應用型本科高校實驗室信息管理系統的設計與實現

陳俊

摘要：高校實驗室是開展高校實驗教學的重要場所，為了培養符合社會經濟發展需要的應用型和綜合性人才，就必須提升實驗室管理水平和完善實驗室的信息化建設，為了實現我院實驗室管理的規范化和信息化，提高實驗室工作效率，結合高校實驗室教學管理的工作流程和特點，使用PHP語言、MySQI數據庫和Apache服務器來設計并開發了基于B/S架構的實驗室信息管理系統，詳細闡述了實驗室信息管理系統的五大功能模塊及其實現方法。

關鍵詞：實驗室管理;信息系統;B/S結構;LIMS

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）03-0057-03

1 背景

隨著高等教育的快速發展，高等學校辦學規模不斷擴大，高校對實驗室經投入不斷加大，實驗室的管理工作也變得更為繁雜，對實驗教學質量與管理服務水平提高也提出了更多的挑戰。傳統的人工管理模式存在功能簡單、效率低下、保密性差等眾多問題，已經無法適應高校實驗室管理工作的發展要求。采用現代信息技術手段對實驗室進行信息化改造是當前我國應用型本科高校實驗室信息化的核心目標.只有充分重視信息技術的發展，在高校實驗室信息化建設過程中充分表現實驗室信息化建設的特色，這樣對于提高應用型本科高校的教學質量和科研水平極為重要。

為了促進實驗室管理工作效率提升，讓實驗室管理工作更加規范化、信息化，為了提高現有實驗室資源的使用率和共享率，為了提高實驗教學特別是開放實驗教學的管理水平與服務水平，我們有必要設計開發一套能夠滿足應用型本科高校實驗室工作需求的實驗室信息管理系統。

實驗室信息管理系統（LIMS），全稱是Laboratory Information Management System，它是由計算機硬件和應用軟件組成，能夠完成實驗室數據和信息的收集、分析、報告和管理。LIMS基于計算機局域網，專門針對一個實驗室的整體環境而設計，是一個包括了信號采集設備、數據通訊軟件、數據庫管理軟件在內的高效集成系統。LIMS系統是實驗室管理科學發展的成果，是實驗室管理科學與現代信息技術結合的產物，是利用計算機網絡技術、數據存儲技術、快速數據處理技術等，對實驗室進行全方位管理的計算機軟件和硬件系統。

2 系統功能設計

根據對應用型本科高校實驗室管理工作的需求進行調查分析，本系統主要包括儀器設備管理，實驗教學管理、實驗室開放管理、系統管理等四大功能模塊，LIMS系統功能結構如圖1所示。

1.1 儀器設備管理模塊

實驗儀器設備管理是實驗室日常管理工作中的重要部分，本模塊需要實現儀器設備信息的查詢和日常管理功能，儀器設備的日常管理功能主要包括添加新設備、更新與完善實驗設備信息、設備的入庫和出庫操作，以及設備的報修和報廢操作。因此，本模塊是實驗室信息管理系統的使用較為頻繁的模塊。

1.2 實驗教學管理模塊

實驗教學是高校實驗室承擔的主要工作，是高校實驗室工作中的核心環節。因此，本模塊必然成為實驗室信息管理系統的核心模塊。本模塊功能豐富，主要包括實驗室課表管理、學生實驗報告管理、實驗成績管理、實驗人員管理四個子模塊。

1）實驗課表管理：可以為學生或實驗教師提供實驗室課表的查詢功能，也可以為學生提供實驗課選課功能，為教師提供實驗調課功能，還能為實驗室管理員提供實驗室排課功能;

2）實驗報告管理：不但可以實現學生在線上傳電子實驗報告，還可以為實驗教師提供在線批閱實驗報告功能;

3）實驗成績管理：可以為學生提供查詢實驗報告成績功能，可以為教師提供錄入學生實驗成績功能;

4）實驗人員管理：可以管理學生實驗人數和班級，也可以管理實驗教師或實驗室工作人員。

1.3 開放實驗管理模塊

本模塊主要實現了教師或者學生通過本系統來查詢實驗室開放預約的時間表，然后選擇合適的時間段來預約實驗室，在系統里填寫開放實驗項目名稱、實驗內容和實驗人員等信息，等待實驗室管理人員審核，同時學生或教師還可以查詢開放實驗室預約申請狀態，實現實驗室開放預約管理功能。

1.4 系統管理模塊

系統管理模塊主要面向系統管理員用戶，本模塊包含了以下四個模塊：用戶管理模塊、權限管理模塊、系統日志管理模塊和系統數據恢復模塊。在用戶管理模塊，系統管理員可以添加、編輯和刪除用戶，可以設置用戶密碼;在權限管理模塊，系統管理員可以對系統用戶的權限進行設置，可以分別設置實驗教師和學生的系統權限;在系統日志管理模塊中，系統管理員既可以查看系統運行時自動生成的日志，又可以備份、導出或者打印系統日志;在系統數據恢復模塊，系統管理員可以對系統的數據進行備份，防止發生數據丟失。

2 系統結構設計

本實驗室管理系統采用B/S結構來設計，B/S結構簡化了客戶端工作，所有客戶端打開計算機IE瀏覽器即可簡單實現客戶端操作。當一個請求通過Web瀏覽器向Web服務器發出時，Web服務器將完成對數據庫的訪問以及對應用程序的執行工作，并將數據請求和處理結果返回到瀏覽器。對于系統開發人員來說，使用B/S結構相對于C/S結構簡單容易，對于普通用戶來說，訪問B/S結構系統比c/s結構要簡單方便。本系統以Web服務器為中心，采用三層架構來實現，即：界面、業務和數據三個功能層次，LIMS系統體系模型如圖2所示。

