大學物理實驗預約系統的設計與實現

梅孝安 蘇卡林 周菊林 李 蓓 周華林 曾業戰

（湖南理工學院物理與電子學院，湖南 岳陽 414000）

大學物理實驗預約系統的設計與實現

梅孝安 蘇卡林 周菊林 李 蓓 周華林 曾業戰

（湖南理工學院物理與電子學院，湖南 岳陽 414000）

文章介紹了湖南理工學院大學物理實驗室大學物理實驗網上預約系統的實現基礎、數據庫設計、安全性設計、界面設計等，實現了大學物理實驗課程教學的網絡化和智能化，取得了較好的效果。

物理實驗；信息平臺；ASP.NET；SQL2005

湖南理工學院每年的大學物理實驗課程教學工作量都非常大，2011年此門課程的教學工作量就超過了10萬人時數。傳統的教學組織方式是實驗室老師手工排課，由于涉及的實驗指導老師多，學生人數多，專業多，所以實驗課表的安排非常復雜與困難，且容易出錯。傳統的手工安排課表方式不能讓學生根據自己的興趣特長來選擇實驗項目，從而限制了學生個性的發展。為此，實施了網絡預約開放式實驗教學這一新的教學模式，能吸引學生主動參與實踐活動，培養學生對提出問題、研究問題、解決問題的興趣，培養學生的思索能力、辨析能力和探索求知精神，發展學生的個性和潛質，激發學生的創造力，達到提高學生實踐能力和創新素質的目的。為此設計與開發了一套大學物理實驗預約選課系統，針對原有手工管理效率低下，缺乏安全性、可控性等缺點，以校園網為依托，采用科學、高效的教學管理方式，使大學物理實驗教學比原來更加方便快捷，并取得了較好的效果。

（一）系統實現基礎

系統工作在B/S模式下，實際上是一種3層模型，包括前臺用戶窗口、后臺數據庫和中間應用程序。用戶窗口圍繞網站主頁展開，主頁設計采取自頂向下的規則，逐級分解各功能鏈接點的子功能。系統開發平臺為 Microsoft Windows 2003 server + SP3 + IIS 6.0 + IE 8.0； Microsoft SQL Server 2005 Enterprise Edition ；Microsoft .NET Framework SDK4.0+ MDAC 2.7。系統開發工具為 Macromedia Dreamweaver MX；Microsoft SQL Server 2005 Enterprise Edition；Microsoft Visual Studio.NET Enterprise Architect 2008。服務器端要求運行于安裝了IIS服務器組件的Windows 2000 Server及以上版本的Windows平臺。為了提供對.NET應用和ASP.NET數據庫通信的支持，系統還必須下載安裝Microsoft .NET Framework（.NET框架）和Microsoft Data Access Components (MDAC)2.7。同時還應當安裝7.0版本以上的Microsoft SQL Server數據庫系統提供后臺的數據庫服務。系統對客戶機基本沒有要求，凡是安裝有 Web瀏覽器并能對校園網進行訪問的計算機都可以作為客戶端使用。系統體系結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

（二）數據庫設計

數據庫是管理信息系統的核心，一個良好的數據庫結構既具有數據冗余少、操作處理過程簡單等特點，同時也應具有信息查找比較容易、系統開銷低等特點。系統選擇了 SQL Server 2005作為系統的后臺數據庫。系統將大量數據庫操作都要用到的數據庫連接字寫入ASP.NET提供的web.config配置文件中進行統一的調用管理。當數據庫的路徑名稱等發生改變時，無需進入每個頁面進行相應字段的代碼更改，只需對web.config中的連接字進行修改，即可完成全部頁面相應數據的修改，從而減少了系統變更的代碼編寫量。本系統數據庫的名稱為HNIST_CPLAB_PECDB，根據系統的各個功能模塊的需要，在數據庫中建立了若干張表，下面列出一些主要表的相關信息：實驗基本信息表 [ExperInfo],記錄實驗的基本信息（實驗號、實驗項目、實驗組號、實驗房間號、已預約人數、最大預約數）；學生預約信息表 [SbookingInfo]，記錄學生的實驗預約信息（實驗組號、實驗時間、已預約人數、最大預約數等）； 學生登錄信息表 [SregInfo],記錄學生的相關信息（學號、姓名、登錄密碼）。

