基于Python的在線實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計

葛苓童，陳超

(西交利物浦大學，江蘇蘇州215123)

1 引言

目前，高等院校的線上線下教育融合的趨勢愈發(fā)凸顯。高校計算機機房實驗室的使用頻次也在逐年上升[1]。在這種背景下，實驗室管理的移動化、智能化、便捷化是必然的發(fā)展趨勢[2]。Python從腳本解釋型語言發(fā)展而來，能避免傳統(tǒng)信息化網(wǎng)站UI繁雜、網(wǎng)站服務(wù)器不穩(wěn)定而導致用戶體驗感差等問題。基于Python語言可以快速開發(fā)在線實驗室管理系統(tǒng)，極大地縮短了開發(fā)時間，提升實驗室管理效率[3]。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計

系統(tǒng)的使用角色分為四大類，有學生、教師、實驗室管理員、系統(tǒng)管理員。實驗室管理員的主要的職責是進行失物招領(lǐng)管理、報修管理和通知管理。實驗室可以通過Web端查看報修情況，實時地對實驗室機房損壞的設(shè)施進行管理，以便學生的使用；實驗室管理員可以系統(tǒng)平臺發(fā)布一些失物招領(lǐng)的信息、查詢實驗室地圖狀態(tài)，并通過查詢各個實驗室的狀態(tài)來對實驗室進行管理，狀態(tài)分為正在使用中、關(guān)閉、即將開放、即將關(guān)閉四種狀態(tài)。系統(tǒng)管理員的主要職責是進行用戶管理、通知管理、實驗室信息管理、失物招領(lǐng)管理、報修管理[4]。

2.1 實驗室信息管理模塊

實驗室信息管理模塊是整體系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要功能如下：首先，系統(tǒng)管理員可以對實驗室信息、通知信息、報修信息、失物招領(lǐng)信息進行批量導入、單條的增刪改查；其次，學生、教師、實驗室管理員等用戶可以對實驗室信息、地圖狀態(tài)信息進行查詢，對報修信息和失物招領(lǐng)信息進行發(fā)布，其用例模型如圖1所示。其具體實現(xiàn)邏輯如下：

圖1 實驗室信息模塊用例模型圖

首先將上傳的Excel文件保存到服務(wù)器的file文件夾下，然后利用node-xlsx 包來解析Excel 表格，將解析后的實驗室數(shù)據(jù)保存在obj 對象的data 數(shù)組中，之后將其傳輸給controller 層。controller 層接收到前端JS 傳輸?shù)膸в袑嶒炇倚畔?shù)據(jù)的數(shù)組后，通過for循環(huán)，將每一條實驗室信息數(shù)據(jù)保存在arr數(shù)組中，controller層向service層傳輸，再傳輸?shù)絛ao層，在dao層中，通過SQL語句，將實驗室信息數(shù)據(jù)逐條插入到數(shù)據(jù)庫中去。算法設(shè)計如下：

第一步，根據(jù)目錄索引，遍歷file文件下的csv文件，獲得最新的csv,將其視為當前版本的文件信息。第二步，將delimiter作為內(nèi)部約定的列之間的分割符，對Json字符串進行分割。第三步，創(chuàng)建cursor對象，操作數(shù)據(jù)庫連接的conn接口。第四步，開啟數(shù)據(jù)庫事務(wù)。第五步，遍歷csv文件中的每一行，按照對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫字段，進行for each 循環(huán)迭代，將csv 中的內(nèi)容逐一插入到數(shù)據(jù)庫中，并進行保存。第六步，關(guān)閉事務(wù)。第七步，關(guān)閉數(shù)據(jù)庫。最后一步，刷新當前頁面，將最新的內(nèi)容呈現(xiàn)在Web頁面上。

2.2 通知模塊

通知模塊的主要功能需求包括系統(tǒng)管理員對于通知信息的導入、刪除等操作，以及學生、教師、實驗室管理員等用戶對于通知信息的查詢的操作。通知信息包括失物招領(lǐng)信息、實驗室上機地點變更信息、節(jié)假日信息的通知，其用例模型如圖2所示。其實現(xiàn)邏輯如下：通知主要涉及上課地點變更、放假等信息，學生、教師、實驗室管理員可以通過Web 查詢各個通知、發(fā)布失物招領(lǐng)信息通知；系統(tǒng)管理員可以在Web端對各個通知進行發(fā)布、刪除、修改、查詢的操作。

