賀君鵬

（西安外事學(xué)院 工學(xué)院，陜西 西安710077）

隨著2014 年600 所本科轉(zhuǎn)型職業(yè)教育， 西安外事學(xué)院也在其列，本科教學(xué)要加強實踐教學(xué)的改革以及學(xué)生選課預(yù)約系統(tǒng)的運行, 傳統(tǒng)的開放實驗室管理方式已不能滿足教學(xué)改革的要求。

為適應(yīng)新的職業(yè)教育人才培養(yǎng)方案的實施, 針對民辦院校學(xué)生基礎(chǔ)的多層次性及培養(yǎng)目標(biāo)的多樣性，為了充分發(fā)揮民辦院校學(xué)生特點，在完成基本教學(xué)實驗內(nèi)容后，給他們提供良好的開放實驗環(huán)境，是實驗室管理改革的基本職責(zé)。 以前開放實驗室管理以手工管理方式為主, 實驗室老師工作量很大,為此開發(fā)了開放實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)。

該系統(tǒng)運用信息技術(shù)和計算機管理技術(shù),在校園網(wǎng)上公布各開放實驗室開放的實驗項目,實現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約選課；學(xué)生可根據(jù)各自實際情況,預(yù)約實驗時間；做實驗時刷校園卡進入實驗室,記錄學(xué)生到達和離開實驗室的時間；教師根據(jù)學(xué)生的實驗情況對學(xué)生的實驗進行評分,并以文檔形式存檔,以便查詢,從而實現(xiàn)了實驗課程教學(xué)的動態(tài)、開放式管理[1]。

該開放實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于西安外事學(xué)院工學(xué)院的實驗教學(xué)中。

1 總體設(shè)計

1.1 體系結(jié)構(gòu)

1)B/S 模式(Browser／scrver，瀏覽器／服務(wù)器模式)具有無需開發(fā)客戶端軟件，可跨平臺操作，采用公開的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，易于和Internet 連接的優(yōu)點。 B/S 模式的瘦客戶機，肥服務(wù)器結(jié)構(gòu)， 使信息處理主要在服務(wù)器上進行。 客戶端軟件僅需瀏覽器，硬件配置需求也非常低。

2) 基于.Net 平臺采用B／S 模式的4 層體系架構(gòu)， 如圖1所示。

圖1 體系架構(gòu)Fig. 1 Architecture

系統(tǒng)基于.Net 平臺采用B／S 模式的4 層體系架構(gòu)， 包括頁面表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層和后臺數(shù)據(jù)庫。 頁面表現(xiàn)層，它主要處理所有的信息表示和用戶的交互行為。業(yè)務(wù)邏輯層起到了承上啟下的作用，當(dāng)用戶發(fā)出請求后，通過調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層中的相應(yīng)方法，來完成相應(yīng)操作，而對數(shù)據(jù)訪問層來說，它是動作的發(fā)起者，由它來直接與數(shù)據(jù)庫通訊，最終將數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)展現(xiàn)、更新，并返回給頁面表示層。 數(shù)據(jù)訪問層位于最下層，主要完成數(shù)據(jù)庫的直接操作，如添加、刪除、插入和更新等[2]。

1.2 功能結(jié)構(gòu)

登錄模塊：用戶通過賬號、密碼和身份選擇（包括學(xué)生，教師和管理員）登錄進入個人界面，登錄模塊需要對賬號、密碼和身份進行驗證，如果錯誤，則返回錯誤信息，如果正確，則進入相應(yīng)的個人界面。

學(xué)生模塊：學(xué)生通過學(xué)號和密碼登錄進入，可以查看自己的個人信息實驗預(yù)約信息和更改密碼。

教師模塊：對于教師模塊，教師通過教工號和密碼登錄進入教師模塊，可以查看自己的個人信息和更改密碼；提交自己的實驗項目，同時可以查看自己提交的項目的列表，并可對已提交的項目的信息進行修改，亦可以刪除已提交的項目信息。

管理員模塊：對于管理員模塊，管理員通過管理員號和密碼進入管理員模塊，可以查看自己的個人信息和修改密碼，對實驗預(yù)約進行增加、修改、刪除的操作管理。

2 預(yù)約實驗

必修實驗要求所有同學(xué)必須完成， 一般占上課課時完成，由教師申請，集中實驗.開放性實驗由學(xué)生自由靈活的選擇實驗時間完成申請。

系統(tǒng)設(shè)置時，需要注意總資源數(shù)(總資源數(shù)=實驗項目開放周數(shù)×每周實驗項目開放次數(shù)×每次實驗項目的資源數(shù))應(yīng)該大于或等于所需教學(xué)資源數(shù)， 這樣才能提供給學(xué)生足夠的預(yù)約資源，否則會因資源不夠而無法完成教學(xué)任務(wù)[3]。

