吳少軍 ，李桂陵 ，陶衛(wèi)亮

（1.湖北工業(yè)大學(xué) a.計(jì)算機(jī)學(xué)院；b.管理學(xué)院，湖北 武漢 430068；2.湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北 十堰 442002）

隨著學(xué)校學(xué)分制的實(shí)施和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的能力與興趣安排個(gè)人的修學(xué)計(jì)劃，學(xué)習(xí)的自主性愈來愈大，同一個(gè)行政班學(xué)生上課時(shí)間因?yàn)檫x課而越來越不相同，原來傳統(tǒng)的以行政班為教學(xué)單元安排實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間、規(guī)定的地點(diǎn)，由規(guī)定的教師上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)課程的完全手工安排的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已成為學(xué)分制改革的瓶頸，也不能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的要求。針對(duì)這些情況，結(jié)合學(xué)校各實(shí)驗(yàn)室的具體情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開放式管理，利用現(xiàn)代化的信息管理思想，在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)開發(fā)了開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)預(yù)約學(xué)生可以根據(jù)自己空閑時(shí)間自由選擇參加的實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生空閑時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室資源最大限度的進(jìn)行利用。

1 實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要是為學(xué)生提供方便快捷的、安全可靠的，實(shí)驗(yàn)預(yù)約平臺(tái)。系統(tǒng)主要由學(xué)校人才培養(yǎng)計(jì)劃生成學(xué)期實(shí)踐教學(xué)任務(wù)來組織實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生在完成了該學(xué)期所有課程的選課后，再進(jìn)入開放式實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)約。各實(shí)驗(yàn)室需發(fā)布所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)安排情況(包括實(shí)驗(yàn)預(yù)約模式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容、指導(dǎo)教師等信息)，學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間安排、專業(yè)特點(diǎn)和興趣，通過學(xué)校校園網(wǎng)自主地對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)約。實(shí)驗(yàn)室人員可對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、預(yù)約情況、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、信息發(fā)布等內(nèi)容進(jìn)行管理，具體實(shí)驗(yàn)預(yù)約數(shù)據(jù)流圖如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)預(yù)約數(shù)據(jù)流圖

2 系統(tǒng)的功能模塊和功能

系統(tǒng)的主要模塊包括：實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的生成、實(shí)驗(yàn)課程管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排、學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)約、實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理、實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理、實(shí)驗(yàn)信息發(fā)布等，現(xiàn)介紹幾個(gè)主要模塊的功能。

1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的生成 學(xué)校教務(wù)部門根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃下達(dá)學(xué)期專業(yè)教學(xué)任務(wù)，系部教務(wù)人員根據(jù)專業(yè)反饋學(xué)期專業(yè)課程，最后由學(xué)校教務(wù)部門生成實(shí)施學(xué)期專業(yè)課程教學(xué)任務(wù)。學(xué)校教務(wù)部門根據(jù)學(xué)期專業(yè)課程教學(xué)任務(wù)，按承擔(dān)單位下達(dá)學(xué)期計(jì)劃實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，承擔(dān)單位根據(jù)實(shí)際情況反饋，最后由學(xué)校教務(wù)部門生成學(xué)期實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。

2）實(shí)驗(yàn)課程管理 實(shí)驗(yàn)室管理人員首先提取實(shí)驗(yàn)課程，并組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)班。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，選取應(yīng)開實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（包括計(jì)劃外開放實(shí)驗(yàn)，需要單列），最后生成學(xué)期實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度計(jì)劃反饋表。

3）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排 系部實(shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目表和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)來進(jìn)行項(xiàng)目安排，選擇預(yù)約模式（學(xué)期、階段、項(xiàng)目）來安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)人數(shù)、指導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、預(yù)約時(shí)間、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)等信息，最后生成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排表。添加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目批次頁面如圖2所示。

圖2 添加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目批次頁面

4）學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)約 學(xué)生在完成了學(xué)期實(shí)驗(yàn)課程的選課后，再預(yù)約課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，整個(gè)預(yù)約過程分初步預(yù)約階段和確認(rèn)預(yù)約階段兩個(gè)階段，在初步預(yù)約階段需限制項(xiàng)目批次容量，按照“先來后到”選中原則，在確認(rèn)預(yù)約階段，為了充分利用教學(xué)資源，部分項(xiàng)目批次因預(yù)約人數(shù)不足時(shí)可以調(diào)整或取消當(dāng)前批次，最終生成學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)約表。

