实验室开放预约系统的设计与实现

解放军陆军工程大学 江苏南京 211101

实验室是高校从事实验教学、科研工作和自主学习的重要场所，是培养学生创新能力、动手能力、实践能力不可或缺的基础设施[1,2]。

高校实验室普遍存在实验场地广、仪器设备多、管理人员少、教学任务重、管理手段旧、管理效率低等现实问题，使用先进的管理技术手段规范、改进和加强实验室的管理工作具有迫切的现实意义。本文以实验课程教学模式改革为牵引，以规范实验室管理和培养学生综合能力为目标，分析实验室开放过程中存在的现实问题，设计并最终实现了一套切合我校实际的实验室开放预约管理系统。

1 高校实验室开放预约的现状

在高校教学改革不断深化的大背景下，许多高校积极探索实验室开放预约管理模式和运行机制[3]，建立面向学生开放预约的管理制度，构建多元化的开放式教学体系，并在实践中不断优化和改进，取得了一定的成果，但还存在以下问题。

(1)实验室制度机制不适应开放要求。当前，许多高校实验室管用分离、管教分离、管建分离现象比较突出，实验室开放工作该由谁来抓，怎么抓；由谁来保障，如何高效保障；由谁来实施，怎么实施，许多高校分工模糊。

(2)实验室开放程度低、对象狭窄。多数高校对于较为专业的实验场地开放度高，对于大型设备、精密仪器开放度高，而对于基础型、通用型实验室及仪器开放度低；实验室面向教师、研究生学生开放多，面向本科生开放少。

(3)实验室开放管理信息化程度不高。在面对实验室场地、仪器、课程多，学生预约需求大，实验室管理人员缺乏、技术力量不足等情况时，无法满足开放需求。

2 需求描述

2.1 功能需求

结合实际，我院实验室开放预约系统基于以下功能需求。

(1)显示和查询。实时显示实验室场地信息，包括实验室通知公告、排课情况，场地、仪器闲置和预约情况等，方便用户进行在线查询。

(2)开放。按照既定课表，根据空余场地、保障人员及教师时间，由实验室管理人员对空闲的实验室场地、仪器进行开放；或是根据实验教学需要，教师提出对场地、仪器开放申请。

(3)预约。根据开放情况，教师、学生利用校园网或预约终端进行场地、仪器的预约并自动派位。

(4)审核。由实验室管理人员对开放和预约情况进行审核，审核情况通过电子邮件或手机短信进行通知。

(5)门禁准入、供电。对实验室门禁、电源进行设置和远程控制，预约成功人员在有效时间段内刷校园卡进入实验室，被派位实验位设备自动上电，如没有预约成功，则无法入内，设备不供电。

(6)积分管理。对学生预约过程进行记录，根据积分规则，能够由系统自动或管理员手动对学生进行积分管理。

2.2 用户需求

(1)实验室管理员。实验室管理员是整个实验室管理的主体，是实验室的第一责任人，应当具有开放管理、预约审批、门禁管理、供电管理、积分管理、信息发布、系统后台管理等功能。

(2)教师。教师是高校实验室最重要的使用对象，是实验室管理系统最重要的使用者和受益者，应当具备的功能有：实验室各种信息查询，实验课程安排、要求等信息的发布，授权状态下实验室门禁、供电系统的管理，实验场地、仪器开放申请，根据需要课程时间以外实验室的预约。

(3)学生。学生是实验室最大的适用人群，是实验室管理系统广泛的受益者，应当具有实验室信息查询、个人积分查询、预约学习、刷卡进入实验室、仪器设备和故障报修申请等功能。

3 系统的设计

3.1 功能设计

本系统主要设计为开放管理、预约管理、系统管理3个功能模块。

(1)开放管理。开放管理由实验室管理员执行，分为自由开放和课表化开放两种模式。自由开放是根据实验室场地、课程、人员等实际情况，选择某一时间段、场地，学生可以在此时段通过预约进入实验室；课表化开放则是将拟制好的课表导入开放系统，在既定课表空闲时段开放实验室，学生可以自由进入实验室进行实验；开放历史能够对历次开放情况进行查询。

(2)预约管理。教师或学生通过网页或预约终端查询实验室开放情况，按照场地和时间两种方式进行实验室预约，预约时既可以指定某一个实验室，也可以直接预约到实验位。预约成功后，有效时间内学生刷卡进入实验室，实验位自动供电，预约时间段结束时，门禁自动恢复，设备自动断电。预约申请过程中，系统根据预约人员身份和积分情况判断能够使用的场地和设备；实验过程中根据积分规则，自动或管理员手动对预约全程进行积分管理。

(3)系统管理。系统管理主要对系统后台进行设定，其中，审批管理对开放和预约申请进行审批，对开放预约的积分规则进行设定；门禁设置、供电设置对门禁和供电规则进行设置；课表设置对实验室排课规则进行设定并导入课表，场地管理对实验室开放预约场地进行配置，用户管理对系统的用户、权限、密码等进行配置，信息发布将实验室排课、预约、开放等信息发布到显示终端或网站。

3.2 数据库设计

E-R图也称实体联系图(Entity Relationship Diagram)，它用来表示实体类型、属性和实体之间的联系，经常用于数据库设计之中[4]。在E-R图中用矩形表示实体，用菱形表示实体互相之间的联系，用椭圆表示实体的属性，实体、属性及联系之间用直线进行连接，并在直线旁标注联系的类型(1:1，1:N或N:M)。

开放预约系统中实体主要包含：实验室管理员、教师、学生、实验室、场地信息、通知公告等，开放预约系统的E-R图如图1所示。

图1 开放预约E-R图

4 系统的实现

系统软件基于JAVA SSH2架构开发，以B/S模式提供用户UI，后台数据库采用MySQL，不同权限的用户账号登录系统后，出现不同的功能界面，实现相应的功能。

4.1 业务流程

系统分为开放和预约两大主要功能，以开放管理为例。开放管理由实验室管理员执行，按照选择开放模式、设置开放相关信息、设定开放规则、确认开放等流程进行，开放管理流程图如图2所示。

图2 开放管理流程图

4.2 系统界面

以自由开放为例，管理员在执行开放操作时，需要选择开放日期、时间、场地、实验位等信息，输入开放主题、开放描述等内容，对提前预约时间、预约取消时间、门禁生效失效时间、爽约规则、开门规则、供电规则进行设定，随后选择相应时间段即可完成开放。系统界面如图3所示。

图3 自由开放界面

5 结语

本文研究的实验室开放预约系统的设计和实现，为高校学生创新能力、动手能力的培养提供了更加广阔的舞台，实现了实验室信息发布的动态化，业务流程的网络化以及开放预约的智能化管理[5]，缓解了学校对于实验课程教学模式改革提出的新要求，激发和调动了学生学习兴趣，提升了实验室管理水平和效率。

[1] 廖蓉.高校实验教学在创新人才培养中的新途径[J].中国现代教育装备，2011(1):157-158.

[2] 王淼.新形势下高校实验室发展的改革思路[J].时代教育,2015(5):210.

[3] 尹燕霞,李洁,孙秀英.生物学实验室开放研究与实践[J].中国现代教育装备,2009(11):122-124.

[4] 陶永才,张青.数据库技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2014.

[5] 孙梯全,李延标,田俊杰.基于物联网的实验室智能管理系统的构建[J].课程教育研究,2014(36):235-237.