高校实验室信息化管理系统设计

引言

实验室是高校教学科研、科研成果转换、学科建设和复合型人才培养的重要场所，实验技术建设直接影响教学效果、毕业生质量和高校的科研水平和能力。而目前高校的实验管理运行体制采用以人工管理为主的方法，工作效率低下，往往耗费了很多人力、物力、财力却达不到满意的效果，在实验各环节的动态集中式管理上，目前基本还是一个空白。因此，利用网络化、数字化、现代化的技术使实验室教学、管理工作更加规范和科学，已经成为一个亟待解决的问题。

1高校的实验室信息化管理

实验室信息化管理系统(Laboratory Information Management System，LIMS)是指通过计算机网络，采用科学的实验室管理理念和数据库技术对实验室的各种信息进行全面管理的计算机软、硬件系统。实验室信息化管理系统的建立,可以最大发挥实验室的应有功效，提高其整体发展水平。该系统的应用可以实现资源管理的科学化和教学过程的规范化，可进一步促进教学体系、教学模式、教学方法的改革，加速教育手段现代化的进程。

2实验室信息化管理系统的主要功能模块

本文的高校实验室信息管理系统开发主要基于ASP.NET框架，采用模块化设计，系统设计要求具有良好的开放性和扩展性。采用B/S模式和“用户层-应用层-数据层”3层架构模式，使用方便，操作简单，零客户端维护。由于基于SQLServer数据库开发，因而要求通用性强，网络共享能力强且信息交流快捷。设计采用融合了计算机网络、中间件和组件技术的B/S软件架构体系，并以WindowsServer2003为网络操作系统，同时采用C#语言和ASP.NET技术来完成开发，而以MicrosoftSQLServer2005为后台数据库。数据库管理系统采用SQLServer2005EnterpriseEdition，集成开发环境则使用DreamWeaver进行页面布局。图1所示是本实验室信息化管理系统的整体设计框图。

2.1教学管理模块

教学管理模块是整个实验室信息管理系统的核心。目的在于方便教师和学生利用实验资源，方便教学和自主学习，同时便于教学管理人员对教学效果进行跟踪和测评。该模块包括规章制度子模块、教学大纲子模块、实验设备子模块、实验安排子模块、预约系统子模块、教学实训子模块和产学研子模块等7个子功能模块。其中实验设备子模块（实验设备资产、使用、维护、借调等）具有信息录入、信息修改、信息查询、信息统计、报表打印等功能；实验安排子模块可对本学期各专业学生的人数、课时和实验课程情况进行合理安排,并对各专业、班级的实验教学时间、实验室、协调软件、硬件资源进行协调，解决各课程之间使用软件和硬件资源的矛盾,实现软件和硬件资源的合理利用，提高实验室设备的使用效率;教学实训子模块帮助教师提前发布实验课、发布实验学习资源、布置实验项目。学生提交实验报告后，教师可灵活掌握时间对学生实验报告进行批阅。教学管理模块中各子模块的功能结构框图如图2所示。

2.2教学资源模块

教学资源模块主要有课程资源和学习支持服务两大功能,包括实验指导书、多媒体课件、实验教学录像、网络课程、课程案例、试题库和项目案例库等。目的是利用现有的资源和已开发的数字化课程资源（如虚拟实验室、网络课程案例、网络课件、网络课程和专业资源库等）来共享平台发布。教学资源模块框图如图3所示。

图3  教学资源管理模块框图

2.3经验交流模块

经验交流模块包括教师和学生的优秀教学成果、科研成果和产学研成果（或作品）等，目的是有效引导、启发学生的学习兴趣，为师生之间构建一个良好的学术交流平台。

2.4开放实验管理模块

开放实验管理模块用于管理实验室开课信息表、实验申请表、实验审批表和开放实验人时数统计表。合理安排实验教学任务和开放时间，为学生走进实验室创造更多机会，使实验室资源能够充分合理的利用。

2.5系统管理模块

系统管理模块包括管理员口令管理、管理员权限管理、修改实验信息、系统维护、文件服务器、邮件服务器等。它可完成对重要历史数据备份和还原功能，主要用于设置系统自动备份，防止数据丢失。

3实验室信息管理系统设计的关键问题

3.1合用的数据库管理系统设计

合用的数据库管理系统设计是实验室信息管理系统设计的关键问题之一。主要包括DBMS运行的操作系统平台；其次是并发控制能力，并发控制的标准应从保证检索结果一致性的方法、数据锁的粒度（数据锁的控制范围、表、页、元组等）、数据锁的升级管理功能、死锁的检测和解决方法等几方面加以考虑；另外，还包括构造数据库的难易程度、数据完整性约束、容错能力、支持汉字处理能力等。

3.2系统数据库的连接问题

数据库连接问题主要是考虑系统的安全性、系统速度、进程同步、网络延迟等因素。通常包括保持数据的一致性，合理冗余数数据，合理选择数据的类型，数据规范化，进程同步,保证数据能够被正确使用等。

3.3公共类设计和处理层设计

实验室信息管理系统设计的其余关键点还包括公共类设计和用户交互处理层的设计。其中公共类设计有Web.Config文件配置和数据库操作类的编写；用户交互处理层的设计与实现则包括用户交互处理层的结构、系统管理后台和前台的实现等。

4结语

通过高校实验室信息管理系统，可以更加完善实验教学的诸环节，达到检验数据网络化共享和无纸化办公的目的,提高工作效率，降低运行成本，提供实时的动态信息，为教与学提供良好的发展平台。高校实验室信息化建设是校园数字化建设的重要组成部分，也是提高实验、实训的教学质量,优化资源配置和提升管理水平的有效途径和手段。综合利用网络技术，构建集网络平台、硬件平台和软件平台于一体的高度自动化、立体化、开放化的教学和管理体系，能够更好地服务于高校的教学与管理。

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