高校開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)

李國(guó)娟

(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春　130012)

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高校開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)

李國(guó)娟

(長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院， 吉林 長(zhǎng)春130012)

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作是高校教學(xué)、科研活動(dòng)中不可或缺的一部分，隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模式已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)的發(fā)展，在此背景下，我院實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了一套以生為本、促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上為了便于查找采用了倒排索引結(jié)構(gòu)，針對(duì)當(dāng)前大環(huán)境引入了學(xué)生信用度等計(jì)算。

開放實(shí)驗(yàn)室； 預(yù)約系統(tǒng)； 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

0　引　言

隨著計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)進(jìn)入高校各部門，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等教育不可或缺的一部分，引入計(jì)算機(jī)進(jìn)行規(guī)范化管理勢(shì)必成為必然，一方面極大地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作效率，另一方面極大地提高了設(shè)備使用效率，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效。

國(guó)內(nèi)目前大部分的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)器材、耗材、文獻(xiàn)、人事等方面的基本信息管理，而對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的管理比較少[1]。近年來，隨著對(duì)高等教育中素質(zhì)教育的重視，針對(duì)加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)方面的需求不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式已經(jīng)不適合當(dāng)前形勢(shì)，實(shí)驗(yàn)室開放式管理勢(shì)在必行,隨之而來的是對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)提出了更高的要求[2]。基于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、自己實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力，達(dá)到全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約與創(chuàng)新平臺(tái)相結(jié)合開放式實(shí)驗(yàn)室管理模式，通過設(shè)計(jì)開發(fā)的自主創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)，解決師生之間、學(xué)生之間關(guān)于實(shí)驗(yàn)課題的交流與溝通的瓶頸問題，合理利用有限的實(shí)驗(yàn)資源，為學(xué)生和相關(guān)科研人員的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)提供了一個(gè)高水平、高層次的實(shí)踐平臺(tái)[3]。

1　開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)的需要

目前實(shí)驗(yàn)室的主要實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容包括3部分：1)理論課程的實(shí)驗(yàn)課(實(shí)驗(yàn)時(shí)間固定)；2)獨(dú)立設(shè)課的課程設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)時(shí)間固定)；3)學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和科研項(xiàng)目(實(shí)驗(yàn)時(shí)間不固定)。根據(jù)客觀實(shí)際情況，針對(duì)第一、二類情況需要系統(tǒng)給出固定的時(shí)間、場(chǎng)地的安排，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室是不需要預(yù)約的，而第三類情況學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地是需要預(yù)約的。針對(duì)第三類人群，設(shè)計(jì)了開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)。

根據(jù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的要求，為了使學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作更具創(chuàng)新性，便于學(xué)生充分靈活利用自己的課余時(shí)間，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于B/S結(jié)構(gòu)的開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)使實(shí)驗(yàn)室管理更加科學(xué)化、高效化和規(guī)范化。

開放預(yù)約管理系統(tǒng)以“學(xué)生預(yù)約，教師審核”的方式進(jìn)行管理，當(dāng)學(xué)生提出預(yù)約請(qǐng)求后，經(jīng)相關(guān)老師審核后反饋給學(xué)生相關(guān)信息。為了加強(qiáng)管理，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間逐步提高業(yè)務(wù)能力，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要有兩大類型：一類是自由選擇項(xiàng)目題目，實(shí)驗(yàn)室只提供相應(yīng)設(shè)備；另一類是由實(shí)驗(yàn)教師和理論課教師共同出題。學(xué)生按指定時(shí)間完成，預(yù)約選擇具有遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，即驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)到綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生按梯度由淺入深，逐步選取，不可中間跳選取。

根據(jù)調(diào)研和對(duì)業(yè)務(wù)的分析，開放預(yù)約實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需要完成前臺(tái)預(yù)約(即客戶端)和后臺(tái)管理兩部分。

1.1前臺(tái)預(yù)約部分(即客戶端)

1.1.1用戶注冊(cè)及登錄

用戶初次登錄系統(tǒng)可以進(jìn)行用戶注冊(cè)，用戶通過用戶名和密碼登錄進(jìn)行身份驗(yàn)證。

1.1.2瀏覽、查詢功能

用戶(學(xué)生)登錄系統(tǒng)后，可通過瀏覽相關(guān)信息和查詢可以預(yù)約的時(shí)間段及當(dāng)值教師信息。

1.1.3預(yù)約管理功能

用戶(學(xué)生)登錄系統(tǒng)可以預(yù)約相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且用戶在預(yù)約成功后，可以查看自己的預(yù)約信息，同時(shí)也可以取消未開始的預(yù)約。

