王向陽(yáng)

0 引言

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐是高等學(xué)校教學(xué)活動(dòng)重要環(huán)節(jié)，影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)室作為承擔(dān)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的主要場(chǎng)所，在高等學(xué)校教學(xué)中具有舉足輕重的作用，除了教學(xué)它還承擔(dān)著一定的科研任務(wù)，具有為社會(huì)服務(wù)的功能，是學(xué)校辦學(xué)水平和實(shí)力的體現(xiàn)[1]。

隨著高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理改革的不斷發(fā)展，隨著信息技術(shù)在各行各業(yè)的不斷應(yīng)用，在實(shí)驗(yàn)室管理方面?zhèn)鹘y(tǒng)的人工管理模式已與信息化發(fā)展的趨勢(shì)顯得不適應(yīng)了。實(shí)驗(yàn)室在日常管理中會(huì)不斷產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，例如實(shí)驗(yàn)室信息，儀器設(shè)備信息，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目信息，耗材配件信息，實(shí)驗(yàn)安排信息等，這些信息日積月累下來(lái)將十分龐大，如何處理海量的數(shù)據(jù)信息，科學(xué)合理安排好實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，提高儀器設(shè)備的利用率，是實(shí)驗(yàn)室管理工作面臨的一個(gè)難題。在這個(gè)背景下實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它的應(yīng)用使實(shí)驗(yàn)室管理工作更加規(guī)范合理，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室資源共享，提高了利用效率，提高實(shí)驗(yàn)室的投資效益，減少實(shí)驗(yàn)室管理工作量。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)概述

實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng) LIMS（Laboratory Information Management System），是指利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等對(duì)實(shí)驗(yàn)室的各種信息進(jìn)行智能化、自動(dòng)化管理的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)[2-3]。實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的使用就是將原來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室手工管理方式變成計(jì)算機(jī)管理，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在科學(xué)的管理思想的指導(dǎo)下，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，以實(shí)驗(yàn)室為核心，對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、人員、日常事務(wù)等進(jìn)行高效、準(zhǔn)確、全方位的管理。

目前，普通高等學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)室普遍采取院系兩級(jí)管理的模式，學(xué)校設(shè)置專(zhuān)門(mén)部門(mén)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行宏觀管理，各系負(fù)責(zé)所屬實(shí)驗(yàn)室的具體事務(wù)管理。這些管理工作主要有實(shí)驗(yàn)室管理、儀器設(shè)備管理、人員管理、耗材管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理等，各校根據(jù)不同的情況會(huì)有細(xì)微的差別。本文根據(jù)筆者所在單位陜西學(xué)前師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)室管理的特點(diǎn)以及日常工作的要求，設(shè)計(jì)了基于B/S結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用校園網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)工作進(jìn)行管理，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以了解實(shí)驗(yàn)安排、向老師進(jìn)行提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)室信息查詢(xún)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)查詢(xún)；教師可以進(jìn)行網(wǎng)上答疑、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、實(shí)驗(yàn)成績(jī)的錄入、教學(xué)任務(wù)的查詢(xún)等；管理人員可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、發(fā)布公告信息、數(shù)據(jù)信息錄入等。此外，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存大量的實(shí)驗(yàn)室信息及其相關(guān)信息可為實(shí)驗(yàn)室績(jī)效管理與評(píng)價(jià)、效益評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持，為學(xué)院實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃建設(shè)決策提供依據(jù)。

1.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，即Browser/Server（瀏覽器/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)下，用戶(hù)工作界面是通過(guò)瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，形成瀏覽器、Web應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的三層模式[4-5]，其原理圖，如圖1所示：

圖1 B/S結(jié)構(gòu)原理圖

這種模式對(duì)客戶(hù)端電腦要求很低，使開(kāi)發(fā)人員可以專(zhuān)注于 Web服務(wù)器端應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，而無(wú)需多考慮客戶(hù)端，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的變化也不會(huì)對(duì)客戶(hù)端造成任何影響，可有效減輕系統(tǒng)維護(hù)工作量，降低成本[6-8]。B/S結(jié)構(gòu)還有不受地點(diǎn)、接入方式的限制，具有可擴(kuò)展性和開(kāi)放性等多方面優(yōu)勢(shì)，因此實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)非常適用這種體系結(jié)構(gòu)。

JSP是基于JavaServlet以及整個(gè)Java體系的Web開(kāi)發(fā)技術(shù)，1999年6月由Sun公司推出，由于其具有開(kāi)放性、可擴(kuò)充性、跨平臺(tái)性的優(yōu)勢(shì)，一經(jīng)推出就迅速被廣泛使用，這里我們采用JSP開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)[9-10]，開(kāi)發(fā)工具使用MyEclipse集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server 2005。

