基于MVC 的民辦院校開放實驗室預約管理系統的設計

賀君鵬

（西安外事學院 工學院，陜西 西安710077）

隨著2014 年600 所本科轉型職業教育， 西安外事學院也在其列，本科教學要加強實踐教學的改革以及學生選課預約系統的運行, 傳統的開放實驗室管理方式已不能滿足教學改革的要求。

為適應新的職業教育人才培養方案的實施, 針對民辦院校學生基礎的多層次性及培養目標的多樣性，為了充分發揮民辦院校學生特點，在完成基本教學實驗內容后，給他們提供良好的開放實驗環境，是實驗室管理改革的基本職責。 以前開放實驗室管理以手工管理方式為主, 實驗室老師工作量很大,為此開發了開放實驗室預約管理系統。

該系統運用信息技術和計算機管理技術,在校園網上公布各開放實驗室開放的實驗項目,實現網上預約選課；學生可根據各自實際情況,預約實驗時間；做實驗時刷校園卡進入實驗室,記錄學生到達和離開實驗室的時間；教師根據學生的實驗情況對學生的實驗進行評分,并以文檔形式存檔,以便查詢,從而實現了實驗課程教學的動態、開放式管理[1]。

該開放實驗室預約管理系統已成功地應用于西安外事學院工學院的實驗教學中。

1 總體設計

1.1 體系結構

1)B/S 模式(Browser／scrver，瀏覽器／服務器模式)具有無需開發客戶端軟件，可跨平臺操作，采用公開的標準和協議，易于和Internet 連接的優點。 B/S 模式的瘦客戶機，肥服務器結構， 使信息處理主要在服務器上進行。 客戶端軟件僅需瀏覽器，硬件配置需求也非常低。

2) 基于.Net 平臺采用B／S 模式的4 層體系架構， 如圖1所示。

圖1 體系架構Fig. 1 Architecture

系統基于.Net 平臺采用B／S 模式的4 層體系架構， 包括頁面表示層、業務邏輯層、數據訪問層和后臺數據庫。 頁面表現層，它主要處理所有的信息表示和用戶的交互行為。業務邏輯層起到了承上啟下的作用，當用戶發出請求后，通過調用業務邏輯層中的相應方法，來完成相應操作，而對數據訪問層來說，它是動作的發起者，由它來直接與數據庫通訊，最終將數據庫的數據展現、更新，并返回給頁面表示層。 數據訪問層位于最下層，主要完成數據庫的直接操作，如添加、刪除、插入和更新等[2]。

1.2 功能結構

登錄模塊：用戶通過賬號、密碼和身份選擇（包括學生，教師和管理員）登錄進入個人界面，登錄模塊需要對賬號、密碼和身份進行驗證，如果錯誤，則返回錯誤信息，如果正確，則進入相應的個人界面。

學生模塊：學生通過學號和密碼登錄進入，可以查看自己的個人信息實驗預約信息和更改密碼。

教師模塊：對于教師模塊，教師通過教工號和密碼登錄進入教師模塊，可以查看自己的個人信息和更改密碼；提交自己的實驗項目，同時可以查看自己提交的項目的列表，并可對已提交的項目的信息進行修改，亦可以刪除已提交的項目信息。

管理員模塊：對于管理員模塊，管理員通過管理員號和密碼進入管理員模塊，可以查看自己的個人信息和修改密碼，對實驗預約進行增加、修改、刪除的操作管理。

2 預約實驗

必修實驗要求所有同學必須完成， 一般占上課課時完成，由教師申請，集中實驗.開放性實驗由學生自由靈活的選擇實驗時間完成申請。

系統設置時，需要注意總資源數(總資源數=實驗項目開放周數×每周實驗項目開放次數×每次實驗項目的資源數)應該大于或等于所需教學資源數， 這樣才能提供給學生足夠的預約資源，否則會因資源不夠而無法完成教學任務[3]。

根據兩類實驗的共性， 建立實驗室開設實驗的時間表，在沒有必修實驗的前提下， 管理員根據實際情況設置開設開放性實驗的時間 （一般在沒有必修安排的工作時間都可安排開放性試驗，提高實驗室的利用率），實驗室開設實驗的時間表如表1 所示。

