基于Ｗｅｂ的實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】針對(duì)目前高校實(shí)驗(yàn)室開放管理信息化程度不高的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Web的實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用MySQL+PHP進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課排課、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備使用狀態(tài)查詢和預(yù)約等功能，并通過對(duì)被排課或預(yù)約的時(shí)段等信息的靈活處理和直觀顯示為用戶操作提供便利。該系統(tǒng)已在中南民族大學(xué)部分學(xué)院推廣使用，取得了較好的效果。

【關(guān)鍵詞】Web；實(shí)驗(yàn)室開放；排課；預(yù)約

【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009—8097 (2008) 10—0101—04

一 引言

高校實(shí)驗(yàn)室是將理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要基地。為了進(jìn)一步提高學(xué)生創(chuàng)新能力，迫切需要將實(shí)驗(yàn)室設(shè)備資源面向?qū)W生開放，為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)條件。然而，如果采用傳統(tǒng)人工方式，實(shí)驗(yàn)室開放管理工作會(huì)面臨諸多問題。例如，學(xué)生如何預(yù)知實(shí)驗(yàn)室的空閑時(shí)段和空閑設(shè)備，管理員如何預(yù)知學(xué)生預(yù)約使用實(shí)驗(yàn)室的具體人數(shù)、時(shí)段和所需設(shè)備。一個(gè)可行的解決思路就是依托校園網(wǎng)，構(gòu)建基于Web的實(shí)驗(yàn)室開放管理系統(tǒng)。

與高校常規(guī)教學(xué)管理軟件相比，本文所介紹的信息系統(tǒng)更注重信息處理的靈活性。一方面，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室排課之后的空閑時(shí)段，學(xué)生可以根據(jù)需求按“起止時(shí)刻”方式進(jìn)行預(yù)約。另一方面，管理員也可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)實(shí)驗(yàn)室可供預(yù)約的時(shí)段進(jìn)行調(diào)整。此外，實(shí)驗(yàn)室的安排情況（包括可預(yù)約時(shí)段、預(yù)約已被批準(zhǔn)人數(shù)等）都將實(shí)時(shí)更新顯示，為學(xué)生預(yù)約及管理員批準(zhǔn)預(yù)約提供參考。

二 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)基于Dell公司的PowerEdge 2900系統(tǒng)（兩顆四核Intel Xeon E5410 2.33GHz處理器配置）及Red Had Enterprise Linux Advanced Server 4.5操作系統(tǒng)環(huán)境，能夠提供較大規(guī)模、高速可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)能力。采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式的體系結(jié)構(gòu)[1]，分別以Apache作為Web服務(wù)器及MySQL作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。服務(wù)器端Web應(yīng)用程序基于跨平臺(tái)腳本編程語言PHP進(jìn)行開發(fā)，從而使系統(tǒng)具有良好的通用性。

三系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)主要包括５個(gè)部分：

（1） 老師登錄后，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課排課。

（2） 實(shí)驗(yàn)室管理員登錄后，可以設(shè)置實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)段和設(shè)備資源。

（3） 學(xué)生登錄后，可以查看每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的安排情況，并可對(duì)實(shí)驗(yàn)室可預(yù)約時(shí)段和設(shè)備進(jìn)行預(yù)約，也可取消預(yù)約。

（4） 管理員登錄后，可以對(duì)學(xué)生的預(yù)約請(qǐng)求進(jìn)行回復(fù)（包括批準(zhǔn)或拒絕）。

（5） 學(xué)生登錄后，可以查看管理員的回復(fù)。

上述功能的實(shí)現(xiàn)分別需要訪問數(shù)據(jù)庫中不同的數(shù)據(jù)表（參見表1），主要包括排課信息表、開放時(shí)間信息表、預(yù)約信息表等。同時(shí)也通過相應(yīng)數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)各種操作之間的協(xié)調(diào)與制約，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

（1） 實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)排課的時(shí)段，將不能被學(xué)生預(yù)約，也不能再安排課程。

（2） 學(xué)生只能在管理員設(shè)置的開放時(shí)段內(nèi)進(jìn)行預(yù)約。

（3） 每個(gè)學(xué)生可以同時(shí)預(yù)約多個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備或多個(gè)時(shí)段，但預(yù)約時(shí)段不能重疊（不同學(xué)生的預(yù)約時(shí)段可以重疊）。

（4） 已經(jīng)被回復(fù)的預(yù)約，將不能被學(xué)生取消。

此外，系統(tǒng)還提供其他一些應(yīng)用模塊，例如身份驗(yàn)證、個(gè)人信息修改、通知信息管理等，本文不詳細(xì)討論這些應(yīng)用模塊。