根據(jù)兩類實驗的共性， 建立實驗室開設(shè)實驗的時間表，在沒有必修實驗的前提下， 管理員根據(jù)實際情況設(shè)置開設(shè)開放性實驗的時間 （一般在沒有必修安排的工作時間都可安排開放性試驗，提高實驗室的利用率），實驗室開設(shè)實驗的時間表如表1 所示。

2.1 必修實驗預(yù)約

授課教師預(yù)約實驗表如表2 所示。

教師根據(jù)系統(tǒng)的提供的實驗室開放時間和課程安排提出實驗申請。

為了解決兩個或多個教師申請同一實驗室產(chǎn)生的沖突，系統(tǒng)在某個教師申請時，提示此實驗室此時間的實驗臺資源剩余量。 教師根據(jù)剩余量，進行實驗申請或申請實驗分批進行或另改實驗時間。 實驗分批提高了實驗室的運行效率。 申請完畢后，根據(jù)實驗臺的剩余量和教師的實驗臺申請數(shù)量，更新此時間段實驗室的實驗臺剩余量， 若為0, 則將實驗室此時間段的canUse 屬性自動設(shè)置為false,即其他教師不能再在此時間段內(nèi)在此實驗室申請實驗[4]。 授課教師預(yù)約實驗流程如圖2 所示。

表1 實驗室開設(shè)實驗的時間表Tab.1 Laboratory experiment schedule

表2 教師預(yù)約實驗表Tab.2 The teacher appointment experiment table

圖2 授課教師預(yù)約實驗流程Fig. 2 The teacher appointment experiment process

2.2 開放性實驗預(yù)約

學(xué)生開放性實驗的預(yù)約結(jié)果保存在開放性實驗預(yù)約記錄表中，具體信息如表3 所示。

為了防止預(yù)約中的沖突， 即同一時間段為不同的學(xué)生分配了相同的實驗臺，可以在學(xué)生申請時添加判斷，從開放性實驗預(yù)約記錄表中查找在此同學(xué)預(yù)約的時間段， 實驗室是否已經(jīng)資源分配完畢， 若在滿足此同學(xué)申請后正好達到實驗室的資源上線， 則系統(tǒng)自動設(shè)置此實驗室開設(shè)開放性實驗的時間的canUse 屬性為false.不再允許學(xué)生實驗的申請,有效的解決了沖突問題。 學(xué)生預(yù)約實驗室流程圖如圖3 所示。

表3 開放性實驗預(yù)約記錄表Tab.3 Open experiment reservation record

圖3 學(xué)生預(yù)約實驗室流程Fig. 3 Students booking laboratory process

3 系統(tǒng)其他功能實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 點名簽到功能模塊的設(shè)計

為了實現(xiàn)自動化的管理模式，提高實驗室的管理水平，每位同學(xué)在入校時都辦理了交通銀行校園卡， 卡里有學(xué)生的學(xué)號、班級、性別等信息，在每個實驗室入口安裝一個讀卡器，學(xué)生刷卡進入實驗室，讀卡器讀出學(xué)生學(xué)號，連接數(shù)據(jù)庫，記錄下學(xué)生的到達時間和離開實驗室的時間， 改變了現(xiàn)階段的點名簽到的時間浪費不易管理的缺點。

3.2 實驗驗收功能模塊的設(shè)計

為了實現(xiàn)無紙化的高效辦公，并且防止學(xué)生代做實驗現(xiàn)象的發(fā)生。為學(xué)校的每個實驗室設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合校園網(wǎng)共同為實驗管理系統(tǒng)服務(wù)， 即在教師驗收實驗時， 使用無線的PDA 設(shè)備進行實驗管理， 即輸入當(dāng)前的驗收的實驗臺號，出現(xiàn)該學(xué)生其他相關(guān)信息，其中包括學(xué)生的照片，核實該生是否為分配到該座位的選課的學(xué)生， 防止學(xué)生代做實驗現(xiàn)象的發(fā)生。驗收完畢后就可以現(xiàn)場給出成績，通過實驗室的無線網(wǎng)上傳到系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫。