2.1 必修實驗預約

授課教師預約實驗表如表2 所示。

教師根據系統的提供的實驗室開放時間和課程安排提出實驗申請。

為了解決兩個或多個教師申請同一實驗室產生的沖突，系統在某個教師申請時，提示此實驗室此時間的實驗臺資源剩余量。 教師根據剩余量，進行實驗申請或申請實驗分批進行或另改實驗時間。 實驗分批提高了實驗室的運行效率。 申請完畢后，根據實驗臺的剩余量和教師的實驗臺申請數量，更新此時間段實驗室的實驗臺剩余量， 若為0, 則將實驗室此時間段的canUse 屬性自動設置為false,即其他教師不能再在此時間段內在此實驗室申請實驗[4]。 授課教師預約實驗流程如圖2 所示。

表1 實驗室開設實驗的時間表Tab.1 Laboratory experiment schedule

表2 教師預約實驗表Tab.2 The teacher appointment experiment table

圖2 授課教師預約實驗流程Fig. 2 The teacher appointment experiment process

2.2 開放性實驗預約

學生開放性實驗的預約結果保存在開放性實驗預約記錄表中，具體信息如表3 所示。

為了防止預約中的沖突， 即同一時間段為不同的學生分配了相同的實驗臺，可以在學生申請時添加判斷，從開放性實驗預約記錄表中查找在此同學預約的時間段， 實驗室是否已經資源分配完畢， 若在滿足此同學申請后正好達到實驗室的資源上線， 則系統自動設置此實驗室開設開放性實驗的時間的canUse 屬性為false.不再允許學生實驗的申請,有效的解決了沖突問題。 學生預約實驗室流程圖如圖3 所示。

表3 開放性實驗預約記錄表Tab.3 Open experiment reservation record

圖3 學生預約實驗室流程Fig. 3 Students booking laboratory process

3 系統其他功能實現的關鍵技術

3.1 點名簽到功能模塊的設計

為了實現自動化的管理模式，提高實驗室的管理水平，每位同學在入校時都辦理了交通銀行校園卡， 卡里有學生的學號、班級、性別等信息，在每個實驗室入口安裝一個讀卡器，學生刷卡進入實驗室，讀卡器讀出學生學號，連接數據庫，記錄下學生的到達時間和離開實驗室的時間， 改變了現階段的點名簽到的時間浪費不易管理的缺點。

3.2 實驗驗收功能模塊的設計

為了實現無紙化的高效辦公，并且防止學生代做實驗現象的發生。為學校的每個實驗室設置無線網絡，結合校園網共同為實驗管理系統服務， 即在教師驗收實驗時， 使用無線的PDA 設備進行實驗管理， 即輸入當前的驗收的實驗臺號，出現該學生其他相關信息，其中包括學生的照片，核實該生是否為分配到該座位的選課的學生， 防止學生代做實驗現象的發生。驗收完畢后就可以現場給出成績，通過實驗室的無線網上傳到系統的后臺數據庫。

3.3 系統短信提醒功能

由于學生提前2 周預約實驗，很可能到時間忘記了去做實驗。 為了使系統更加人性化，系統加入了GSM 短信發送模塊，在實驗的前一天向學生發送提醒通知短信，有效的防止學生忘記做實驗，而錯過時間[5]。

