应用型本科高校实验室信息管理系统的设计与实现

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　　摘要：高校实验室是开展高校实验教学的重要场所，为了培养符合社会经济发展需要的应用型和综合性人才，就必须提升实验室管理水平和完善实验室的信息化建设，为了实现我院实验室管理的规范化和信息化，提高实验室工作效率，结合高校实验室教学管理的工作流程和特点，使用PHP语言、MySQI数据库和Apache服务器来设计并开发了基于B/S架构的实验室信息管理系统，详细阐述了实验室信息管理系统的五大功能模块及其实现方法。
　　关键词：实验室管理;信息系统;B/S结构;LIMS
　　中图分类号：TP315 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2020）03-0057-03
　　1 背景
　　随着高等教育的快速发展，高等学校办学规模不断扩大，高校对实验室经投入不断加大，实验室的管理工作也变得更为繁杂，对实验教学质量与管理服务水平提高也提出了更多的挑战。传统的人工管理模式存在功能简单、效率低下、保密性差等众多问题，已经无法适应高校实验室管理工作的发展要求。采用现代信息技术手段对实验室进行信息化改造是当前我国应用型本科高校实验室信息化的核心目标.只有充分重视信息技术的发展，在高校实验室信息化建设过程中充分表现实验室信息化建设的特色，这样对于提高应用型本科高校的教学质量和科研水平极为重要。
　　为了促进实验室管理工作效率提升，让实验室管理工作更加规范化、信息化，为了提高现有实验室资源的使用率和共享率，为了提高实验教学特别是开放实验教学的管理水平与服务水平，我们有必要设计开发一套能够满足应用型本科高校实验室工作需求的实验室信息管理系统。
　　实验室信息管理系统（LIMS），全称是Laboratory Information Management System，它是由计算机硬件和应用软件组成，能够完成实验室数据和信息的收集、分析、报告和管理。LIMS基于计算机局域网，专门针对一个实验室的整体环境而设计，是一个包括了信号采集设备、数据通讯软件、数据库管理软件在内的高效集成系统。LIMS系统是实验室管理科学发展的成果，是实验室管理科学与现代信息技术结合的产物，是利用计算机网络技术、数据存储技术、快速数据处理技术等，对实验室进行全方位管理的计算机软件和硬件系统。
　　2 系统功能设计
　　根据对应用型本科高校实验室管理工作的需求进行调查分析，本系统主要包括仪器设备管理，实验教学管理、实验室开放管理、系统管理等四大功能模块，LIMS系统功能结构如图1所示。
　　1.1 仪器设备管理模块
　　实验仪器设备管理是实验室日常管理工作中的重要部分，本模块需要实现仪器设备信息的查询和日常管理功能，仪器设备的日常管理功能主要包括添加新设备、更新与完善实验设备信息、设备的入库和出库操作，以及设备的报修和报废操作。因此，本模块是实验室信息管理系统的使用较为频繁的模块。
　　1.2 实验教学管理模块
　　实验教学是高校实验室承担的主要工作，是高校实验室工作中的核心環节。因此，本模块必然成为实验室信息管理系统的核心模块。本模块功能丰富，主要包括实验室课表管理、学生实验报告管理、实验成绩管理、实验人员管理四个子模块。
　　1）实验课表管理：可以为学生或实验教师提供实验室课表的查询功能，也可以为学生提供实验课选课功能，为教师提供实验调课功能，还能为实验室管理员提供实验室排课功能;
　　2）实验报告管理：不但可以实现学生在线上传电子实验报告，还可以为实验教师提供在线批阅实验报告功能;
　　3）实验成绩管理：可以为学生提供查询实验报告成绩功能，可以为教师提供录入学生实验成绩功能;
　　4）实验人员管理：可以管理学生实验人数和班级，也可以管理实验教师或实验室工作人员。
　　1.3 开放实验管理模块
　　本模块主要实现了教师或者学生通过本系统来查询实验室开放预约的时间表，然后选择合适的时间段来预约实验室，在系统里填写开放实验项目名称、实验内容和实验人员等信息，等待实验室管理人员审核，同时学生或教师还可以查询开放实验室预约申请状态，实现实验室开放预约管理功能。
　　1.4 系统管理模块