1.1.4我的信息

用戶(學(xué)生)登錄系統(tǒng)后，可以對(duì)自己的相關(guān)信息進(jìn)行維護(hù)，包括信息的更新、修改、添加等。

1.1.5發(fā)布留言

用戶(學(xué)生)可以發(fā)布留言，已經(jīng)發(fā)布的留言可以被其他用戶(學(xué)生、教師)看到。

1.2后臺(tái)管理部分

1.2.1公告管理

管理員可以對(duì)公告進(jìn)行不定期更新，讓用戶了解本學(xué)期實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校和相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)信息最新動(dòng)態(tài)。

1.2.2留言管理

管理員可以通過查看用戶的留言來了解用戶對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作的意見和建議，同時(shí)對(duì)惡意留言進(jìn)行刪除。

1.2.3項(xiàng)目管理

實(shí)驗(yàn)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行增、刪、改、查等管理。

1.2.4注冊(cè)用戶管理

管理員可以對(duì)已經(jīng)注冊(cè)的用戶進(jìn)行管理，對(duì)存在惡意信息的用戶進(jìn)行刪除。

1.2.5成績(jī)管理

考核學(xué)生項(xiàng)目完成情況。

1.2.6信用管理

針對(duì)一學(xué)期3次及3次以上取消預(yù)約的用戶(學(xué)生)進(jìn)行信用度標(biāo)記，在資源緊張情況下，將不予優(yōu)先安排實(shí)驗(yàn)。

1.2.7預(yù)約管理

審核學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)情況，優(yōu)先安排信用度高的學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)流圖如圖1所示。

2　開放式實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)相關(guān)算法設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)檢索(查找)算法設(shè)計(jì)

為了提高查找效率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用了倒排索引結(jié)構(gòu)進(jìn)行查找。倒排索引結(jié)構(gòu)由“單詞詞典”和“單詞出現(xiàn)次數(shù)”兩部分組成。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)單詞時(shí)，通過一個(gè)詞匯列表記錄單詞在文檔中出現(xiàn)的位置，這些位置的標(biāo)識(shí)可以是單詞出現(xiàn)的起始位置，也可以是某個(gè)字符出現(xiàn)的起始位置[4]。

圖1系統(tǒng)部分?jǐn)?shù)據(jù)流圖

該系統(tǒng)使用倒排索引技術(shù)，建立了一個(gè)“從單詞到文檔”的映射關(guān)系，下面通過實(shí)例說明建立過程。假如現(xiàn)在有A、B兩篇文檔。文檔A的內(nèi)容是：Thisisatable；文檔B的內(nèi)容是：Thetableisakindoffurniture。建立“從文檔到單詞”一般的索引結(jié)構(gòu)， 見表1。

表1　正向的索引結(jié)構(gòu)映射情況

從表1可以看出，如果只建立以文件為標(biāo)準(zhǔn)的索引結(jié)構(gòu)，即它記錄的是一篇文檔中單詞出現(xiàn)的情況。比如在文檔B中table，kind，furniture均出現(xiàn)一次。當(dāng)用戶在進(jìn)行查找時(shí)，一般情況是輸入關(guān)鍵詞(字)，當(dāng)使用一般的索引結(jié)構(gòu)時(shí)，查詢某一關(guān)鍵詞(字)時(shí)要掃描一遍，當(dāng)文檔索引量非常大時(shí)，效率會(huì)很差。如果建立的是倒排索引結(jié)構(gòu)就能很好地解決這個(gè)問題。

倒排索引結(jié)構(gòu)是以關(guān)鍵詞(字)為基準(zhǔn)建立索引，當(dāng)以單詞為標(biāo)準(zhǔn)建立的索引時(shí)，一個(gè)單詞出現(xiàn)在文檔，比如說“table”在A和B中各出現(xiàn)了一次，“kind”只在B中出現(xiàn)了一次。上例建立倒排索引見表2。

表2　倒排索引結(jié)構(gòu)映射情況

通過表2可以看出，建立一般的索引結(jié)構(gòu)“從文檔到單詞”的映射關(guān)系效率比建立倒排索引“單詞到文檔”的映射關(guān)系效率要低很多。因此，倒排索引可以更好地適合這種檢索機(jī)制的需要，這也是本系統(tǒng)使用的原因[4-5]。

2.2預(yù)約申請(qǐng)沖突算法設(shè)計(jì)