5）實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理 系部實(shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)約表，調(diào)整生成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)約安排表，并可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)班打印或?qū)С鯡xcel表格。

此外，針對(duì)部分學(xué)生漏選和網(wǎng)上預(yù)約項(xiàng)目過期等情況，實(shí)驗(yàn)管理人員根據(jù)的學(xué)生要求可以對(duì)漏選的學(xué)生進(jìn)行特權(quán)預(yù)約。

6）實(shí)驗(yàn)成績(jī)管理 學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排表到預(yù)約地點(diǎn)登記做相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作等登記學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)，最后生成學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)表。

3 系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)總體架構(gòu)采用先進(jìn)的基于.Net的B/S的三層體系結(jié)構(gòu) （圖3），三層體系結(jié)構(gòu)由瀏覽器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫組成，Web服務(wù)器為IIS，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為Microsoft SQL Server 2000，開發(fā)工具采用Microsoft Visual Studio.NET 2003，開發(fā)語言為C#。

圖3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

3.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

系統(tǒng)采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，在邏輯數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)分析了所有涉及的實(shí)體，統(tǒng)計(jì)出18個(gè)實(shí)體共計(jì)220個(gè)屬性。經(jīng)過實(shí)體之間關(guān)系的詳細(xì)分析與研究，盡可能的提高數(shù)據(jù)的共享性，降低數(shù)據(jù)的冗余，主要數(shù)據(jù)表有學(xué)期實(shí)踐教學(xué)任務(wù)表（t_ExpeTask）、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目表（t_ExpeItem）、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排表（t_ItemArrange）、預(yù)約信息表（t_BookInfo）、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)表（t_ItemAchieve）、實(shí)驗(yàn)信息表（t_Expe-News）等。應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是全部使用存儲(chǔ)過程的運(yùn)行獲取所需要的數(shù)據(jù)，通過運(yùn)行在服務(wù)器端的存儲(chǔ)過程可以極大的提高運(yùn)行效率和提升訪問數(shù)據(jù)庫的速度。如某一更新實(shí)驗(yàn)課程信息的存儲(chǔ)過程如下：

3.2 使用數(shù)據(jù)網(wǎng)格處理數(shù)據(jù)

系統(tǒng)大量使用DataGrid和Table等Web控件進(jìn)行訪問、顯示和處理數(shù)據(jù)。DataGrid提供了許多功能，靈活性強(qiáng)，內(nèi)置事件豐富，可極大地提高要顯示的數(shù)據(jù)的可用性，還提供了很短的開發(fā)時(shí)間。如系統(tǒng)中采用DataGrid控件為數(shù)據(jù)網(wǎng)格控件，使用DataBind方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綁定，用于在頁面上顯示某一按實(shí)驗(yàn)室查詢的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息。

3.3 系統(tǒng)的安全性

為了實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)的安全，防止信息泄漏和非法用戶對(duì)數(shù)據(jù)的篡改和破壞，主要采取以下措施：

1）系統(tǒng)對(duì)學(xué)生、教師、實(shí)驗(yàn)室管理員、院系管理員等用戶身份與角色設(shè)置了不同的控制、訪問和操作權(quán)限，在用戶驗(yàn)證登錄后進(jìn)入不同的用戶操作界面，所有需要數(shù)據(jù)修改、更新、刪除操作的頁面都進(jìn)行判斷操作權(quán)限，防止越權(quán)操作。

2）為保證數(shù)據(jù)庫中表的完整性和正確性，將數(shù)據(jù)表進(jìn)行劃分級(jí)別，保證用戶按權(quán)限訪問不同的級(jí)別。

3）為避免學(xué)生預(yù)約實(shí)驗(yàn)后未正常注銷或?yàn)殛P(guān)閉系統(tǒng)網(wǎng)頁，造成其他同學(xué)再預(yù)約時(shí)可能會(huì)利用該學(xué)生帳號(hào)進(jìn)行操作、修改用戶密碼等，系統(tǒng)設(shè)置了Cookies有效時(shí)間為5 min，再操作時(shí)需重新登錄。此外對(duì)用戶未正常注銷關(guān)閉網(wǎng)頁時(shí)，系統(tǒng)將立即清除留下的Cookies信息，以保證用戶安全。