圖2 通知業(yè)務(wù)功能的用例模型圖

當系統(tǒng)管理員對通知信息進行管理操作的時候，前端js將相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送給后端，后端controller 接收之后，通過service層調(diào)用dao層的相對應(yīng)的方法，完成對數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、修改、查詢的修改并且將修改后的數(shù)據(jù)展示在前端界面的通知列表中；當學生查看通知時，只能查看到最近30 條的通知信息，點擊通知列表可以查看到詳情頁，使用前端page分頁技術(shù)實現(xiàn)每30條信息分一頁。

通知模塊中，最為核心的一個設(shè)計是使用了分頁技術(shù)。分頁的處理通常有兩種邏輯，一種是前端分頁技術(shù)，其核心思想是從數(shù)據(jù)庫中將全部信息取出，然后在頁面中，根據(jù)數(shù)量要求分頁顯示，這樣做的好處是頁面顯示切換比較快，避免了頻繁讀取數(shù)據(jù)庫造成的開銷，但缺點是一次全部取出數(shù)據(jù)庫的全部內(nèi)容，應(yīng)用服務(wù)器的內(nèi)存空間可能不足。本系統(tǒng)采用了另一種邏輯，SQL 查詢并不是全部讀取數(shù)據(jù)，而是采用order by 關(guān)鍵字，讓全部的通知信息按時間順序排序，每次選取頂部的30條。這樣，數(shù)據(jù)查詢量是有限的，從而避免了全部查詢帶來的服務(wù)器存儲開銷。

2.3 失物招領(lǐng)模塊

失物招領(lǐng)模塊的主要功能需求包括學生、教師、實驗室管理員對于失物招領(lǐng)信息的發(fā)布和查詢，以及系統(tǒng)管理員對失物招領(lǐng)查詢信息的發(fā)布、查詢、刪除、修改的操作，其用例模型如圖3所示。其邏輯是為了方便對學生上機時丟失物品的管理，用戶可以通過Web 發(fā)布、查詢失物信息，系統(tǒng)管理員可以通過Web端進行失物信息的查詢、增加、刪除、修改的操作。學生通過平臺進行失物招領(lǐng)信息的發(fā)布，前端將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到后端，后端經(jīng)過邏輯處理，將該條失物招領(lǐng)信息插入到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)一旦更新就會觸發(fā)更新前臺頁面的失物招領(lǐng)列表頁面。

圖3 失物招領(lǐng)信息功能的用例模型圖

2.4 報修模塊

失物招領(lǐng)模塊的主要功能需求包括學生、教師、實驗室管理員對于失物招領(lǐng)信息的發(fā)布和查詢，以及系統(tǒng)管理員對失物招領(lǐng)查詢信息的發(fā)布、查詢、刪除、修改的操作。其用例模型如圖4所示。系統(tǒng)管理員查看到報修信息后，通知相關(guān)的管理人員進行設(shè)施的維修，并且可以對報修信息的查詢、修改、增加、刪除的操作。用戶在頁面發(fā)起報修操作請求，將請求發(fā)送到Python 模塊，Python 進行邏輯處理，完成對數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)的操作，并且將操作的結(jié)果響應(yīng)給前端頁面，前端頁面展示修改過后的報修列表。

圖4 失物招領(lǐng)信息業(yè)務(wù)功能的用例模型圖

3 結(jié)束語

基于Python 的實驗室管理系統(tǒng)是有針對性地解決傳統(tǒng)機房實驗室管理不便的需求，采用在線Web 訪問的形式，極大地提高了實驗室的管理效率。本系統(tǒng)采用內(nèi)容差異性原則的設(shè)計方案[5]，針對不同的用戶設(shè)計不同的功能應(yīng)用：學生、教師、實驗室管理員更加關(guān)注實驗室信息的查詢、通知信息查詢、報修和失物招領(lǐng)的發(fā)布的操作；系統(tǒng)管理員更加關(guān)注的是實驗室信息、通知信息、報修信息、失物招領(lǐng)信息、用戶信息的各種管理操作，進而提升了整體的實驗室機房管理效率。