也在有條不紊地進(jìn)行當(dāng)中。一個(gè)系統(tǒng)從初步設(shè)計(jì)到成功應(yīng)用都需要有專門的人進(jìn)行系統(tǒng)的管理，否則就會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理是實(shí)驗(yàn)室老師或者實(shí)驗(yàn)室管理人員通過(guò)打電話或者去找領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)等。實(shí)驗(yàn)室管理人員通常都是人工記錄實(shí)驗(yàn)室教室或者設(shè)備的使用情況，這樣工作量大，操作比較繁瑣，更容易出現(xiàn)失誤。

開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的管理與之前傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的管理大不相同，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的管理只需要一個(gè)固定的實(shí)驗(yàn)室管理員即可，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室課程等、地點(diǎn)和時(shí)間網(wǎng)上錄入，實(shí)驗(yàn)室預(yù)約的網(wǎng)上登記，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用情況的網(wǎng)上記錄等。除此之外，在非工作日或者沒(méi)有課程教學(xué)的時(shí)候，定期對(duì)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)，經(jīng)常更新一些實(shí)時(shí)重要的消息，刪除一些過(guò)時(shí)的公告或者其它信息，這樣學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)候就可以一目了然。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理人員要有一定的系統(tǒng)安全意識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)做好安全隔離，防止有不明病毒潛入或者黑客的攻擊而影響正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)秩序。該系統(tǒng)提高開放實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)水平。

最后，實(shí)驗(yàn)室管理人員作為整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，一定要有責(zé)任心，公正無(wú)私，以提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量和一切為學(xué)生服務(wù)為原則出發(fā)，確保學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)健康有序的進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

本論文基于Web技術(shù)設(shè)計(jì)的開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)可以很好的協(xié)調(diào)學(xué)生老師上課，預(yù)約一系列關(guān)系，極大地提高了工作效率。開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理師資力量不足、管理難度大、物理設(shè)備跟不上的局面，在一定程度上提高了開放實(shí)驗(yàn)室管理水平及實(shí)驗(yàn)室的利用效率。

在預(yù)約系統(tǒng)開放的條件下，學(xué)生們足不出戶就可以在網(wǎng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室查詢、預(yù)約、成績(jī)查詢以及和老師在線答疑，這些無(wú)疑給學(xué)生們帶來(lái)了極大的方便，有利于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和知識(shí)的創(chuàng)新。最后，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，信息高度化和無(wú)紙化教程發(fā)展是一種趨勢(shì)，我校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該積極邁入前列。

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