　　系统管理模块主要面向系统管理员用户，本模块包含了以下四个模块：用户管理模块、权限管理模块、系统日志管理模块和系统数据恢复模块。在用户管理模块，系统管理员可以添加、编辑和删除用户，可以设置用户密码;在权限管理模块，系统管理员可以对系统用户的权限进行设置，可以分别设置实验教师和学生的系统权限;在系统日志管理模块中，系统管理员既可以查看系统运行时自动生成的日志，又可以备份、导出或者打印系统日志;在系统数据恢复模块，系统管理员可以对系统的数据进行备份，防止发生数据丢失。
　　2 系统结构设计
　　本实验室管理系统采用B/S结构来设计，B/S结构简化了客户端工作，所有客户端打开计算机IE浏览器即可简单实现客户端操作。当一个请求通过Web浏览器向Web服务器发出时，Web服务器将完成对数据库的访问以及对应用程序的执行工作，并将数据请求和处理结果返回到浏览器。对于系统开发人员来说，使用B/S结构相对于C/S结构简单容易，对于普通用户来说，访问B/S结构系统比c/s结构要简单方便。本系统以Web服务器为中心，采用三层架构来实现，即：界面、业务和数据三个功能层次，LIMS系统体系模型如图2所示。
　　用三层架构模式来实现实验室信息管理系统（LIMS），系统的业务层与界面层相互分离，业务层的改变不会影响界面层，反之，界面层的变换也不影响业务层，因而，采用这种架构模式既有利于系统的功能扩充和维护，又增强了系统的灵活性;在应用服务器上可以实现系统的业务逻辑，客户端只负责显示数据，无须处理业务逻辑，降低了客户端的系统压力，由于只能通过应用服务器访问数据库上存储的数据，因而，不仅增强了系统的安全性，而且实现了“瘦客户端”。 　　3 系统实现
　　3.1 系统登录实现
　　打开IE浏览器，在地址栏中输入实验室管理信息系统所在服务器的IP地址，即可打开本系统的用户登录页面，如图3所示。学生用户输入学号和密码，点击“登录”按钮即可进入系统，实验教师或者系统管理员需要输入教工号和密码完成系统登录。
　　3.2 仪器设备管理模块实现
　　本模块可以实现实验室各种仪器设备基本信息的管理功能，包括仪器设备的浏览、添加、编辑和删除功能，系统支持批量数据的导入、导出和删除功能。
　　3.3 实验教学管理模块实现
　　实验教学管理部分主要是实验教学运行流程的管理，也是本系统的核心部分。主要包括：实验教师预约排课、布置实验预习要求、学生选课、实验报告提交、实验考核、师生交流互动等。
　　3.3.1 实验教师
　　1）点击“承担实验任务”，实验教师可以看到本学期所承担的培养计划内实验任务和开放性实验任务。在承担实验任务界面，点击进入“实验安排”“实验预习”“实验考核”“实验记录”以及“交流互动”完成相关操作，实验教师申报项目页面如图4所示。
　　2）点击进入“实验预习”，可以设置项目预习要求、查看学生提交的预习报告，并对学生预习报告评定成绩。
　　3）在教师承担实验任务界面，点击进入实验考核操作界面，维护项目成绩时，可点击“开课记录”列表，选择对应课表时段的学生记录考勤情况，并对学生的预习、考勤、操作、报告等进行评分，系统自动根据各项的权重值计算生成项目总成绩。
　　3.3.2 学生
　　学生登录实验教学管理系统，系统会显示学生本学期培养计划内必修的实验项目和可选做的开放性实验项目列表。
　　学生可以对具体的实验项目进行选课、实验预习、提交实验报告、实验考核、交流互动。不能自由选课的预置排课模式的实验项目由教师安排课表，学生需按照课表按时到指定地点参加实验，学生选课页面如图5所示。
　　3.4 开放实验管理模块实现
　　教师或学生登录系统后，可以通过点击实验室预约按钮来打开实验室预约申
　　请界面，在该界面上填写相关的实验室预约申请信息，然后提交表单，等待实验室负责人审核。教师或者学生也可以查看当前的实验室预约申请的状态。当实验室申请信息审核通过后，在规定预约时间段，学生可以到预约实验室做实验项目，等实验项目完成以后，需要在本系统里提交开放实验项目的实验报告。当教师或学生申请的实验室预约还未被审核时，可以取消所提交的实验室预约申请。
　　3.5 系统管理模块实现
　　在系统管理模块，实验室系统管理员通过菜单对本系统的用户进行有效管理，实现了用户的添加、编辑和删除功能，还可以对系统用户权限和角色进行设置。
　　4 结束语
　　本文通过调查与分析应用型本科高校实验室管理工作的具体要求，采用PHP编程技术设计并开发了一套基于B/S结构的高校实验室信息管理系统。本系统的开发将有效提高我院实验室管理工作的效率，有助于促进实验室管理工作规范化、智能化和信息化。由于时间和技术关系，部分功能模块较复杂，实现难度较大，系统还需要进一步优化和改善。
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