1.3 總體功能設(shè)計(jì)

根據(jù)我校實(shí)驗(yàn)室管理工作的實(shí)際情況，將用戶(hù)分為不同的角色，不同角色的用戶(hù)具有不同的權(quán)限，當(dāng)多個(gè)用戶(hù)被賦予同一角色時(shí)，他們也就都具備了該角色擁有的權(quán)限，這里把用戶(hù)分為系統(tǒng)管理員、管理人員、教師和學(xué)生四類(lèi)，他們具有以下權(quán)限：

系統(tǒng)管理員：具有最高權(quán)限，可管理和維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，擁有管理人員、教師和學(xué)生所有操作權(quán)。能建立和設(shè)置不同的用戶(hù)，并為其分配權(quán)限。

管理人員：可以對(duì)本部門(mén)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行安排，對(duì)實(shí)驗(yàn)室信息進(jìn)行管理，對(duì)儀器設(shè)備、低值易耗品進(jìn)行管理，對(duì)教師、學(xué)生信息進(jìn)行管理，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)。

教師：可根據(jù)課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，上傳學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)，回答學(xué)生問(wèn)題，查詢(xún)課程安排，查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備信息等。

學(xué)生：可查詢(xún)實(shí)驗(yàn)課程安排，實(shí)驗(yàn)課程選課，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，查詢(xún)實(shí)驗(yàn)課成績(jī)，查詢(xún)實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備基本信息，查看各種通知、公告等。

按照實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)應(yīng)具有的功能[11]，將其分為實(shí)驗(yàn)室管理、儀器設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、低值易耗品管理、實(shí)驗(yàn)人員管理、日常事務(wù)管理等6大模塊，其總體功能結(jié)構(gòu)，如圖2所示：

圖2 實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)總體功能圖

2.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，系統(tǒng)能否滿(mǎn)足用戶(hù)的需求在很大程度上取決于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的合理性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況和管理需求，我們以SQL Server 2005作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)支持，設(shè)計(jì)了以下數(shù)據(jù)表：用戶(hù)信息表（login），實(shí)驗(yàn)室信息表（lab），實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目表（project），課程表（course），成績(jī)表（score），實(shí)驗(yàn)室課程表（labcourse），實(shí)驗(yàn)教學(xué)表（teach），儀器設(shè)備信息表（equipment），儀器設(shè)備維修表（maintain），儀器設(shè)備報(bào)廢表（scrap），低值易耗品信息表（expend），低值易耗品領(lǐng)用表（receive），實(shí)驗(yàn)人員信息表（teacher），新聞公告表（note），資料下載表（down）等。由于篇幅所限，這里僅對(duì)部分表進(jìn)行說(shuō)明。

儀器設(shè)備信息表主要存放教學(xué)科研儀器設(shè)備的基本信息，如表1所示：

表1 儀器設(shè)備信息表

儀器設(shè)備維修表，存儲(chǔ)每臺(tái)報(bào)損儀器設(shè)備的維修數(shù)據(jù)， 是記錄儀器設(shè)備維修情況的表，如表2所示：

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)連接

要想操縱一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，首先應(yīng)該建立一個(gè)到數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，本系統(tǒng)采用JDBC-ODBC的驅(qū)動(dòng)程序連接數(shù)據(jù)庫(kù)，并使用JavaBean組件[12-14]，具體語(yǔ)句如下：

2.3 系統(tǒng)登陸設(shè)計(jì)

用戶(hù)輸入用戶(hù)名和密碼，系統(tǒng)判斷其身份，并確定其所擁有的權(quán)限，然后根據(jù)不同用戶(hù)的角色呈現(xiàn)不同的操作界面。其詳細(xì)步驟如下：

選擇登錄身份，系統(tǒng)提供四種身份：系統(tǒng)管理員、管理人員、教師和學(xué)生供用戶(hù)根據(jù)身份選擇；

用戶(hù)在登錄框內(nèi)填寫(xiě)用戶(hù)名、密碼、驗(yàn)證碼，并點(diǎn)擊“登錄”按鈕。

如果選擇的登錄身份與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中不符，或用戶(hù)名或密碼不正確，系統(tǒng)會(huì)彈出提示對(duì)話(huà)框“您輸入的登錄信息錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入！”

驗(yàn)證通過(guò)后，系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)的不同身份進(jìn)入不同的操作界面。

系統(tǒng)登陸流程圖，如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)登錄流程圖

2.4 主要功能設(shè)計(jì)