1 老師排課

老師排課主要完成以下2個(gè)操作：

（1） 對(duì)上課的學(xué)生進(jìn)行分組（本文不詳細(xì)討論）。

（2） 對(duì)每一組次安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室、上課日期、上課時(shí)段、上課老師（生成排課信息表中記錄）。為了滿足常規(guī)教務(wù)管理要求以及老師的排課習(xí)慣，上課日期按照“周次”和“星期”的方式設(shè)置和保存。同時(shí)，為了兼顧學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室排課之余空閑時(shí)段預(yù)約（詳見后文）的靈活性，上課時(shí)段按照“起止時(shí)刻”的方式設(shè)置和保存。此外，如果同一組次每天上課的時(shí)段相同，可通過同時(shí)選擇多個(gè)“周次”或“星期”進(jìn)行批量排課。

2 管理員設(shè)置開放時(shí)段

除了已安排實(shí)驗(yàn)課，其他的時(shí)段并非都能夠?qū)W(xué)生開放，實(shí)驗(yàn)室管理員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)開放時(shí)段進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。這種設(shè)置主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：

（1） 固定開放時(shí)段設(shè)置。針對(duì)一個(gè)星期的每一天，管理員可以設(shè)置固定的開放時(shí)段（生成開放時(shí)間信息表中記錄）。例如，規(guī)定周一至周五開放08:00到12:00、14:00到17:30和18:30到21:30，周六開放09:00到12:00和14:00到17:30，周日不開放等。

（2） 臨時(shí)安排設(shè)置。在上述固定開放時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室還可能面臨一些臨時(shí)的安排（如實(shí)驗(yàn)設(shè)備檢修）。針對(duì)這種情況，系統(tǒng)采用與前文所述排課功能類似的方式，向排課信息表中添加“臨時(shí)安排”記錄。

3 學(xué)生預(yù)約

學(xué)生主要通過選擇實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、日期（采用“年月日”方式）、時(shí)段（采用“起止時(shí)刻”方式）等信息進(jìn)行預(yù)約操作。為方便管理，系統(tǒng)約定學(xué)生只能預(yù)約24小時(shí)以后、7天以內(nèi)的空閑時(shí)段，圖1顯示了學(xué)生預(yù)約的業(yè)務(wù)流程圖。預(yù)約成功后將生成預(yù)約信息表中的記錄（預(yù)約狀態(tài)置為“待批”）。

在預(yù)約過程中，排課時(shí)段、實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)段、臨時(shí)安排時(shí)段等信息既為學(xué)生操作提供參考，又對(duì)其進(jìn)行約束，以方便管理。例如，如果學(xué)生提交的預(yù)約時(shí)段與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室排課時(shí)段有重疊，預(yù)約將不成功。同時(shí)，為了兼顧管理的靈活性，預(yù)約時(shí)段內(nèi)實(shí)驗(yàn)室是否已人滿、預(yù)約設(shè)備是否可用等信息僅僅作為參考，不作為約束條件（但如果預(yù)約成功，還有待管理員批準(zhǔn)）。圖2顯示了學(xué)生預(yù)約的操作界面。

4 管理員回復(fù)預(yù)約

如前文所述，學(xué)生的預(yù)約時(shí)段都被約束在系統(tǒng)規(guī)定的范圍內(nèi)，管理員只需根據(jù)預(yù)約時(shí)段內(nèi)實(shí)驗(yàn)室是否已人滿、預(yù)約設(shè)備是否可用等參考信息進(jìn)行回復(fù)。

系統(tǒng)約定管理員應(yīng)該在24小時(shí)內(nèi)對(duì)學(xué)生的預(yù)約請(qǐng)求進(jìn)行回復(fù)。為此，在預(yù)約信息表中增設(shè)預(yù)約提交時(shí)刻、回復(fù)時(shí)刻、回復(fù)管理員編號(hào)等字段（參見表1），學(xué)生可以通過查看這些字段相應(yīng)信息對(duì)管理員的工作進(jìn)行監(jiān)督。

四關(guān)鍵技術(shù)問題的討論

1 排課信息整合

實(shí)驗(yàn)室的課程安排情況是學(xué)生預(yù)約的重要參考。然而，由于排課信息量往往很大，課程安排時(shí)段如果采用常規(guī)表格的方式顯示給學(xué)生，將顯得冗長且不直觀。為此，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫中排課信息重新整合，將實(shí)驗(yàn)室一天（24小時(shí)）的時(shí)段安排情況轉(zhuǎn)換為表格的一行，每一行中所有空閑時(shí)段和排課時(shí)段對(duì)應(yīng)的單元格按照長短比例、先后順序排列（如圖3所示）。其中排課時(shí)段采用不同的底色，以增強(qiáng)直觀效果。