當(dāng)有多名學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目發(fā)生沖突，采用貪心策略來解決。其具體方案如下:設(shè)集合E={1, 2, …, n}表示有n種設(shè)備預(yù)約，其中每種設(shè)備能使用的時(shí)間段稱為資源，而在同一時(shí)間段內(nèi)只有一種設(shè)備供學(xué)生使用。每種設(shè)備i都有一個(gè)使用的起始時(shí)間si和一個(gè)結(jié)束時(shí)間fi，且si

intAppointment(ints[ ],intf[ ],boola[ ],intn)

{//每種設(shè)備預(yù)約時(shí)的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間存儲(chǔ)于數(shù)組s和f中且按結(jié)束時(shí)間的非減序排列

a[1]=1;j=1;count=1;

for(i=2;i<=n;i++)

{

if(s[i]>=f[j]) {

a[i]=1;j=i;count++;

}

elsea[i]=0;

}

returncount;

}

2.3開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理的功能層次結(jié)構(gòu)

預(yù)約管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中采用各功能模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)、互相關(guān)聯(lián)，提高了系統(tǒng)軟件的可擴(kuò)充性、可重構(gòu)性。從開放性、自主性、創(chuàng)新性出發(fā)，實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)主要包括前臺(tái)管理和后臺(tái)管理[8-9]，具體功能如圖2所示。

圖2系統(tǒng)功能層次圖

2.4部分功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.4.1學(xué)生預(yù)約模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)

學(xué)生在注冊(cè)、登錄成功后方可進(jìn)行預(yù)約開放實(shí)驗(yàn)室提供的預(yù)約項(xiàng)目。學(xué)生自行安排自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間表。當(dāng)學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間自主選擇預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，要參考系統(tǒng)提供的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)間包括周次、星期、教師和空檔時(shí)間段。預(yù)約狀態(tài)有3種，即無預(yù)約項(xiàng)目、預(yù)約成功、預(yù)約失敗；學(xué)生預(yù)約后顯示成功，如果確有特殊原因不能按時(shí)參加相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)，可以提前退約(但會(huì)有信用度標(biāo)識(shí))，如果退約3次或3次以上，則降低該學(xué)生的信用度;顯示預(yù)約失敗的同時(shí)會(huì)給出預(yù)約失敗的原因。具體實(shí)現(xiàn)算法如下：

1)選擇預(yù)約項(xiàng)目模塊和預(yù)約時(shí)間段；

2)提交相關(guān)信息；

3)查詢審核結(jié)果；

4)判斷是否參加該項(xiàng)目，如果參加，進(jìn)入教師審核模塊，執(zhí)行步驟5)，否則退約，退出系統(tǒng)；

5)判斷教師審核是否通過，如果通過，則記住預(yù)約信息，退出系統(tǒng)，否則重返步驟1)。

2.4.2學(xué)生的其它模塊

瀏覽公告模塊中主要是提供了學(xué)生查看開放實(shí)驗(yàn)通知、開放實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。

我的信息模塊除了具備顯示該學(xué)生的自然情況、更改密碼等功能外，還記載了學(xué)生個(gè)人信用度信息，包括學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)中的遲到、早退、失約等信息。

2.4.3后臺(tái)管理模塊

該模塊主要完成對(duì)系統(tǒng)的綜合管理，如對(duì)學(xué)生、教師、項(xiàng)目和系統(tǒng)等方面信息的管理。包括公告管理、項(xiàng)目管理、教師管理、學(xué)生管理、成績(jī)管理、留言管理、預(yù)約管理、管理員信息等功能[10]。

2.4.3.1公告管理

主要完成及時(shí)上傳各種公告信息和刪除已經(jīng)過時(shí)公告信息；管理員信息用來顯示開放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的管理員信息管理，可以增、刪、改、查相關(guān)管理員及相應(yīng)權(quán)限。

2.4.3.2教師管理

主要完成開放實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中注冊(cè)教師相關(guān)信息的管理；同時(shí)對(duì)任課教師的排課信息進(jìn)行管理，及教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)信用度評(píng)議。

2.4.3.3項(xiàng)目管理

對(duì)系統(tǒng)的項(xiàng)目信息進(jìn)行綜合管理，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增、刪、改、查，以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開放實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)要求等的變化；同時(shí)對(duì)學(xué)生預(yù)約情況進(jìn)行管理，并可以修改預(yù)約狀態(tài)。