用三層架構模式來實現實驗室信息管理系統（LIMS），系統的業務層與界面層相互分離，業務層的改變不會影響界面層，反之，界面層的變換也不影響業務層，因而，采用這種架構模式既有利于系統的功能擴充和維護，又增強了系統的靈活性;在應用服務器上可以實現系統的業務邏輯，客戶端只負責顯示數據，無須處理業務邏輯，降低了客戶端的系統壓力，由于只能通過應用服務器訪問數據庫上存儲的數據，因而，不僅增強了系統的安全性，而且實現了“瘦客戶端”。

3 系統實現

3.1 系統登錄實現

打開IE瀏覽器，在地址欄中輸入實驗室管理信息系統所在服務器的IP地址，即可打開本系統的用戶登錄頁面，如圖3所示。學生用戶輸入學號和密碼，點擊“登錄”按鈕即可進入系統，實驗教師或者系統管理員需要輸入教工號和密碼完成系統登錄。

3.2 儀器設備管理模塊實現

本模塊可以實現實驗室各種儀器設備基本信息的管理功能，包括儀器設備的瀏覽、添加、編輯和刪除功能，系統支持批量數據的導入、導出和刪除功能。

3.3 實驗教學管理模塊實現

實驗教學管理部分主要是實驗教學運行流程的管理，也是本系統的核心部分。主要包括：實驗教師預約排課、布置實驗預習要求、學生選課、實驗報告提交、實驗考核、師生交流互動等。

3.3.1 實驗教師

1）點擊“承擔實驗任務”，實驗教師可以看到本學期所承擔的培養計劃內實驗任務和開放性實驗任務。在承擔實驗任務界面，點擊進入“實驗安排”“實驗預習”“實驗考核”“實驗記錄”以及“交流互動”完成相關操作，實驗教師申報項目頁面如圖4所示。

2）點擊進入“實驗預習”，可以設置項目預習要求、查看學生提交的預習報告，并對學生預習報告評定成績。

3）在教師承擔實驗任務界面，點擊進入實驗考核操作界面，維護項目成績時，可點擊“開課記錄”列表，選擇對應課表時段的學生記錄考勤情況，并對學生的預習、考勤、操作、報告等進行評分，系統自動根據各項的權重值計算生成項目總成績。

3.3.2 學生

學生登錄實驗教學管理系統，系統會顯示學生本學期培養計劃內必修的實驗項目和可選做的開放性實驗項目列表。

學生可以對具體的實驗項目進行選課、實驗預習、提交實驗報告、實驗考核、交流互動。不能自由選課的預置排課模式的實驗項目由教師安排課表，學生需按照課表按時到指定地點參加實驗，學生選課頁面如圖5所示。

3.4 開放實驗管理模塊實現

教師或學生登錄系統后，可以通過點擊實驗室預約按鈕來打開實驗室預約申

請界面，在該界面上填寫相關的實驗室預約申請信息，然后提交表單，等待實驗室負責人審核。教師或者學生也可以查看當前的實驗室預約申請的狀態。當實驗室申請信息審核通過后，在規定預約時間段，學生可以到預約實驗室做實驗項目，等實驗項目完成以后，需要在本系統里提交開放實驗項目的實驗報告。當教師或學生申請的實驗室預約還未被審核時，可以取消所提交的實驗室預約申請。

3.5 系統管理模塊實現

在系統管理模塊，實驗室系統管理員通過菜單對本系統的用戶進行有效管理，實現了用戶的添加、編輯和刪除功能，還可以對系統用戶權限和角色進行設置。

4 結束語

本文通過調查與分析應用型本科高校實驗室管理工作的具體要求，采用PHP編程技術設計并開發了一套基于B/S結構的高校實驗室信息管理系統。本系統的開發將有效提高我院實驗室管理工作的效率，有助于促進實驗室管理工作規范化、智能化和信息化。由于時間和技術關系，部分功能模塊較復雜，實現難度較大，系統還需要進一步優化和改善。

參考文獻：

[1]俞歡軍，許寧，杜占玲.基于ASP.Net技術的實驗室信息管理系統的實現[J].計算機工程與設計，2005，26（11）：3034-3036.

[2]許又泉，李仁發，蘇立珍，基于WEB的開放式實驗室管理系統的設計與實現[J].實驗室研究與探索，2007，26（3）： 64-66， 92.

[3]陳志云，肖聰.基于PHP的實驗室管理系統的設計與實現[J]大眾科技，2015，17（8）：178-181.

[4]高旭，胡賢德，卞振，等.實驗教學信息管理系統的開發途徑研究[J]赤峰學院學報：自然科學版，2017，33（21）：24-25.

[5]鐘仙.實驗室管理信息系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2018.

[6]邱曉麗.基于WEB的山東英才學院開放式實驗室管理系統的設計與實現[D].濟南：山東大學，2015.

[7]劉建軍，陳玲玲，高雁鳳，等.高校科研實驗室安全管理系統的設計與實現[J]實驗技術與管理，2019，36（5）：255-258.

[8]威利，湯姆森.php和mysql web開發（原書第4版）[M].北京：機械工業出版社，2009.

[9]明日科技.PHP從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2012.