值得一提的是，顯示實(shí)驗(yàn)室安排情況的Web頁面訪問頻率較高，且數(shù)據(jù)處理量較大，如果數(shù)據(jù)處理都在服務(wù)器端完成，將嚴(yán)重增大服務(wù)器負(fù)荷。為此，系統(tǒng)將從數(shù)據(jù)庫獲取的原始數(shù)據(jù)從服務(wù)器傳送到客戶端，數(shù)據(jù)信息重新整合功能全部由客戶端應(yīng)用程序（JavaScript函數(shù)）完成。

2 界面控制

系統(tǒng)所涉及的排課記錄和預(yù)約記錄不僅數(shù)量較大，而且字段種類較多（參見表1）。因此，在對(duì)信息進(jìn)行整合的基礎(chǔ)上，還有必要對(duì)其界面顯示加以控制，以進(jìn)一步提高顯示的直觀效果和系統(tǒng)實(shí)用性。界面控制主要通過以下2種方式：

（1） 利用CSS（Cascading Style Sheets，層疊樣式表）實(shí)現(xiàn)信息的浮動(dòng)顯示[2]。如果單元格中需要顯示的文本內(nèi)容過長，可僅顯示部分文本（參見圖2）或替代文本（參見圖3），完整文本內(nèi)容則在鼠標(biāo)移動(dòng)到顯示文本上方的時(shí)候顯示。

（2） 改變文本或背景顏色。例如，在預(yù)約記錄列表中，將處于不同回復(fù)狀態(tài)（待批、批準(zhǔn)、拒絕等）以及不同開放時(shí)段的記錄標(biāo)記為不同的顏色，能夠?yàn)楣芾韱T回復(fù)提供很大便利。

3 預(yù)約時(shí)段人數(shù)統(tǒng)計(jì)

預(yù)約時(shí)段內(nèi)實(shí)驗(yàn)室是否已人滿，是學(xué)生預(yù)約的另一個(gè)重要參考。由于不同學(xué)生預(yù)約時(shí)段相對(duì)不固定（可按照“起止時(shí)刻”方式任意設(shè)置）且可以重疊，從而對(duì)預(yù)約時(shí)段內(nèi)已批準(zhǔn)的預(yù)約學(xué)生的人數(shù)統(tǒng)計(jì)帶來了一定困難。預(yù)約時(shí)段人數(shù)統(tǒng)計(jì)需注意以下3個(gè)方面：

（1） “已批準(zhǔn)”時(shí)段與預(yù)約時(shí)段存在重疊，則必須被統(tǒng)計(jì)。

（2） 如果在預(yù)約時(shí)段內(nèi)，多個(gè)“已批準(zhǔn)”時(shí)段之間有重疊，則只需統(tǒng)計(jì)重疊時(shí)段的人數(shù)。

（3） 如果在預(yù)約時(shí)段內(nèi)，多個(gè)“已批準(zhǔn)”時(shí)段之間沒有重疊，則需要統(tǒng)計(jì)這些“已批準(zhǔn)”時(shí)段人數(shù)的最大值。

為此，系統(tǒng)約定所有時(shí)段（包括排課時(shí)段和預(yù)約時(shí)段等）起止時(shí)刻中的“分鐘”設(shè)置只能為10的整數(shù)倍（包括00、10、20、30、40和50，參見圖2和圖3）。因而，可以將預(yù)約時(shí)段劃分成多個(gè)10分鐘長短的片段，統(tǒng)計(jì)出每個(gè)片段與“已批準(zhǔn)”時(shí)段重疊的次數(shù)，次數(shù)的最大值即為所求。為減少服務(wù)器負(fù)荷，人數(shù)統(tǒng)計(jì)只針對(duì)待批的預(yù)約記錄進(jìn)行（參見圖2）。

五 結(jié)束語

本文所介紹的信息系統(tǒng)目前已經(jīng)在中南民族大學(xué)部分學(xué)院開放實(shí)驗(yàn)室的管理工作中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用（參見網(wǎng)址：http://dxxy.scuec.edu.cn/labsystem/index.htm），收到了較好的效果。與此同時(shí)，該系統(tǒng)還將有一個(gè)不斷補(bǔ)充、修正和完善的過程。鑒于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和發(fā)展的現(xiàn)狀，采用基于Web的信息管理系統(tǒng)能夠使實(shí)驗(yàn)室開放管理工作更加科學(xué)化、高效化和規(guī)范化，進(jìn)而對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)技能以及綜合素質(zhì)的提高起到很好的促進(jìn)作用。

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