（三）安全性設計

系統是一個基于 Web網絡的開放式系統，可以被校園網中甚至因特網中的任何一臺計算機訪問，同時又包含了一些比較敏感的數據，不允許隨意地被更改或刪除，因此維護站點的安全性就顯得尤為重要。ASP.NET提供了多種強大的身份驗證機制，考慮到系統運行的實際情況，系統采用了基于表單的身份驗證方式，建立在cookie的基礎上，當用戶登錄到ASP.NET應用程序上時，ASP.NET會發出一個用于身份驗證的cookie，在以后的Web請求中，該cookie會在服務器和客戶機之間來回傳送，用于驗證用戶請求的合法性。系統根目錄中放置一個名為web.config的XML文件，就可以實現對文件夾中的所有頁面的保護。該文件中的相關內容如下：

＜authentication mode="Forms"＞

＜forms name=".booking" loginUrl="login.aspx"

protection="All" timeout="60" /＞

＜deny users="?" /＞

＜/authorization＞

當客戶端請求該文件夾中的頁面時，web.config文件會對收到的請求進行驗證，如果請求中包含所需的cookie文件，則可順利提供響應；如果請求中不含有所需的驗證信息，則ASP.NET會強行將頁面定位到login.aspx文件要求用戶進行驗證，通過后在客戶端系統的臨時文件夾中生成登錄的cookie供以后的請求使用。當客戶端退出系統或關閉對應的瀏覽器窗口時，該cookie將從客戶機系統中自動刪除，以保護系統的安全。另外，用戶不能直接訪問數據層，必須通過應用層才能得到所需的數據，確保了數據庫的安全。

（四）系統功能及界面設計

系統主要由三部分組成：學生系統模塊、教師系統模塊、系統管理員模塊。系統的功能結構圖如圖2所示。

圖2 系統功能圖

學生登錄系統后，可以實現預約選課、修改個人信息、上傳實驗報告、查詢實驗成績、教學評估和師生交流等功能；教師登錄系統后，可以實驗課表查詢、批閱實驗報告和師生交流等功能；管理員登錄后，可以實現學期信息配置、實驗課表設置、教學評估、成績管理和實驗課程資源管理等功能。一個優秀的系統必然是一個構思巧妙的系統，它應當能夠在后臺為用戶處理大量的事務并提供簡單、明晰的操作界面。系統的開發力求做到使用戶承擔最少的工作量，從而使對系統的操作成為一件輕松簡單的事情。系統在操作界面上大量采用下拉式菜單，不管是學生、教師，還是管理員，登錄系統后，所有的操作基本上只需采用鼠標點擊即可，所有的操作都是一種所見即所得的方式，大大提高了用戶的操作性和效率。

系統的設計、開發與實施依托于湖南理工學院大學物理實驗室的建設，受到了湖南省高等學校示范實驗室建設項目和湖南省教育廳教學改革項目的資助（項目編號2009257）。本系統從 2007年開始籌劃，經過一年多的設計與開發，在2008年正式實施，3年來運行情況非常好，極大優化了學校大學物理實驗教學。系統能實現實驗預約選課、網上批閱實驗報告、實驗教學評估、實驗教學資源管理和師生在線答疑等功能，滿足了學生進行實驗預約、老師進行管理等各個方面的需求，具有網絡化、智能化、高性能、低維護、界面友好、操作簡單、功能強大、管理方便、平臺優秀等一系列的優點，能夠完全按照開發設計的初衷，穩定、安全、快速地運行于校園網之上，后來擴充到了 Internet，實現了 Internet網上的任意計算機都能進行大學物理實驗信息的查詢、打印，進行實驗預約操作，訪問相關信息。

[1] 賈德良,劉捷,張安定,等.基于校園網實驗室在線預約系統的設計與實現[J].現代計算機,2009(6).

[2] 李娟,胡再國,劉石丹,等.物理實驗預約系統[J].實驗科學與技術,2009(1).

TP393

A

1008-1151(2011)06-0154-01

2011-04-13

湖南省教育廳教改項目（2009257）

梅孝安（1973- ），男，湖南理工學院物理與電子學院副教授，從事功能材料及物理實驗教學管理研究。