2.4.3.4學(xué)生管理

主要完成了對(duì)學(xué)生注冊(cè)、登錄、預(yù)約等信息的管理，即學(xué)生基本信息的審核、標(biāo)識(shí)學(xué)生信用度、學(xué)生遺忘密碼時(shí)如何找回密碼、學(xué)生修改自己注冊(cè)的相關(guān)信息、頭像及幫助信息等。

2.4.3.5預(yù)約管理

模塊主要是對(duì)學(xué)生預(yù)約過程進(jìn)行管理。包括可以根據(jù)學(xué)生或者任課教師在突發(fā)情況出現(xiàn)及時(shí)溝通并修改相關(guān)預(yù)約情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)室預(yù)約時(shí)間段的增、刪、改、查等基礎(chǔ)功能的操作，防止實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)。

2.4.3.6成績(jī)管理

對(duì)參與開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目進(jìn)行并完成相關(guān)任務(wù)的學(xué)生，教師對(duì)其錄入的成績(jī)進(jìn)行管理，可以修改成績(jī)，并導(dǎo)出、打印成績(jī)。

該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中引入了信用度概念，當(dāng)學(xué)生在預(yù)約成功后多次退約、悔約出現(xiàn)時(shí)會(huì)降低個(gè)人信用度。該模塊記載了學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)的情況，如提前走、晚到、病假、事假、無故不來、悔約、違紀(jì)等方面的信息，學(xué)生隨時(shí)可以登錄后查看自己的信用度。學(xué)生在預(yù)約成功后，應(yīng)按時(shí)到場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若預(yù)約成功但無故爽約或者晚到、早走、請(qǐng)假等，將記載下該學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)信用度。學(xué)生信用度低將影響今后各項(xiàng)開放實(shí)驗(yàn)預(yù)約申請(qǐng)的審核。理論課教師可以根據(jù)記載的學(xué)生信用度來確定是否批準(zhǔn)學(xué)生參與預(yù)約的相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生信用度的高與低直接與學(xué)生成績(jī)掛鉤，開放實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的使用使實(shí)驗(yàn)室管理更加制度化、科學(xué)化、規(guī)范化，提高了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源的使用效率。

3　結(jié)　語

開放實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)的平臺(tái)開發(fā)和運(yùn)行，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，預(yù)約管理系統(tǒng)運(yùn)行促進(jìn)了合理使用和分配有限的實(shí)驗(yàn)室資源，充分體現(xiàn)了以生為本、以人為本的現(xiàn)代化教育、教學(xué)理念，方便了師生自主參與開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有效地輔助了開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，靈活自主地安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間的特點(diǎn)，調(diào)動(dòng)了廣大學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，滿足了學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需要，也全面提升了開放教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的整體水平。該系統(tǒng)將學(xué)生、理論教師、實(shí)驗(yàn)教師、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等集成一體，全方面覆蓋了實(shí)驗(yàn)室日常管理工作，徹底打破了以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和管理模式，把現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教育教學(xué)理論融入到實(shí)驗(yàn)室管理之中,很好地培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力和操作能力，大幅度提高了實(shí)驗(yàn)室開放式的管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

實(shí)施預(yù)約系統(tǒng)前，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室是無目的、無目標(biāo)的，有時(shí)無功而返，而實(shí)施預(yù)約系統(tǒng)后，設(shè)備使用率大幅提高，實(shí)驗(yàn)環(huán)境得到明顯的改善，學(xué)生無排隊(duì)等候現(xiàn)象，無空返現(xiàn)象，通過預(yù)約系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)分流，均勻有序的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，緩解擁擠、空窗期現(xiàn)象出現(xiàn)，從宏觀上管理實(shí)驗(yàn)室資源使用完善，為人力配置計(jì)劃奠定了基礎(chǔ)。

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Reservation management system in college open laboratory

LI Guojuan

(School of Art Design, Changchun University of Technology, Changchun 130012， China)

Experimentisthekeypartinuniversityteachingandresearchactivities.WiththedevelopmentofITindustry,traditionallaboratorymanagementmodelisnolongsuitable.Herewedevelopastudent-centeredreservationmanagementsystemtomeettheindividualizedstudentneeds.Theinvertedindexstructureisappliedtothedatastructureforeasysearch,whichisbasedonthestudentcreditcalculation.

openlaboratory;reservationsystems;experimentalproject.

2016-05-23

李國(guó)娟(1965-)，女，漢族，吉林公主嶺人，長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，主要從事電腦美術(shù)設(shè)計(jì)方向研究,E-mail:liguojuan@ccut.edu.cn.

10.15923/j.cnki.cn22-1382/t.2016.4.19

TP316

A

1674-1374(2016)04-0411-06