3.3 系統(tǒng)短信提醒功能

由于學(xué)生提前2 周預(yù)約實驗，很可能到時間忘記了去做實驗。 為了使系統(tǒng)更加人性化，系統(tǒng)加入了GSM 短信發(fā)送模塊，在實驗的前一天向?qū)W生發(fā)送提醒通知短信，有效的防止學(xué)生忘記做實驗，而錯過時間[5]。

3.4 系統(tǒng)的安全性

3.4.1 系統(tǒng)的權(quán)限分級設(shè)置

實驗室管理系統(tǒng)一共分為四級：系統(tǒng)級最高級管理員，系一級管理員，實驗室管理員，教師和學(xué)生級。

系統(tǒng)級管理員：

Root 是最高級的管理員， 可以創(chuàng)建和刪除管理員賬戶，并有系一級管理員模塊的權(quán)限。

系一級管理員：

系一級管理員除了管理本系為學(xué)生開設(shè)的實驗外，還可以對學(xué)生賬號進行操作，如添加刪除等，對系下設(shè)的實驗室進行管理，包括對實驗室管理員賬號的管理，對實驗器材的管理等。

實驗室管理員：

實驗室管理員對實驗室日常的工作進行管理， 包括學(xué)生簽到，實驗器材的安排管理，實驗器材的檢修管理，組織報表工作等。

教師：制定開放實驗教學(xué)計劃，根據(jù)實驗室的資源情況確定各試驗項目開設(shè)時間和地點，每次參加實驗的學(xué)生數(shù)量。

學(xué)生：根據(jù)自己的實際情況選擇參與的實驗項目。

在數(shù)據(jù)庫中具體實現(xiàn)， 設(shè)定4 張表分別是： 用戶表：(UserId 用戶號, UserName 用戶名)； 角色表：(RoleId 角色號,RoleName 角色名)；用戶角色關(guān)系表：(Id 關(guān)系號, UserId 用戶號, RoleId 角色號)； 角色分配權(quán)限表：(Id 授權(quán)號, 權(quán)限1……權(quán)限n , RoleId 角色號)。 當(dāng)某一角色的某一權(quán)限為1 時說明具有此權(quán)限。 通過這四張表給每一個用戶綁定相應(yīng)的權(quán)限[6]。

3.4.2 數(shù)據(jù)庫的安全設(shè)計

系統(tǒng)采用的是四層架構(gòu)體系，用戶不直接訪問數(shù)據(jù)庫，而是通過中間層的ADO.NET 在.NET 平臺中提供對數(shù)據(jù)庫的訪問服務(wù)， 為保護用戶名和密碼信息的安全， 可以采用FormsAuthentication 類的HashPasswordForStoringInconfigFile方法的“SHAI”和“MD5”散列算法加密用戶名和密碼，此外在連接數(shù)據(jù)庫時的用戶角色應(yīng)當(dāng)是最小權(quán)限的集合， 以防止利用WEB 系統(tǒng)進行惡意操作從而影響數(shù)據(jù)庫的安全。 在使用ADO.NET 訪問數(shù)據(jù)時只要以用戶數(shù)據(jù)創(chuàng)建要執(zhí)行的SQL 查詢，就有可能受到SQL 注入攻擊的風(fēng)險，為了防止SQL 注入攻擊，可以過濾轉(zhuǎn)換和參數(shù)化SQL 查詢，過濾轉(zhuǎn)換主要是對輸入數(shù)據(jù)進行分析， 過濾掉可能產(chǎn)生惡意SQL 命令的字符；參數(shù)化查詢是構(gòu)造一個帶有參數(shù)的SQL 命令，如：const string sql =“SELECT FROM Users WHERE UserName =@UserName”；sqlcomand command =new sqlcommand (sql，connection)；command.parameters.add(“@UserName”，”李剛”)上述命令中有一個參數(shù)@UserName，使用Prarmeter 對象，通過它把參數(shù)添加到Command 對象上，這樣就獲得參數(shù)化查詢[7]。

4 結(jié)束語

基于MVC 的民辦高校開放實驗室預(yù)約管理系統(tǒng)， 在傳統(tǒng)的實驗室管理模式下，添加了開放性實驗管理的功能，為現(xiàn)階段實驗課程教學(xué)的全面改革提供了必要的條件。 該系統(tǒng)的設(shè)計方便了教師排課和管理實驗室， 學(xué)生可以提前預(yù)約開放實驗，合理安排自己的時間，更加科學(xué)更加人性化，避免了傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)中的一些弊端， 系統(tǒng)的設(shè)計體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并對實驗室資源的合理使用和開放性實驗高效管理起到一定的促進作用。

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