4）系統(tǒng)運(yùn)用了url加密功能，使用戶不知道真實(shí)的網(wǎng)址，以防止用戶修改URL地址中的課程編號(hào)、學(xué)號(hào)、實(shí)驗(yàn)編號(hào)等ID值，越權(quán)訪問網(wǎng)頁。以避免對(duì)系統(tǒng)的攻擊和非法操作。

5）在用戶進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)建立日志，以便發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)能及時(shí)處理，這為系統(tǒng)的恢復(fù)和現(xiàn)場(chǎng)的跟蹤提供了可靠的依據(jù)。

6）系統(tǒng)使用MD5算法對(duì)用戶密碼加密后，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫用戶表中，當(dāng)用戶登錄時(shí)，系統(tǒng)把用戶輸入的密碼計(jì)算成MD5值，再去與用戶表的MD5值進(jìn)行比較，以確定輸入的密碼的正確性。這樣不但可以避免用戶的密碼以明文方式在網(wǎng)上傳輸，而且還在一定程度上增加了密碼被破解的難度。登錄生成哈希密碼代碼如下：

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)用、方便、靈活、自主、快捷的開放性和適用性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)，系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：

1）系統(tǒng)基于.Net與組件技術(shù)開發(fā)，采用B/S模式，具有良好的靈活性、擴(kuò)展性與安全性。

2）利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，將管理重心下移到系部和實(shí)驗(yàn)室，大部分任務(wù)和管理權(quán)限交給實(shí)驗(yàn)室，這將合理降低職能部門的管理壓力，提高效率。

3）提供了一個(gè)全校開放式實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理系統(tǒng)的解決方案，解決了原來單個(gè)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)和局域網(wǎng)內(nèi)系統(tǒng)使用的諸多弊端，建立了職能部門、實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生之間方便快捷的通道，提高了管理效率和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享，提高了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞和信息共享，大大提高了工作效率。

4）隨著全開放的深入，實(shí)驗(yàn)時(shí)間和內(nèi)容的管理難度越來越大。通過實(shí)驗(yàn)預(yù)約可以科學(xué)地調(diào)度實(shí)驗(yàn)室，合理地分配實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，避免學(xué)員來實(shí)驗(yàn)室后沒有場(chǎng)地、沒有設(shè)備的情況發(fā)生。

5）該系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)使用面廣，不僅為學(xué)生進(jìn)行教學(xué)計(jì)劃內(nèi)實(shí)驗(yàn)的預(yù)約，而且為學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)計(jì)劃外的學(xué)生創(chuàng)造活動(dòng)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)約。

6）系統(tǒng)提供方便的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，能夠方便的將諸如實(shí)驗(yàn)成績(jī)表導(dǎo)出到excel文件。

7）系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)教育部 《高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室信息統(tǒng)計(jì)》報(bào)表開發(fā)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一，便于數(shù)據(jù)上報(bào)。

5 應(yīng)用情況及效果

本系統(tǒng)在開始試運(yùn)行時(shí)在機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心做試點(diǎn)，對(duì)《機(jī)械原理》等4門實(shí)驗(yàn)課程中18個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目250個(gè)批次2400多人次進(jìn)行了網(wǎng)上預(yù)約測(cè)試試用，使用效果很好。目前該系統(tǒng)已在全校開放實(shí)驗(yàn)室全面使用。

網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的建立，提高了實(shí)驗(yàn)室的管理效率和實(shí)驗(yàn)室利用效率。

［1］ 徐曼瓊，華 心，施惠基，等.清華大學(xué)強(qiáng)度與振動(dòng)中心實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)的建設(shè)及管理［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23（12）：137－138.

［2］ 茍 旭，張明高，劉石丹，等.基于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理系統(tǒng)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002，21（3）：90－96.

［3］ 嚴(yán) 俊.網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約和成績(jī)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.大學(xué)物理實(shí)臉，2005，18（3）：91－95.

［4］劉 英，張曙光.基于B/S的實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2002，23（3）：100－102.

［5］ 劉國(guó)營(yíng)，段正亞，羅時(shí)軍.開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐［J］.湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（1）：67－70.