2.4.1 實(shí)驗(yàn)室管理模塊

該模塊主要功能是建立實(shí)驗(yàn)室基本信息體系，將每年上報(bào)教育部的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由傳統(tǒng)的手工收集變?yōu)橄到y(tǒng)自動(dòng)生成，為廣大師生提供全面的實(shí)驗(yàn)室信息查詢(xún)提供方便。其主要數(shù)據(jù)信息包括：實(shí)驗(yàn)室編號(hào)、名稱(chēng)、類(lèi)別、房間號(hào)、面積、管理部門(mén)、管理人、儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)、儀器設(shè)備值，該實(shí)驗(yàn)室特殊規(guī)章制度。登陸實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)的所有用戶(hù)可以查看某個(gè)實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)信息，系統(tǒng)管理員和管理人員可以進(jìn)行添加、修改和刪除操作。

2.4.2 儀器設(shè)備管理模塊

主要建立實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備賬目，對(duì)使用過(guò)程進(jìn)行管理，以及為上報(bào)教育部信息提供數(shù)據(jù)服務(wù)，強(qiáng)化數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，降低儀器設(shè)備管理的難度。其主要包含以下4個(gè)子模塊。

賬目管理子模塊：建立實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的基本信息，包括設(shè)備編號(hào)、名稱(chēng)、規(guī)格、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、國(guó)別、分類(lèi)號(hào)、出廠日期、價(jià)值、存放地點(diǎn)、狀態(tài)、管理人等信息。

儀器設(shè)備維修子模塊：建立儀器設(shè)備損壞及維修記錄，包括維修單編號(hào)、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)、保修人、損壞情況描述、維修部門(mén)、維修人、維修時(shí)間、解決方案、維修結(jié)果等信息。儀器設(shè)備發(fā)生故障后，實(shí)驗(yàn)室管理員填寫(xiě)維修申請(qǐng)單，管理部門(mén)收到申請(qǐng)后組織人員進(jìn)行維修，修好后填寫(xiě)維修記，經(jīng)保修人員確認(rèn)后生成維修記錄單存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

儀器設(shè)備報(bào)廢子模塊：對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)丟失或報(bào)廢的儀器設(shè)備進(jìn)行登記，包括報(bào)廢單編號(hào)、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)、報(bào)廢分類(lèi)、報(bào)廢描述、報(bào)廢時(shí)間等信息。實(shí)驗(yàn)室管理人員提交報(bào)廢申請(qǐng)，實(shí)驗(yàn)室管理部門(mén)和資產(chǎn)管理部門(mén)鑒定后，進(jìn)行審批，完成流程，生成設(shè)備報(bào)廢單。

數(shù)據(jù)信息服務(wù)子模塊：可提供按設(shè)備名稱(chēng)、編號(hào)、實(shí)驗(yàn)室等信息查詢(xún)統(tǒng)計(jì)儀器設(shè)備數(shù)據(jù)，并提供打印服務(wù)，還可按教育部相關(guān)報(bào)表的格式，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，方便數(shù)據(jù)報(bào)送。

2.4.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模塊

該模塊幫助教學(xué)管理人員對(duì)日常實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行安排以及對(duì)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控管理，任課教師可以查詢(xún)本人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排，錄入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、學(xué)生成績(jī)，學(xué)生可以查詢(xún)實(shí)驗(yàn)課安排、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)等信息。主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本信息子模塊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排子模塊、成績(jī)管理子模塊。

2.4.4 日常事務(wù)管理模塊

該模塊是實(shí)驗(yàn)室管理部門(mén)用來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行日常工作管理的，如向全體師生發(fā)布實(shí)驗(yàn)新聞、動(dòng)態(tài)、公告，在線評(píng)教，提供各種資源表格下載等，主要包括信息發(fā)布子模塊，實(shí)驗(yàn)室資源管理子模塊和網(wǎng)上評(píng)教子模塊。

3 總結(jié)

本系統(tǒng)在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用B/S體系結(jié)構(gòu)、JSP編程技術(shù)和SQL Server 2005后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)驗(yàn)室為中心，將實(shí)驗(yàn)室管理、儀器設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)人員管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、低值易耗品管理和日常事務(wù)管理集為一體的信息管理系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)正在研發(fā)測(cè)試階段，近半年來(lái)的測(cè)試表明，它不僅可使實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)范化、科學(xué)化，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源配置，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性，而且能提高管理效率，降低管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。但系統(tǒng)也有不盡如人意的地方，在以后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中將逐步改進(jìn)，以適應(yīng)學(xué)校的實(shí)際情況，更好為實(shí)驗(yàn)室管理服務(wù)。

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