3.4 系統的安全性

3.4.1 系統的權限分級設置

實驗室管理系統一共分為四級：系統級最高級管理員，系一級管理員，實驗室管理員，教師和學生級。

系統級管理員：

Root 是最高級的管理員， 可以創建和刪除管理員賬戶，并有系一級管理員模塊的權限。

系一級管理員：

系一級管理員除了管理本系為學生開設的實驗外，還可以對學生賬號進行操作，如添加刪除等，對系下設的實驗室進行管理，包括對實驗室管理員賬號的管理，對實驗器材的管理等。

實驗室管理員：

實驗室管理員對實驗室日常的工作進行管理， 包括學生簽到，實驗器材的安排管理，實驗器材的檢修管理，組織報表工作等。

教師：制定開放實驗教學計劃，根據實驗室的資源情況確定各試驗項目開設時間和地點，每次參加實驗的學生數量。

學生：根據自己的實際情況選擇參與的實驗項目。

在數據庫中具體實現， 設定4 張表分別是： 用戶表：(UserId 用戶號, UserName 用戶名)； 角色表：(RoleId 角色號,RoleName 角色名)；用戶角色關系表：(Id 關系號, UserId 用戶號, RoleId 角色號)； 角色分配權限表：(Id 授權號, 權限1……權限n , RoleId 角色號)。 當某一角色的某一權限為1 時說明具有此權限。 通過這四張表給每一個用戶綁定相應的權限[6]。

3.4.2 數據庫的安全設計

系統采用的是四層架構體系，用戶不直接訪問數據庫，而是通過中間層的ADO.NET 在.NET 平臺中提供對數據庫的訪問服務， 為保護用戶名和密碼信息的安全， 可以采用FormsAuthentication 類的HashPasswordForStoringInconfigFile方法的“SHAI”和“MD5”散列算法加密用戶名和密碼，此外在連接數據庫時的用戶角色應當是最小權限的集合， 以防止利用WEB 系統進行惡意操作從而影響數據庫的安全。 在使用ADO.NET 訪問數據時只要以用戶數據創建要執行的SQL 查詢，就有可能受到SQL 注入攻擊的風險，為了防止SQL 注入攻擊，可以過濾轉換和參數化SQL 查詢，過濾轉換主要是對輸入數據進行分析， 過濾掉可能產生惡意SQL 命令的字符；參數化查詢是構造一個帶有參數的SQL 命令，如：const string sql =“SELECT FROM Users WHERE UserName =@UserName”；sqlcomand command =new sqlcommand (sql，connection)；command.parameters.add(“@UserName”，”李剛”)上述命令中有一個參數@UserName，使用Prarmeter 對象，通過它把參數添加到Command 對象上，這樣就獲得參數化查詢[7]。

4 結束語

基于MVC 的民辦高校開放實驗室預約管理系統， 在傳統的實驗室管理模式下，添加了開放性實驗管理的功能，為現階段實驗課程教學的全面改革提供了必要的條件。 該系統的設計方便了教師排課和管理實驗室， 學生可以提前預約開放實驗，合理安排自己的時間，更加科學更加人性化，避免了傳統實驗系統中的一些弊端， 系統的設計體現了以學生為中心的教學理念，可以激發學生的學習熱情，并對實驗室資源的合理使用和開放性實驗高效管理起到一定的促進作用。

[1] 周勇.基于Web 的開放實驗室信息管理綜合平臺的設計和實現[J].微計算機信息，2009(10):44-46.ZHOU Yong.Open laboratory based on Web design and implementation of the integrated information management platform based on [J]. Microcomputer information,2009(10):44-46.

[2] 衛才斌.基于遺傳算法的高校排課系統的實現[J].南昌教育學院學報，2010(7):132-134.WEI Cai-bin.The implementation of university curriculum arrangement system based on genetic algorithm [J]. Journal of Nanchang Institute of Education,2010(7):132-134.

[3] 馬立林. 基于Castle的開放實驗室管理系統的設計與實現[D].實驗室研究與探索,2010(5):155-158.MA Li-lin.Based on the Castle of the design and implementation of open laboratory management system [D]. Laboratory research and exploration, 2010(5):155-158.

[4] 蘭光實驗室.利用實驗室數據共享系統提高實驗室管理能力[N].中國包裝報，2011(6):86-89.Lincom laboratory. Using laboratory data sharing system improve the ability of lab management [N]. China packaging news,2011(6):86-89.

[5] 余宙. 關于asp的高校選課排課系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2010.

[6] 李秀蘋.基于WEB的開放實驗室管理信息系統設計與實現[J]. 電子測試2013(7):25-27.LI Xiu -ping.Opening laboratory management information system based on WEB design and implementation [J].Electronic test,2013(7):25-27.

[7] 宋曉悅.高校開放式實驗室管理系統的設計與實現[D].天津：天津師范大學，2008.